節(jié)能技術(shù)在丙烷脫氫裝置上的應(yīng)用

宗奎（浙江三圓石化，浙江 紹興 312000）

節(jié)能技術(shù)在丙烷脫氫裝置上的應(yīng)用

宗奎（浙江三圓石化，浙江 紹興 312000）

本文中主要分析了某石化有限公司在年產(chǎn)60萬噸的丙烷脫氫制丙烯裝置上實(shí)施的節(jié)能技術(shù)，主要包括蒸餾節(jié)能、傳熱節(jié)能和蒸餾節(jié)能等。通過大量的實(shí)踐證明，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以使裝置總能耗降至300kgce/t以下，具有投資少，見效快的好處，也不影響產(chǎn)品質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

丙烷脫氫；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

1 機(jī)泵節(jié)能

一般來說，pdh裝置中的流體輸送機(jī)械的耗電量占有裝置耗電量的95%以上，因此，降低pdh裝置電耗的主要途徑就是通過各種有效的方法來把機(jī)泵等流體機(jī)械能耗給降低。泵的能量轉(zhuǎn)換程度是通過泵的效率來體現(xiàn)的，泵的能量損失主要在機(jī)械損失、水力損失和容積損失上，泵的有效功率的計(jì)算就是由軸功率減去這三項(xiàng)所損耗的功率。所以說在工作中為了能夠降低泵的損失，可以采取以下幾種方法。（1）使泵在工作范圍內(nèi)進(jìn)行工作。泵的水力損失最小的時(shí)候是在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)候，偏離設(shè)計(jì)和沖擊損失是成正比的，一般情況下都是如果偏離設(shè)計(jì)的流量過大，沖擊損失也會(huì)越大，所以說按照兩者的關(guān)系來看，其流量不能超過泵的工作范圍。（2）要把密封形式進(jìn)行改進(jìn)。其中最為常用的軸封裝置就是填料密封，但是這種密封形式泄露很嚴(yán)重，并且填料密封的磨損也很大，機(jī)械損失功率也較大，因此時(shí)常要進(jìn)行保養(yǎng)和維修。與填料密封相比，機(jī)械密封就能夠很好的克服填料密封的缺點(diǎn)，使用這種方法，泄露比較少，使用壽命也比較長(zhǎng)，運(yùn)行性能也很可靠，其損失功率僅為填料密封的10%～15%非常適合應(yīng)用在高壓、高溫和高速泵的情況下，效果非常好。（3）對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維修和保養(yǎng)。泵的告訴運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)使得流體的腐蝕和泄漏量都增加，導(dǎo)致泄露間隙變大，泄露間隙越大，能量損失也越大，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維修，經(jīng)常更換易損零件，減少間隙，達(dá)到節(jié)省能源的目的。

2 燃料和蒸汽節(jié)能

2.1 進(jìn)料加熱爐燃料

進(jìn)料加熱爐在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就充分考慮了熱量回收和強(qiáng)化傳熱措施，它主要由bfw預(yù)熱盤管、輻射段垂直布置的氣相丙烷加熱管和氣相丙烷預(yù)熱盤管組成，對(duì)流段的爐管全部都是翅片管，并且也設(shè)置了在線吹灰設(shè)施。燃燒器設(shè)計(jì)可以使用氣體燃料和液體燃料兩種，其中氣體燃料可以使用天然氣或者脫氫尾氣，液體燃料可以使用c4+，由此看出，pdh生產(chǎn)過程中的輕重都可以作為燃料，也可以對(duì)燃?xì)獠蛔愕倪M(jìn)行天然氣補(bǔ)充。pdh裝置再生空氣壓縮機(jī)是由兩臺(tái)sgt-700燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)空氣流量是2x750t∕h，其中，夏季是7t∕h,夏季是10t∕h。

2.2 傳熱節(jié)能

換熱設(shè)備實(shí)在化工生產(chǎn)正常運(yùn)行中不可缺少的，這個(gè)設(shè)備的傳熱過程中的單元操作，也是化工生產(chǎn)中最為常見的，蒸汽熱能是化工生產(chǎn)種消耗量超過電能的主要能源，對(duì)節(jié)能有著很重要的作用。

