烷基苯裝置加熱爐檢修改造節能分析

張冠華，宗位衛

（江蘇金桐表面活性劑有限公司烷基苯車間，江蘇南京 210047）

1 烷基苯裝置加熱爐檢修改造節能意義

新時期，我國化工行業進入了高質量的發展階段。一方面，在生態文明主導、工業文明與城市文明同步發展的基本格局下，化工行業企業生產管理中引入了環境工程，并且增加了針對生產經營項目及其業務的環境保護自主驗收工作。在這種情況下，開展烷基裝置加熱爐檢修工作被賦予了更大的價值，同時在裝置改造后能夠實現降低污染的目標。另一方面，化工企業作為一種以利潤最大化為主要目標的組織機構，為了擴增自身的可營利空間、增強與同行業企業的競爭能力、進入行業質量體系管理標準競爭之中，十分需要在減能耗、提效率、增經濟等多個方面做出重要努力。尤其在社會主義市場經濟發展條件下，化工企業既要參與全球同業競爭，也需要結合本土市場中由粗放型向集約型經濟增長模式轉型的實際情況，合理開展技術升級工作。所以對于現階段的化工企業而言，除了常規的年度檢修的安全、環保意義之外，開展烷基苯裝置加熱爐檢修改造節能也擴大了檢修改造節能的實際意義，并且有助于促進化工企業向著綜合效益產出方向發展，輔助公司和工廠完成轉型升 級等。

2 烷基苯裝置概述及其工藝流程說明

江蘇金桐表面活性劑有限公司烷基苯裝置設計為年產10萬t烷基苯的大型石化聯合裝置，主要分成脫氫和烷基化兩大工藝步驟。以高純度的碳9-碳12直鏈烷烴脫氫裝置的使用為例，主要是在鉑系金屬催化劑作用下，臨氫脫氫制取相應的單烯烴，再經雙烯選擇加氫反應和分餾處理去除輕組分后送到烷基化裝置。脫氫環節的工藝相對復雜，包括了分餾處理，并將單烯烴轉化為烷烯烴。進入烷基化裝置后，烯烴與苯經過烷基化反應可產生烷基苯產物。本公司使用的烷基苯聯合裝置設計中，可以將沒有參與烷基化反應的烷烯烴進行二次利用，具體操作以烷基化分餾系統完成對未反應的烷烴分離處理后，通過循環方式進入脫氫環節進而達到對資源的有效利用。另外，烷基苯聯合裝置中內置了兩臺連續運行的加熱爐：脫氫進料加熱爐F-301和再沸器熱油加熱爐F-501，全年連續運轉。兩臺加熱爐的主要燃料為天然氣，加熱爐燃料燃燒后的煙氣可以通過爐頂排出，然后，經聯合煙道進入余熱回收系統；煙氣經過擾流子空預器E-521和熱管換熱器E-520與新鮮空氣進氣換熱冷卻后，通過引風機K-521抽到煙筒排放（圖1）。

圖1 裝置加熱爐煙氣系統流程圖

3 加熱爐主要檢修改造項目

烷基苯裝置按計劃在2021年10—11月進行了為期42d的大檢修，加熱爐檢修的改造項目主要有如下幾項：

首先，對以前的烷基苯裝置加熱爐檢查資料進行了查閱與分析，并根據實際檢修需求制作了檢修方案。其中包括了檢修內容、檢修步驟、檢修記錄表。以檢修內容為例，包括了故障排查、加熱器改造部分設備的性能檢測等。在檢修步驟方面，則按照由外而里、由大到小的順序設置了標準化流程，整個檢修過程檢修一項、記錄一項，有效預防了檢修中潛在的風險。同時，根據檢修構成要素與檢修指標制作了內容明確的檢修記錄表，提高了檢修流程的標準化操作水平，也增加了檢修效率。

其次，加熱爐檢修改造中的重點部分集中在四個方面：①更換10臺漏風的單氣缸快開風門為雙氣缸快開風門。②兩臺加熱爐已連續運行兩年，需要對加熱爐的輻射室和對流室的爐管進行清灰。③兩臺加熱爐從2013年建成投產以來，內襯一直沒有修補過，存在一定的老化脫落，本次檢修改造對內襯進行修補。④因換熱效果下降，排煙溫度偏高，余熱系統熱管換熱器E-520整體更換。為了保障改造項目能夠根據檢修改造方案中的具體計劃按部就班完成，針對每項改造工作進行了專業化實踐。例如，在更換單氣缸快風門過程中，考慮到更換總臺數為10臺，制定了統一的更換流程，重點按照先拆后裝的基本原則，拆除一臺安裝一臺，確保了更換的有序性與安全性。而且，在更換每臺后通過對其安裝連接部位的檢查確保了安裝有效之后，才開展下一臺更新工作，較好地達到了預期的安裝目標。

