PX芳烴聯合裝置余熱優化利用與節能改造

李明發

摘 要：本文對PX芳烴聯合裝置工藝流程進行了介紹，提出了其中改造前主要存在的問題，提出了預熱優化和節能改造方法，具有一定的參考價值。

關鍵詞：PX芳烴聯合裝置；余熱優化利用；節能改造

中圖分類號： TQ202 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）25-231-2

0 引言

PX芳烴聯合裝置是公司的效益大小的關鍵點，其工作情況直接影響著企業的化工模塊的效益，另外PX芳烴聯合裝置也是企業的耗能很大的部分，具有能耗大、工藝流程復雜、換熱網絡復雜以及具有較多的低溫無法利用的特點。

1 可優化工藝設計

PX 裝置單體設備主要存在以下問題，并且可以進行優化的方面有下面幾點：

①芳烴裝置大部分是用空氣冷卻，精餾塔大都采用熱回流的方式進行冷卻，水冷的輔助手段則是比較缺乏，在下雨的天氣下，溫度無法達到要求，操作不穩定，不利于PX裝置的穩定高效運行和反應塔的節能。

②在工藝流程中脫庚烷塔進料中會存在外補混二甲苯，一些混二甲苯在運輸過程中缺乏氮封并且會混入部分的氧氣，混入的氧氣與脫庚烷塔進料中烯烴組分在殼程150～170℃下發生縮合結焦反應，形成結焦塊，堵塞換熱管，影響換熱器的正常工作，造成外補混二甲苯的流量大大減小，換熱效果下降，會出現吸附進料的溫度偏高等情況，因為超聲波脈沖可以在金屬管道和液體臨界處的形成高速的漩渦，這樣很有效地阻礙了結塊污垢在管道表面的附著，并且可以清理金屬表面，達到防污除污的目的。

③主要是對一些重要設備的保溫措施需要加大完善力度，比如歧化反應、異構化反應器出入口短節、法蘭裸露。所以，為了保證設備、閥門管件等設施的使用壽命和工作效率，必須采取措施進行保溫。

2 余熱優化與節能改造

2.1 低溫熱利用優化

芳烴聯合裝置是煉化生產中產生余熱最多的裝置環節，比如中國石化在7套芳烴裝置低溫在統計數據總量的三至四成，其中金陵石化芳烴裝置的抽出液和抽余液就占分公司總低溫熱近十分之一，所以PX芳烴聯合裝置的節能潛力是非常大的。低溫蒸汽、熱水發電效率目前比較低，目前，現有的技術研究得出，低壓蒸汽發電效率約為30%，低溫水發電效率約為5%，從這些數據就可以看出低溫熱的利用還是有很大的改進潛力的。

節能技術一直在生產中改進和驗證并且得到了實施，不少煉化企業低溫熱利用技術正在不斷的推廣并熟練應用，低溫熱在芳烴聯合裝置的利用目標變得清晰。一些煉化企業把90℃-120℃的低溫熱水外輸給附近的化工氣體分餾乙二醇等需要低溫熱源供應的裝置，一些石化企業芳烴裝置周邊距離具有低溫熱源需求的生產裝置比較遠，所以不能采取這種處理方式，但是離熱電運行部較近，可以設計兩個區域聯合，用于低溫余熱發電，低溫余熱量比較大并且來源穩定，是一種很好的方式。

2.2 蒸汽動力系統優化

PX裝置蒸汽主要有中壓蒸汽和低壓蒸汽，主要是供給歧化、異構化循環氫壓縮機系統使用，如圖1所示，其余的蒸汽供給工藝管路加熱和管線的伴熱，現在對動力系統優化方面進行分析。

C101/C301均為蒸汽離心式壓縮機，臨氫反應系統在滿足催化劑氫烴比和機組本身密封需求的前提下，主要通過降低汽輪機轉速和開大壓縮機出口閥限位開度以減少蒸汽消耗，收集壓縮機在不同負荷工況下的數據，并且建立最優狀況數據庫，并且對設備進行調整[1]，保證滿足氫油比和密封需求的情況下實現最小的蒸汽消耗，對于電力驅動的往復機如歧化新氫增壓機C102A/B 可以考慮增加無級氣量調節手段進行優化，以減少返回量進而節電。

在改造設計中，蒸汽需要多次梯次利用并且利用汽電轉換裝置實現蒸汽發電，從而實現蒸汽能合理利用。整個煉化廠的蒸汽來自不同裝置，當然，進入蒸汽系統的壓力也就不相同，不同裝置對蒸汽壓力的需要不一樣，所以需要引入的壓力等級就不一樣了，但是，在整個煉化廠的范圍內需要做到蒸汽壓力和數量的平衡。

2.3 降液管的優化改造

蒸汽和液體的混合物成為泡沫層，所含的蒸汽量很大，流入降液管即可進行汽相和液相的分離。塔盤上的汽相和液相所形成混合物垂直進入降液管之后便呈現自由落體狀態，動能大，在降液管底部容易形成水渦旋[2]，渦旋的形成阻礙了汽液相的分離，汽相無法離開液相，導致液相無法澄清，在液相中仍然夾帶不少的汽相，在進入下一項工藝流程的時候氣相與液相形成相反方向的流動，從而降低了精餾塔的分離效率。

采用合適的改造設計，使降液管塔盤上的汽液相混合物傾斜，這樣，避免汽液相在降液管內形成動能高的液體渦旋，讓汽相向上流動離開液相，液體則是留在了降液管底部，進行了完全的澄清，降液管的流通能力不受影響，提高了精餾塔的分離效率和整個系統的生產運行能力。具體的改造方法是將降液管下部挖去一部分，降液管上部不做修改（見圖2左）。并將折彎的降液管直接焊接在保留的降液管之上（見圖2右）。這樣就形成了一種多折邊傾斜降液管，這樣的設計不僅解決了普通降液管的液體流動不穩定的問題，消除具有高性能的渦旋，節約投資成本的同時，保證了整個塔的生產效率。

3 改造效果總結

PX芳烴聯合裝置的改造方案，在最大程度利用原有裝備基礎上采用新型的改造技術，充分發現并挖掘裝置的潛力，合理分配熱能，科學利用低溫熱，優化了設計流程，很大幅度降低了裝置的能耗，具有安全性和經濟性，對同類裝置的改造和優化具有一定的借鑒意義。

參 考 文 獻

[1] 周俊杰.芳烴聯合裝置節能優化探討[J].石油石化節能與減排，2015，5（3）：7-12.

[2] 伍寶洲，李艷.芳烴聯合裝置節能改造效果分析[J].中外能源，2010，12：（15）：47-49.