2.2.1 傳熱方程與節(jié)能

穩(wěn)定傳熱過程可以通過傳熱速率方程表達(dá);Q=KAtm.有這個(gè)方程我們可以知道，提高傳熱速率有兩種途徑，它們分別是：提高傳熱的系數(shù)，增大換熱的面積，要滿足這兩個(gè)要素，我們要懂得了解滿足該要素需要的條件，當(dāng)然還需要我們通過有效的途徑從而穩(wěn)定傳熱。接下來，我們具體說一下這兩種途徑。（1）提高傳熱系數(shù):在換熱面積和傳熱給定的前提下，提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱的重要途徑，也是增大換熱量的唯一方法。對(duì)潔凈的換熱器，如果要增大傳熱系數(shù)，就必須增大管壁兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)，尤其是提高換熱差一側(cè)的傳熱膜系數(shù)。（2）增大換熱面積：擴(kuò)展傳熱面積是強(qiáng)化傳熱量的有效途徑，采取各種翅片管，螺紋管等是提高單位體積內(nèi)換熱面積的有效方法。

2.2.2 傳熱節(jié)能的強(qiáng)化途徑

想要提高熱能的利用率，以及進(jìn)行工藝的改進(jìn)，就必須注意到蒸發(fā)和蒸餾的問題，它們都屬于耗能比較大的化工工程，應(yīng)該盡可能的采用多效蒸發(fā)和多效蒸餾的方法來達(dá)到減少蒸發(fā)和蒸餾過程中的熱能消耗，充分的利用熱量進(jìn)行工作。多效蒸餾的概念就是用一個(gè)塔的塔頂蒸汽潛熱當(dāng)作另一個(gè)塔塔底再沸器的熱源。產(chǎn)品分離的概念就是在pdh裝置中利用產(chǎn)品氣壓縮機(jī)、丙烯制冷壓縮機(jī)和兩臺(tái)蒸汽透平的排氣冷凝來進(jìn)行熱源的提供，其中丙烯制冷壓縮機(jī)兩臺(tái)蒸汽透平的排氣冷凝為（246t∕h86℃），制冷壓縮機(jī)出口熱丙烯為（180t∕h101℃）。冷凝水作為鍋爐給水，應(yīng)該經(jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱鍋爐進(jìn)行加熱到102℃以后并進(jìn)入除氧器。由于塔頂?shù)睦淠鞑捎玫氖箍绽?，在夏季的時(shí)候，丙烯機(jī)出口的熱丙烯就不能夠用塔底的丙烷汽化來進(jìn)行冷凝了，只能用蒸汽來滿足塔底所缺少的熱量。

2.3 節(jié)能技術(shù)在蒸餾操作中的應(yīng)用

在實(shí)際的蒸餾操作中，需要消耗的能量多，但是產(chǎn)生熱量十分的低，這個(gè)產(chǎn)生是由于蒸餾系統(tǒng)中的能量大部分都被塔頂冷凝器所產(chǎn)生的空氣給利用，最后的能源利用率甚至只達(dá)5%。因此應(yīng)該對(duì)蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓?jié)能調(diào)整，具體方法如下：（1）需要對(duì)該過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行充分回收利用。就是說進(jìn)行操作中，要收集在塔頂蒸汽中的剩余熱量和塔釜產(chǎn)品的熱物料流，還有就是沸器中的蒸汽冷凝水。因?yàn)樵赑DH設(shè)備中，來進(jìn)行對(duì)材料的加熱就是利用塔頂產(chǎn)品的潛熱，顯熱和塔底產(chǎn)品的熱量。（2）要使用新式的高效塔盤，可以利用UOP的ECMDTM塔盤，能達(dá)到更加明顯的節(jié)能效果。

3 結(jié)語

總的來說，為了提高設(shè)備的熱效率，就需要走節(jié)能的工藝路線，以確保能量能夠得到綜合利用，使得裝置能夠長(zhǎng)期的提供優(yōu)質(zhì)的保障，使得化工節(jié)能向著一個(gè)正確的方向進(jìn)展。

[1]2013－中國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能進(jìn)展報(bào)告[R].中國(guó)化工節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)，2013.06.