分子篩脫蠟裝置長周期運行優(yōu)化建議

王平　蔣紅利

摘 要：分子篩脫蠟裝置自投用以來，經(jīng)過不斷的參數(shù)優(yōu)化調(diào)整、流程優(yōu)化改造，裝置已具備了較強(qiáng)的長周期運行能力。但在長周期運行中也暴露出一定的問題，本文將對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的優(yōu)化意見。

關(guān)鍵詞：蒸汽發(fā)生器;除鹽水;自動閥;換熱器

1.5萬噸/年分子篩脫蠟裝置采用上海化工院的水蒸氣脫附工藝，能夠有效的實現(xiàn)正異構(gòu)烷烴的分離，得到組分純凈的脫蠟油。在裝置的正常運行中，通過對工藝參數(shù)優(yōu)化、采暖水換熱外輸改造等措施，實現(xiàn)了裝置的中間熱量合理回收利用，確保了裝置的高效平穩(wěn)運行。但伴隨裝置運行時間的增加，漸漸暴露出了蒸汽發(fā)生器易泄漏、中間熱回收不足等問題。針對裝置出現(xiàn)的問題進(jìn)行合理的裝置優(yōu)化改造，將是裝置長周期平穩(wěn)運行的關(guān)鍵。

1 運行中存在的問題

1.1 蒸汽發(fā)生器故障

分子篩脫蠟裝置生產(chǎn)運行中，需要采用高溫過熱蒸汽進(jìn)行飽和分子篩的脫附激活，在激活過程中需要經(jīng)歷吹中、脫附兩個階段。吹中階段自中間油線流程進(jìn)入中間油蒸汽發(fā)生器進(jìn)行換熱;脫附階段自粗蠟線流程進(jìn)入粗蠟蒸汽發(fā)生器進(jìn)行換熱。在2017年7月，分子篩脫蠟裝置運行中發(fā)現(xiàn)中間油蒸汽發(fā)生器E-104異常排水，排查確定為中間油蒸汽發(fā)生器E-104管束泄漏。在2018年7月，粗蠟換熱器E-103出現(xiàn)了與中間油換熱器管束泄漏相似的情況，經(jīng)排查確定為粗蠟換熱器E-103泄漏。經(jīng)統(tǒng)計，中間油蒸汽發(fā)生器自交付后僅連續(xù)運行12個月，粗蠟換熱器連續(xù)運行25個月。

1.2 中間熱利用不充分

分子篩脫蠟裝置在冬季運行中，采用了采暖水進(jìn)行低溫?zé)崃康幕厥眨瑢崿F(xiàn)了裝置能量的合理梯級利用。但在夏季運行期間，采暖水系統(tǒng)不運行，采用了空冷進(jìn)行中間油、粗蠟油的冷卻，低溫?zé)崃课吹玫接行Ю茫彝瑫r增加了電耗，不利于裝置的節(jié)能。

2 現(xiàn)象分析

2.1 蒸汽發(fā)生器故障原因

①溫差應(yīng)力引起形變、振動：蒸汽發(fā)生器殼程入口溫度為85℃，管程入口溫度為300℃，換熱介質(zhì)溫差較大，產(chǎn)生較高的溫差載荷。同時在吸附塔運行中，中間油蒸汽發(fā)生器、粗蠟油蒸汽發(fā)生器分別有750s、50s的空檔期，造成管程反復(fù)進(jìn)料、冷卻，加劇蒸汽發(fā)生器的溫差應(yīng)力及管程振動;

②介質(zhì)相變引起振動：殼程內(nèi)除鹽水吸熱會產(chǎn)生低壓蒸汽，進(jìn)而會有兩相流體橫向流過管束，相變會激起管束振動，管束的劇烈振動誘使力學(xué)性能差較差的缺陷處發(fā)生疲勞失效。