再如，加熱爐內灰過程中，先利用測量工具對其灰塵的厚度進行了測量，分成對流段清灰和輻射段清灰。然后，根據積灰部位開展了快速清除。為了預防清灰過程中產生污染，一方面設置了收集袋，一邊清除一邊進行收集，最后集中處理，預防了清灰過程給設備與工作人員及環境造成污染。清灰工作完成后，通過全面檢查、清潔后，確保輻射室和對流室的爐管無灰塵且管壁完好后，進入下一項工作事項。考慮到內襯存在老化脫落現象，在檢查完內襯實際情況后，通過改造組的分析，根據老化脫落范圍及程度，先對其中的老化部分進行了清理，并在處理完需要更換的內襯邊緣后，對其實施了更換。更換完畢，通過交叉檢查確保更換無誤后，對余熱系統熱管換熱器E-520實施了整體更換。由于該設備體積較大，在對施工周邊環境進行勘察后，確定了吊裝設備的停靠地點，并結合實際更換位置，在調整好吊裝設備方向與角度后，先將已經拆除的E-520設備進行了吊離處理。然后，將新的余熱系統熱管換熱器E-520吊裝到安裝位置并開始進行安裝施工，整個安裝過程中包括了放樣測量、檢查安裝部位、安裝調整、安裝后的復檢，以及最后的調試、保溫等工作。

經過按部就班的操作，在沒有發生任務風險的情況下，以上各項檢修項目均獲得了順利完成，加熱爐按有關規定和開工方案于2021年11月15日重新開工點爐，11月22日裝置生產出合格的烷基苯產品，實現裝置一次開車成功，檢修改造取得圓滿成功。

4 檢修后加熱爐運行參數統計

檢修改造節能工作全部完成后，對檢修記錄表中記錄的檢修前數據與檢修后數據進行了比較，分析了檢修后平穩生產時期的加熱爐運行數據。檢修后的F-301加熱爐、F-501加熱爐運行參數如表1～表2所示。

表1 檢修后F-301加熱運行參數

表2 檢修后F-501加熱爐運行數據

對比停開工前后烷基苯裝置加熱爐生產數據變化情況，可以看出，加熱爐效率提高了1%以上，裝置天然氣的單耗有所下降，檢修改造的節能效果相對顯著。由此，也證實了檢修改造節能項目獲得了較好完成。

5 節能計算過程及效益分析

由于現階段化工企業在生產制造過程中，十分重視環境保護自主驗收工作，因此，一方面通過企業自身的環境保護監測與調查，以及環保局監測，能夠較好地完成對煙氣數據的統計分析。另一方面，節能計算過程及效益分析數據以環保局監測數據為準，因此，在本次研究中以環保局監測的煙氣數據為準。具體的統計如表3所示。

從表3可以看出，加熱爐排煙溫度和煙氣排放量均下降明顯，在這種條件下，隨著煙氣排放量、排煙溫度的下降，也減少了熱量損失。所以，整體上的使熱量損失減少了很多。根據這個減少的熱量進行估算，可以得到檢修改造的節能效果。計算過程如下：

表3 金桐公司加熱爐廢氣類日數據改造前后對比表

下降的溫差ΔT=112-89=23℃

每小時排放的煙氣體積V=719 864/24≈30 000m3

每小時煙氣質量

每小時減少的熱量

天然氣的熱值按8 200大卡/m3≈3.5×107J/m3， 則每小時節省的天然氣用量為1.1×109/3.5×107= 31.4m3；加熱爐爐效率按93%計算，每天可節省天然氣量31.4/0.93*24=810m3。

工業用天然氣按2.8元/m3，則每天節省的費用為：810×2.8=2 268元，即每天的經濟效益為2 268元。

通過以上計算可以看出，在本次檢修改造節能項目完成后，對改造后的烷基本裝置進行開車運行，裝置運行處于平穩狀態，而裝置的主要能耗——天然氣使用量也隨著裝置功能的提升而產生了明顯的下降，由此說明整個檢修改造工作成效明顯，取了較好的改造效果。

6 結論

1）通過對烷基苯裝置加熱爐開展系統檢修改造，裝置加熱爐中的排煙溫度顯著降低。根據計算結果顯示，一方面提高了加熱爐效率，另一方面減少了天然氣的消耗，節能效果明顯。

2）通過計算和比較，在裝置相似處理量的情況下可節約天然氣約810m3/d，為我廠取得了良好的經濟效益。

3）裝置檢修順利完成，交出了一份標準化檢修的成果，更為后期裝置的穩定運行，奠定了更加堅實的基礎。這次檢修改造，建立了公司檢修的新標桿，打造了公司檢修的樣板工程。檢修改造后，裝置運行更加穩定，保障了工廠的安全生產和公司的效益。