新技術、新工藝在氣體分餾裝置的應用探討

盛健祥 蘇忠厚 魏永華

摘要：本文主要針對油田煉油廠600kt/a氣體分餾裝置在實際應用熱泵流程、鋁多孔表面冷凝-蒸發器等相關節能措施后，使得煉油廠生產設備能耗得到了大幅度降低。與此同時還對該煉油廠使用的新工藝、新技術的特點以及相應的實施效果進行了介紹。在實際應用基礎上充分證明了油田煉油廠應用新技術、新工藝具有非常重要的現實意義。

關鍵詞：煉油廠；蒸餾設備；應用分析

引言

某油田煉油廠為了進一步提升生產作業效率建設了600kt/a氣體分餾裝置，該裝置內部的丙烯塔系統采用了節流膨脹開式熱泵流程，該業務流程主要是以塔底丙烷為工質，其余塔頂定期進行熱交換主要是通過節流閥的降溫降壓來完成，與此同時還能實現對丙烯低溫熱能的回收，而通過使用壓縮機在系統中適當的是加了高品位熱能后使其返回塔底重新作為熱源使用。該裝置實現了對能源的合理利用，與常規的熱泵流程相比較，能耗得到了大幅度降低，目前在國內同類裝置中處于領先水平。

1 新工藝新技術的應用

1.1 熱泵流程在丙烯塔系統中的應用

熱泵流程主要是針對塔頂以及塔底溫差相對較小的分餾系統進行應用，通過熱泵流程的應用能夠降低溫位熱經過熱變后轉化成高溫熱位，整個轉變過程能夠實現較少能量消耗來獲取較多的可利用熱量。鑒于此，將熱泵流程應用到丙烯塔上非常合理。目前，熱泵流程在我國氣體分餾裝置中的應用多數都集中在丙烷-丙烯餾分分離，問下都可以采用開路壓縮式流程，在整個過程中塔頂以及塔底的產品都可以作為壓縮工質。

該煉化廠主要是利用塔底丙烷為工質，與此同時采用了開式的熱泵流程，丙烯塔塔底處于高溫狀態的丙烷再經過節流控制閥后產生絕熱膨脹，將自身能量吸收后使得溫度以及壓力降低，這樣就能實現與塔頂處于低溫位熱能的丙烯完成熱交換，而整個熱交換過程是在換熱器-冷凝蒸發器能進行，丙烷通過吸收丙烯熱量從原來的液態逐漸轉變為氣態，然后通過外界施加的高品位熱能作用返回到塔底重新作為加熱源進行重復利用；而丙烯在完成換熱后從氣態逐漸冷凝為液態，然后通過回流泵輸送到塔頂來完成精餾過程。通過上述過程實現了充分利用低溫熱源為高溫物質進行加熱的目的，與此同時還實現了冷卻器與重沸器的結合，不僅節約了大量的投資成本，而且也使得整個裝置的能耗實現了大幅度下降，進一步節約了煉油廠生產作業成本。根據相關統計該煉油廠在充分利用熱泵流程后是的冷卻水的消耗量減少到了原來的25%左右；實現了熱能節約80%，整個裝置的能耗下降了40%左右[1]。

1.2 微分浮閥塔板在裝置中的應用

1.2.1 微分浮閥的特點

（1）在微分浮閥的塔頂位置開一個小孔，這樣就能實現對浮閥上傳質空間的充分利用，從而能促進具體實現更加均勻的分散，也進一步促進了氣液兩相進行充分接觸。

（2）針對系統局部同步應用具有導向作用的微分浮閥能夠使塔板上的液面梯度以及液體滯止區得到有效減少，甚至能夠實現消除，由此就能進一步提升鼓泡的均分度以及實際的分類效果，有效提升了裝置的處理能力。

（3）為了進一步提升鼓泡的均勻度充分利用了鼓泡促進器，由此也使得氣體的分布更加均勻，使得塔板的處理能力得到了有效提升，也進一步提升了傳質效率。

（4）針對進降液管進行了合理的改進，從而使得鼓泡區的面積得到了進一步增加。

1.2.2 微分浮閥的應用

該煉油廠在建設分流裝置的時候在其丙烯塔上應用了微分浮閥、四溢流塔板以及特殊的降液管，從而使得整個丙烯塔同樣得到了有效提升，與原有的普通F1浮閥相比較高度降低了0.8米左右，但是塔板效率提升了10%左右；而且總塔板數也降低了十層，使得整體設備投資成本實現了大幅降低。

2 熱泵流程精餾與常規流程操作操作、能耗比較

2.1 操作條件比較

該煉油廠目前共有兩套氣體分餾裝置，在上世紀90年代末投產建成了第1套氣體分餾裝置，該裝置主要采用的是常規流程，主要使用的原料為催化裂化裝置、催化裂解裝置在生產過程中脫硫后產生的液態烴產品，該氣體分餾裝置設計能力達到了150kt/a；而第2套設備與本世紀初投產建成，主要采用的是熱泵流程，請注意原料主要來自于常壓重油裂解中日生產的異丁烯然后，再經過精餾裝置脫硫后產生的液態氫，該氣體分餾裝置設計能力達到了600kt/a；第2套投產設備采用的是新工藝、新技術，整套分流裝置工藝操作以及相關的設備規格參數都發生了巨大改變[2]。

2.2 能耗比較

由于設計能力600kt/a的氣體分餾裝置采用的是新技術新工藝，而且還使用了多項節能措施。首先，該氣體分餾裝置實現了對蒸汽的逐級利用，從而達到了利用低溫位熱能位高位氣體加熱的目的，從而極大的削減了高品位蒸汽而使用量。另外，主要使用了蒸汽背壓透平帶動壓縮機，這樣就能在復合但實際變化變化可以實現壓縮機的合理調整，針對裝置負荷低的狀況，可以適當降低汽輪機的轉速，從而實現了對真氣消耗的有效節約；此外，針對空冷器使用了變頻調速電機，這樣就能隨著氣候的不斷變化來對空冷器的風機進行合理調節，從而實現了節約電能消耗的目的。通過上述幾種節能措施的應用使得氣體分餾裝置整體的能耗實現了大幅度降低。與第1套投產的設計能力為150kt/a氣體分餾裝置相比較整體能耗下降了12%左右，節能效果非常明顯。

3 結論

（1）與常規流程丙烯塔系統比較，熱泵流程新工藝實施效果非常明顯。使得整套裝置冷卻水的消耗量減少了75%。

（2）在熱泵流程丙烯塔中應用了微分浮閥，從而使著丙烯塔的塔徑縮小了0.8米，實現了整體設備投資成本的削減，而且由于新丙烯塔通量得到有效提升，使得整個裝置的處置能力得到了極大的提升。

（3）新投產氣體分餾裝置實現了蒸汽的逐級利用，對低位熱量進行了有效利用，從而使得高品位蒸汽的使用量得到了有效控制，實現了較好的節能效果。

參考文獻

[1]蔣云龍. 解決氣體分餾裝置脫碳五塔塔底再沸器結焦的一種可行的方法[J]. 中國新技術新產品，2012（12）：145-146.

[2]錢伯章. 煉油技術發展新趨向（下）——1993年NPRA年會論文綜述[J]. 當代石油石化，1993（12）：12-20.

作者簡介：盛健祥，男，漢，山東省掖縣，1974年5月，本科，助理工程師，大慶煉化公司煉油二廠，研究方向：煉油廠二套氣體分餾裝置、MTBE裝置 生產.