輕烴生產裝置綜合節能降耗分析

曹莉偉

（大慶油田化工有限公司，黑龍江大慶 163000）

自改革開放以來，我國經濟就呈一個穩定增長的趨勢，經濟的增長推動了各個行業領域的發展進程。進入21世紀，我們對各項資源的需求日益增長，環境污染問題也層出不窮，基于這種大的社會形勢，我國提出了資源再生、環境保護、綠色發展等相關理念。針對石油化工中的輕烴生產，要從多個方面入手，控制生產裝置的能源消耗，輕烴生產裝置在運行過程中對能源的需求比較高，但很多能源并不能夠完全利用到的，所以石油化工企業要多方面考慮輕烴生產裝置的節能降耗問題，利用現代化科學技術，提高相關工藝水平，降低裝置能源消耗率，提高裝置生產效率，促進石油化工企業的可持續發展。

1 輕烴生產裝置概述

輕烴生產裝置有著一定的發展歷程，它主要應用于石油化工生產中，目前我國所使用的輕烴生產裝置有著較高的性能指標，各項操作系數較為均衡，也就是說，輕烴生產裝置有著較高的應用優勢，其分離裝置和加工裝置是其主要的組成裝置，能夠使生產的輕烴產品更加穩定。整個輕烴生產裝置的組成部分較為復雜，包括了很多大的板塊，主要有以下幾種裝置：淺冷分離產能裝置、壓縮系統、深冷分離產能裝置、供水裝置、供電裝置、儀表風輔助裝置。不同的組成裝置其應用優勢不同，在各類裝置的相互作用下，共同推動裝置的穩定性運行，正是基于裝置設備之間的連鎖反應，在這個持續性運行的過程中，對能源的消耗率是非常巨大的。

2 輕烴生產裝置存在的問題

2.1 液烴分離效果不理想

在輕烴生產裝置運行過程中，因為設備之間存在一定的連接性，使得裝置運行效率存在較大的局限性，主要體現在液烴分離方面，脫離塔的處理能力比較低。從原有的分離系統中進行分析可以發現，脫離塔在分離系統中主要充當著一個填料塔的角色，其脫離塔的結構設計不合理，填料層高度不符合相關標準，各個塔件之間的搭配不合理，能夠自主處理的液烴量比較少。在對設備進行改造優化后，經過一段時間的使用，發現設備分離效果并沒有得到一個有效的提升。主要體現在液烴分離過程中對能源的消耗比較大，但取得的效果不太理想，產品質量并不符合工業化標準，產品回收率不高。除此之外，分離系統的生產工藝過于復雜化也是造成液烴分離效果不理想的原因之一，分離系統包含的生產處理工藝過于復雜化，包括了多個方面的內容，要經歷很多的操作流程，在具體的操作過程中，受不可控因素的影響，會使得設備參數出現一定程度上的波動，影響設備回流量，導致最終的精餾效果不理想。分餾系統塔的熱動力呈一個不穩定波動的趨勢，熱動力不足也會導致液烴分離效果不理想。

2.2 氨冷蒸發溫度不能滿足設計要求

在輕烴生產裝置運行過程中，要綜合考慮各個方面的影響因素，做好相關設計準備工作，輕烴生產裝置設計需要注意的地方比較多，設計的時候，要著重對氨冷蒸發溫度和淺冷系統的溫度進行全面的分析，在大多數情況下，可以發現實際蒸發溫度是沒有達到設計溫度標準的，要想找出這類問題的原因，可以從基礎層面入手。從設備方面入手，氨制冷壓縮機使用年限過久，其最大功率偏低，無法滿足裝置生產標準，因為設備使用年限過久而且沒有經過系統性的維修，使得設備運行過程中容易出現各種各樣的故障問題，影響最終的設備制冷效果，一般來說，設備制冷效果不理想，那么多半無法滿足目前的生產要求。

2.3 缺少備用的天然氣壓縮設備

輕烴生產裝置具有一定的特殊性，運行標準比較高，也正是因為如此，在實際過程中，往往難以配備替補的天然氣壓縮機，一旦天然氣壓縮設備出現較大規模的維修保養，要更換的零件較多，還有就是設備電路故障，需要對內部整體進行維修時，其裝置整體需要處理的地方比較多，這樣一來就無法保證裝置的穩定性，有可能出現這類問題解決了但又出現其他類型的問題，對設備生產效率和回收效率有著較大的影響。

3 輕烴生產裝置綜合節能降耗措施

3.1 改善脫離工藝

脫離工藝是輕烴生產裝置中不可或缺的一個組成部分，脫離工藝的優化完善可以從兩個方面入手，①改裝脫離裝置：首先計算出原料的最佳配比，通過穩態工藝模擬程序將脫丁烷和脫乙烷的尺寸計算出來，以滿足裝置運行需求。利用全面工藝改造脫離塔，對組成的脫離塔進行計算，適當擴大脫離塔的尺寸大小，伴隨著脫離塔的尺寸增大，填料層的高度也應該有一定程度的增長。通過改造后的脫離塔，其內部氣體和液體可以進行充分的融合，傳熱過程溫度會有所增加，使得分離效果相對來說比較理想。②優化分離工藝：在溫度較低的狀態下，凝析油會通過絲網分類器逐步滲透到脫乙烷塔頂的換熱器中，脫離塔中部進料頂部存在一部分分離的氣體，這些氣體具有流動性，會慢慢分散到各類交流換熱器中，以氣體交換的方式實現脫離塔內部分離。脫乙烷中存在的氣體經過水換熱器處理后，會逐漸進入到回流罐中，在丁烷塔頂部進行增壓，通過增壓，這些氣體會分散開來，一部分被送去頂部，一部分被送到罐區。在工藝優化的作用下，可以進一步降低脫離塔內部的溫度系數，減少丙烷的損失，有效提高裝置回收率，強化回流作用，更有利于實現精餾分離，最大程度上保證產品品質。

