潤滑油糠醛精制裝置工藝參數優化對能耗的影響

韓鎮，楊鵬

(中國石化濟南分公司,山東 濟南 250101)

0 引言

潤滑油生產中糠醛裝置的能耗主要是來自糠醛溶劑的回收?？啡┤軇┑幕厥针m然包括抽出液回收和精制液回收兩個系統，但糠醛在抽出液回收系統的含量能達到90%以上[1]，因此通過調整工藝操作來優化抽出液回收系統的換熱條件從而降低裝置能耗有一定的實際意義。

1 裝置介紹

本文以中國石化濟南分公司潤滑油糠醛精制裝置的抽出液回收系統為例，該系統采用了目前國內先進的 “五塔三效”工藝流程，各效塔壓力控制方案采取低中高分配方式，三效塔(C4/3)后設置抽出液閃蒸塔(C5/1)及汽提塔(C5/2)；此外為了更好的回收熱量，裝置還設有了蒸汽發氣系統。裝置具體流程如圖1。抽提塔(C2)塔底抽出液分別與熱糠醛(E4)、二效醛氣二次(E5)、三效醛氣二次(E6)換熱后進入抽出液一效蒸發塔(C4/1)；一效蒸發塔(C4/1)塔底抽出液分別與二效醛氣一次(E7)、三效醛氣一次(E8)換熱后進入抽出液二效蒸發塔(C4/2)；二效蒸發塔(C4/2)塔底抽出液經加熱爐(F2)加熱后進入抽出液三效蒸發塔(C4/3)；各效醛氣經以上換熱器換熱后再進入蒸汽發氣系統換熱(ER1、ER2、ER3)，最后進入糠醛干燥塔(C6)。

本裝置雖然整體能耗在同類裝置中不高，但在夏季尤其是雨天操作時，C6的液位波動較大，嚴重時甚至會影響到整個系統的糠醛平衡。經研究分析方向，C6進料塔管線內糠醛氣相含量較高，下雨時，由于管線遇急冷，部分氣相糠醛液化導致C6進料量不穩定，表明該裝置在換熱方面應該還有一定的改進空間。從換熱理論考慮[2]，在一定程度上通過提高各效塔的壓力來提高醛氣的冷凝溫度，從而減少換熱過熱度，增大換熱溫差，提高換熱器的熱量傳遞，在降低能耗的同時可降低C6進料的氣相比例，因此對抽出液回收系統C4/2和C4/3的壓控閥[3]進行了調整并觀察裝置能耗的變化。

圖1 抽出液回收系統流程

2 工藝操作調整及分析

在保證產品質量的前提下，對裝置的工藝參數進行調整，并且裝置的原料量、溶劑比、萃取塔溫度等關鍵參數保持不變。由表1可知，方案一為原操作方案，此時C4/3和C4/2頂壓控閥全開；在方案二中，C4/3頂壓控閥仍保持全開狀態，C4/2頂壓控閥位關至一半閥位；方案三則是將C4/3頂壓控閥關至一半閥位，C4/2頂壓控閥全開。在三個方案調整的過程中，C5/1和C5/2的蒸發量和C6的濕醛量并沒有很大變化，表明工藝的調整方案未影響到原來的蒸發比例結構，在抽出液回收系統中糠醛的蒸發仍然主要集中在各效蒸發塔中。

表1 三種操作方案下各效塔工藝參數變化

當對C4/2和C4/3塔頂進行憋壓時，C4/1的反應最明顯。在C4/2憋壓時，C4/1的壓力由0.002 MPa上升到0.014 MPa，塔底溫度由167 ℃上升到170 ℃；在C4/3憋壓時，C4/1的壓力由0.002 MPa上升到0.025 MPa，塔底溫度由167 ℃上升到175 ℃，表明C4/1在方案二、三時，C4/1進料的換熱效果有了明顯改善。從換熱方面考慮，C4/1在進換熱器的物料量和物料溫度是一定的，即冷物料的狀態恒定，C4/1進料在與熱物料即各效塔醛氣換熱的時候，由于各效塔醛氣壓力提高，在一定程度上可降低換熱的過熱度，提高醛氣的冷凝溫度，導致C4/1的進料溫度提高，從而使C4/1的醛氣蒸發量和塔頂壓力都有所提高。

C4/2在方案二、三的操作工藝條件下，塔頂壓力相比原工況有了很大的提高。在C4/2憋壓時，C4/2的壓力還要高于C4/3憋壓時的壓力，但該方案時糠醛的蒸發率遠低于方案三時的蒸發率，甚至還不如原工況的蒸發率，這應該是由C4/2頂醛氣壓控閥關小導致C4/2塔頂醛氣蒸出不暢。對比C4/2底溫的變化，在憋壓時，C4/2塔底溫都有所升高，三種方案的溫升分別為8 ℃、6 ℃、10 ℃。方案二主要對C4/2頂醛氣的壓力提升較多，雖然C4/2頂醛氣的壓力升高會使醛氣冷凝溫度有較大提高，但是C4/1塔底溫度也有相應的提高，最終可能導致C4/2進料的換熱效果變差。從總傳熱溫差的角度考慮，總傳熱溫差是由抽出液出萃取塔的溫度和C4/3醛氣的冷凝溫度決定，前者由工藝參數決定，后者受三效塔醛氣壓力影響，因此方案二、三對能耗影響的關鍵是對C4/3頂醛氣壓力提升程度。

C4/3的進料是由加熱爐(F2)加熱，其加熱溫度受工藝操作控制，瓦斯的用量由C4/2塔底溫度和一、二效醛氣蒸發量決定。在方案三中，三效塔醛氣的蒸發率未受目前閥位關小的影響，瓦斯單耗相比于原方案減少7.2%，總能耗降低5.7%。方案二的總能耗基本與原方案變化不大，瓦斯單耗略有下降。

由以上分析可知，在保證抽出油產品質量以及閃蒸塔和汽提塔處理量沒有較大改變的前提下， C4/3頂醛氣憋壓對裝置能耗的降低是有利的，C4/2頂醛氣憋壓要重點考慮二效塔蒸發率的影響，閥位不能過大。最終對工藝參數繼續優化，選取C4/2頂壓控閥開度80%，C4/3壓控閥開度35%為工藝操作方案，糠醛裝置能耗相比方案一下降到7%，同時，由于換熱效果的增強，降低了C6進料的氣相率，解決了該塔受急冷液位大幅波動的問題。

3 結論

在抽出液二效塔、三效塔塔頂醛氣壓控的調整中，三效塔頂醛氣壓控閥的關小時，對三效塔壓力的提高較大，提高了各效塔換熱的總傳熱溫差，降低了裝置的能耗；二效塔在控制閥關小時，三效塔頂醛氣壓力提升較小，而且閥門關小降低了該溫度下醛氣蒸發量，最終對裝置能耗的影響較小，因此在裝置操作調整中，二效塔壓控閥可以保持較大開度，三效塔在能保證產品質量及三效醛氣蒸發量下盡可能調小。