“干氣法制乙苯”熱水余熱回收利用首次創新

金永成 高攀龍

中海石油寧波大榭石化有限公司，中國·浙江 寧波 315812

1 引言

節能降耗是企業的生存之本，響應中國的號召，提高能源利用率和利用效率，加強余熱回收利用實現節能降耗，是實現“高質量發展”的必要措施，也是保護環境實現綠色發展的趨勢。

2 概況介紹

筆者所在公司的乙苯裝置為目前中國最大的“干氣法制乙苯”，系統優化發現乙苯裝置生產工藝中需要工藝熱水作為冷卻介質給高溫物料降溫，流量為600t/h，出口溫度為120℃，造成了熱量浪費和能耗增加。且苯乙烯裝置需要0.35MPa 蒸汽作為塔釜熱源，該熱源由熱電公司外購的1.0MPa 蒸汽經過減溫減壓器所得，造成了高品位蒸汽的浪費。

乙苯裝置能耗問題包括以下兩點：

①0.35MPaG 蒸汽消耗量大，需要10～15t/h 的1.0MPaG蒸汽減溫減壓到0.35MPaG 系統，造成了高品位蒸汽的浪費，能量利用不合理。

②乙苯工藝熱水返回管網，全廠低溫熱水利用效率低，造成熱量浪費和能耗增加。

3 技術背景

利用二類熱泵機組，回收乙苯裝置120℃低溫熱水能量，產生0.35MPag 蒸汽供苯乙烯裝置使用，熱水經機組換熱后溫度降為95℃左右返回低溫熱水回水管線。

利用低品位熱源，實現將熱量從低溫熱源向高溫熱源泵送的循環系統。

4 技術原理

第二類吸收式熱泵是以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，在蒸發器和發生器中通入低品位余熱（熱水、蒸汽或其他介質），在冷凝器中通入冷卻水，由吸收器產生高品位熱媒（蒸汽或熱水）的設備。

熱泵運行過程基本原理：水的沸點隨壓力的不同而發生變化以及水蒸發吸熱、冷凝放熱的特性，將水作為傳熱的中間介質，通過循環具有強吸濕性的溴化鋰溶液實現熱量傳遞的物理過程。主要部件（見圖1）作用如下[1]。

圖1 第二類溴化鋰吸收式熱泵工作原理

蒸發器：冷凝水在蒸發器內蒸發吸收中溫熱源的熱量變為水蒸氣，水蒸氣流入吸收器。

發生器：中溫熱源在發生器內放出熱量，溴化鋰稀溶液被加熱，冷劑水蒸發成水蒸氣。

冷凝器：水蒸氣在冷凝器內冷凝放熱，將熱量傳遞給循環冷卻水，冷凝水通過壓差流入蒸發器。

吸收器：從蒸發器流入吸收器的水蒸氣被發生器流入吸收器的溴化鋰濃溶液吸收，變為溴化鋰稀溶液，吸收過程釋放冷凝熱給補水，產生高溫熱。

本系統單位蒸汽能耗不大于21.15kgEO/t 蒸汽；噸熱水產氣量不低于0.0177t/t；額定工況產0.35MPa 汽不低于11t/h。

5 成果創新性與先進性

5.1 創新性

創新一：公司大膽創新，實施首個合同能源項目，一方面促進節能新技術推廣應用，另一方面規避了企業投資風險。為今后采用合同能源方式提供借鑒與保障。

創新二：二類熱泵機組回收余熱技術首次應用在目前中國最大的“干氣法制乙苯”裝置。將乙苯裝置的低品位工藝熱水轉換成高品位低壓蒸汽，節約蒸汽開支，降低裝置能耗。為煉油化工裝置工藝生產的泛汽、泛熱余熱回收提供新思路[1]。

5.2 先進性

先進性一：二類吸收式熱泵的性能系數約為50%，它的目的在于提高熱源品位。它能回收工藝上將要排掉的50%左右的低品位余熱的熱量，使其重新返回工藝發揮作用[2]。

先進性二：采用熱能直接驅動，不耗電、不依靠機械能等，利用低品位熱源實現將熱量從低溫熱源向高溫熱源泵送的循環系統，是回收利用低溫位熱能的有效設施，具有節約能源、保護環境的雙重作用[3]。

先進性三：熱泵機組使用水-溴化鋰工質對，運行時沒有任何污染，也沒有廢棄物，環境效益顯著。

先進性四：可直接制取蒸汽，也可輸出熱水，雙向選擇。

先進性五：中國單機產汽量最大的第二類吸收式熱泵，同時也是應用于化工行業的第一臺防爆機組。

6 成果應用及綜合效益

6.1 成果應用——（標定數據）

負荷達到100%，具備標定條件。該系統進行為期72h的標定考核，即標定產蒸汽量11t/h、標定噸熱水產汽量平均值為0.0177t/t、標定單位產汽能耗18.22 kgEO/t、標定每年節約標煤約5739t，標定期間機組的性能指標達到設計及合同要求。熱泵機組運行穩定，對全廠其他裝置操作無不利影響；每小時節約能耗約477.8kgEO，折合節約標煤0.683t/h；年經濟效益為1400 萬元左右。項目實施后經濟效益、社會效益顯著，具有很好的推廣前景。

6.2 成果應用——（能耗前后對比）

投用余熱回收后能耗下降明顯從原先142 標油下降至118.2 標油（設計能耗131 標油），如圖2所示，節能效果突出。

圖2 余熱回收系統投用前后裝置能耗對比

6.3 經濟效益核算

余熱回收產生的0.35MPa 蒸汽單價按照2020年1.0MPa蒸汽含稅價進行折算本次標定產蒸汽量為11t/h，蒸汽品質滿足并網要求，年運行時間按8400h 計算，年經濟效益約為1400 萬元。

7 結語

總而言之，每套生產裝置都有自己不同的特點，結合生產中的不同要求，深挖裝置潛能，降低能耗，是提高經濟效益的關鍵，熱水余熱回收系統投用，利用裝置的工藝熱水提供熱源給苯乙烯裝置提供0.35MpaG 蒸汽，溴化鋰第二類吸收式機組可對化工裝置各領域的工藝余熱進行回收利用，產汽或制熱可滿足工藝需求，提高能源利用率，提高了裝置的經濟效益，論文通過對溴化鋰第二類吸收式機組在化工裝置余熱回收領域的應用分析，利用效果評估、節能環保滿足設計要求、生產需要，為后續化工生產利用余熱提供參考和借鑒。