2.2 中間熱利用分析

分子篩脫蠟裝置脫附過程中采用了過熱蒸汽作為脫附劑，脫附取熱后介質(zhì)溫度為140℃、壓力為0.06MPa，依舊處于過熱狀態(tài)。由于脫附油氣、蒸汽的混合物換熱后未發(fā)生相變，僅僅釋放出少量的顯熱，大量的熱量自蒸汽發(fā)生器出口進(jìn)入了后續(xù)的階段。在裝置正常運行時，冬季采用了采暖水換熱，得到大量優(yōu)質(zhì)的伴熱采暖水;但在夏季時使用空冷進(jìn)行冷卻，大量的熱量隨空氣跑損，未得到有效利用。經(jīng)計算，夏季回收熱量為1434kW/h，空冷帶走熱量為7922kW/h，蒸汽發(fā)生器回收熱量僅占到了脫附油氣熱量（根據(jù)吸附周期換算后）的25%，后續(xù)的相變熱量占到脫附油氣熱量的75%，后續(xù)熱量回收可一定程度降低裝置的能耗。

3 建議措施

3.1 脫附流程改造

蒸汽發(fā)生器伴隨吸附塔順控程序的運行，會出現(xiàn)間斷性的斷料現(xiàn)象，進(jìn)而引起蒸汽發(fā)生器內(nèi)部管束振動破壞。消除蒸汽發(fā)生器的間斷性進(jìn)料可極大程度的減少蒸汽發(fā)生器管束振動引起的泄漏。因此，建議將中間油脫附線與粗蠟油脫附線在進(jìn)入蒸汽發(fā)生器前進(jìn)行連通，實現(xiàn)中間油與粗蠟的同時使用，保證粗蠟及中間油蒸汽發(fā)生器的連續(xù)使用，消除間歇使用時產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，減少管束振動的可能性。同時，粗蠟及中間油蒸汽發(fā)生器的并用，可降低蒸汽發(fā)生器的使用負(fù)荷，延長使用壽命;且在蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)異常后，粗蠟與中間油蒸汽發(fā)生器可互為備用，可有效杜絕因蒸汽發(fā)生器故障引起的停工。同時，在粗蠟油蒸汽發(fā)生器、中間油蒸汽發(fā)生器出口管線進(jìn)行連通，并在連通管線后安裝氣動的蝶閥。自動蝶閥與吸附塔順控程序配合，在吸附塔吹中（或脫附）后延遲1s開啟蒸汽發(fā)生器后中間油線出口閥（或粗蠟油線出口閥）、同時關(guān)閉粗蠟油線出口閥（或中間油線出口閥），實現(xiàn)中間油、粗蠟出料的分離。

3.2 除鹽水回收中間熱量

通過對分子篩脫蠟裝置用能調(diào)查發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入裝置的除鹽水溫度僅為55℃，進(jìn)入汽包后溫度為85℃。在裝置除鹽水運用上，主要通過蒸汽發(fā)生器吸熱來實現(xiàn)自產(chǎn)低壓飽和蒸汽的目的。目前，裝置正常運行時，汽包回收裝置低溫?zé)崃靠僧a(chǎn)出0.22MPa 125℃飽和蒸汽2t/h。除鹽水產(chǎn)蒸汽換熱區(qū)間為85-125℃，蒸汽發(fā)生器油氣冷卻區(qū)間為140-85℃，具備汽包底部除鹽水與粗蠟、中間油換熱的條件，經(jīng)計算充分換熱后可產(chǎn)生2.5t/h的低壓蒸汽，能極大程度降低裝置蒸汽用量。因此，建議對除鹽水泵進(jìn)口與采暖水泵進(jìn)出口進(jìn)行連通、采暖水換熱器出口連接至汽包進(jìn)口，在夏季時采用采暖水泵進(jìn)行除鹽水換熱，部分除鹽水去采暖水換熱器循環(huán)換熱、部分除鹽水自連通至加熱爐換熱，從而實現(xiàn)空冷停運、中間熱量的回收。

4 結(jié)論

分子篩脫蠟裝置通過對脫附流程的改造，可實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器的連續(xù)運行，消除間歇供料引起的管束振動，進(jìn)一步降低設(shè)備泄漏的可能，提升了裝置的長周期平穩(wěn)運行水平。再者，通過對夏季裝置中間熱的合理利用，可消除夏季空冷運行引起的能量浪費，實現(xiàn)自產(chǎn)蒸汽量的增加，進(jìn)一步提升裝置的總體節(jié)能降耗水平。