3.2 優化換熱設備

換熱設備的優化要綜合考慮各個方面的影響因素，做好每個環節的對接工作，更換傳統的換熱器，采用多股流換熱器，多股流換熱器具有較為穩定的性能指標，它在換熱的時候，其內部結構呈板橋式狀態，而傳統的換熱器呈兩相板式狀態，經過科學合理的改造優化，目前換熱器改為了三相組合的形式，可以對脫乙烷塔底部低溫氣體進行一個有效的回收，以回收制冷的方式提高換熱器預冷換熱的效果。可以使用雙螺制冷壓縮機提高其制冷效果，如果只有一臺螺桿制冷壓縮機，要根據生產情況進行合理的調控，螺桿制冷壓縮機的最大制冷功率為130kW，其作用優勢較為明顯，制冷量比較大，對能源的消耗比較低，運行過程中比較穩定，不會出現較大程度上的不穩定波動，這種機型的壓縮機操作比較方便，可以實現無級調節，而且在后期維護保養過程中，不需要投入過多的人力物力，性價比較高。這種制冷壓縮機主要采用雙螺桿和壓縮機腔內壁進行回轉，可以對氣體進行連續性的容積壓縮，使設備產生的噪聲降低到一定程度，比活塞類型壓縮機產生的噪聲要低很多。根據設備生產情況合理更換導熱爐，保證設備的穩定運行。

3.3 強化換冷效果

可以利用正反沖洗技術強化換冷效果，對換冷設備進行適當的改造優化，將換冷設備的出口處增添一個反沖洗頭，在反沖洗頭的作用下，可以實現環冷設備的正反沖洗，在其他設備運行條件不變的基礎上，可以利用反沖洗降低換冷器的冷卻系數，使流體的溫度有一個明顯的降低，一般在原有的溫度基礎上降低5℃左右。因為換冷裝置長期處于一個運行的狀態，所以產生的故障問題比較多，在對換冷裝置進行維修的時候，需要將裝置中的換熱器用高壓水清洗，將設備表面的污垢全面清理干凈，清洗之后再對設備整體進行檢查，看是否有遺漏的地方，如果有漏洗的地方，需要將那部分區域清洗干凈，確保換熱面積足夠大，換冷面積過小會嚴重影響設備換冷效果。對換熱器的各個環節進行全面的檢查，主要檢查換冷器的溫度變化情況，確保設備運行過程中環冷器溫度符合運行標準，這樣可以在一定程度上降低能源的消耗率。適當降低循環水泵符合，可以降低設備的電能消耗率。

3.4 定期檢查和維修脫水裝置

輕烴生產裝置中包含了脫水裝置，因為脫水裝置長期處于一個運行的狀態，所以容易出現各類故障問題，比如設備被腐蝕，雜質堵塞到管道中等。這些問題的出現極大程度上影響了換熱器的換熱效果，要適當改變加熱方式，過去一直采用的是鍋爐加熱的方式，但這種加熱方式存在局限性，溫度擴散度有限。經過改造逐漸應用了蒸汽加熱的方式，加熱后的蒸餾水比較純凈，腐蝕程度低，而且蒸餾水可以作為換熱器的制冷水，提高制冷效果，應在水池上方鋪設蓋板，防止灰塵的進入。

3.5 精確設置參數

精確設置參數是針對整個輕烴生產裝置，可從以下幾個方面進行：①將參數設置落實到各個設備中，使設備參數精準化，保證設備的穩定運行，從而提高整個裝置的運行效率。②對淺冷溫度進行一個合理的調控，淺冷溫度變化對裝置節能降耗有著較為直觀的影響，可以通過改變氨蒸發器的供液方式來降低淺冷溫度。在這種情況下，蒸發器一般采用供液重力方式，或者直接與供液方式相結合，以規避氨壓機液擊問題。而且通過這種方式還可以降低氨壓機的負荷系數，比單獨使用一種供液方式的效果要好很多，制冷溫度在原有的基礎上降低了4℃左右，有效提高了輕烴采收效率。③將透平膨脹機應用其中，通過透平膨脹機進一步降低制冷溫度，通過調節膨脹劑噴嘴的開度和轉速，對制冷溫度進行合理的控制，優化裝置相關參數，保障裝置能夠穩定運行。

4 結束語

輕烴生產裝置的運行是一個綜合性的過程，需要消耗的能源巨大，要采用合適的方式控制裝置能源消耗率，進一步優化改造輕烴生產裝置，實現裝置綜合節能降耗目標。