PX裝置抽余液塔塔頂熱的深度利用

何光軍 王偉 胡畔(四川石化有限責(zé)任公司，四川 彭州 611930)

1 概述

中國石油四川石化有限責(zé)任公司生產(chǎn)三部PX裝置采用UOP工藝包，由SEI設(shè)計、中油七建施工，于2014年3月投產(chǎn)。

抽余液塔塔頂?shù)牡蜏責(zé)崃勘容^多，且溫位較高，因此該部分低溫?zé)峋哂懈叩睦脙r值[1]。原設(shè)計考慮到抽余液塔塔頂熱的回收利用，采取低溫?zé)崴畵Q熱器和空冷器串聯(lián)運行的方式，回收部分塔頂熱以增產(chǎn)低溫?zé)崴?，供公司其他裝置使用。

生產(chǎn)三部利用2018年裝置大檢修契機(jī)，對抽余液塔塔頂換熱設(shè)備進(jìn)行改造，通過增設(shè)一組低溫?zé)崴畵Q熱器，進(jìn)一步利用抽余液塔塔頂熱、提高PX裝置余熱輸出、減少抽余液塔空冷器負(fù)荷[2]，降低PX裝置的綜合能耗。

2 改造前運行情況及問題

抽余液塔是PX裝置主要的精餾塔設(shè)備之一，設(shè)計塔頂壓力0.029MPa，設(shè)計塔頂溫度147℃，設(shè)計塔頂氣質(zhì)量流量654t/h，塔頂氣含有大量的低溫余熱。故抽余液塔的設(shè)計通?？紤]在其塔頂設(shè)置塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器，對抽余液塔頂氣進(jìn)行冷卻的同時，生產(chǎn)低溫?zé)崴┢渌b置使用。四川石化公司生產(chǎn)三部PX裝置于2014年原始開工后，抽余液塔頂即開始生產(chǎn)低溫?zé)崴?。生產(chǎn)出的低溫?zé)崴屯拇ㄊ竟霉こ滩块T，通過公用工程部門的協(xié)調(diào)、調(diào)配，送往需要低溫?zé)崴钠渌块T和裝置，從而發(fā)揮出煉化一體化企業(yè)公用工程互聯(lián)互供的優(yōu)勢。

2.1 改造前的工藝流程

改造前，抽余液塔頂氣進(jìn)入抽余液塔頂/低溫?zé)崴畵Q熱器E-6012A/B殼程，給管程的低溫?zé)崴訜?，而后進(jìn)入抽余液塔空冷器EA-6001，冷凝后流入抽余液塔回流罐。改造前工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前工藝流程示意圖

2.2 操作中存在的問題

按照設(shè)計，抽余液塔頂/低溫?zé)崴畵Q熱器E-6012A/B可將流量為1450t/h的70℃低溫?zé)崴訜嶂?5℃。

但因2014年至2018年間，四川石化公司全廠實際使用低溫?zé)崴难b置較少，低溫?zé)豳Y源利用率低，E-6012A/B管程低溫?zé)崴畬嶋H流量長期維持在1200t/h左右，且入口溫度高達(dá)92℃，偏離設(shè)計數(shù)據(jù)較遠(yuǎn)，抽余液塔的實際操作遇到了以下3方面的問題：(1)由于E-6012A/B取熱不足，為保障抽余液塔的正常操作，抽余液塔空冷器EA-6001需要高負(fù)荷運行。16臺空冷器電機(jī)全部長時間、高負(fù)荷工作，耗電量較大，且因缺少備用冗余造成檢修困難；(2)夏季氣溫高時，EA-6001空冷電機(jī)全部滿負(fù)荷運行，仍不能滿足工藝要求，故需要使用噴淋水裝置，對空冷翅片進(jìn)行噴淋輔助冷卻。但此操作既浪費了生產(chǎn)水，又加速了空冷翅片的老化；(3)空冷器受天氣的影響較大，發(fā)生降雨特別是夏季暴雨時，抽余液塔回流溫度、塔壓等關(guān)鍵參數(shù)會發(fā)生較大變化，繼而造成抽余液塔的大幅波動，導(dǎo)致PX產(chǎn)品不合格。

3 具體應(yīng)對措施

改造前抽余液塔運行中存在問題的根本原因，是低溫?zé)崴诔橛嘁核斎岵蛔?，造成抽余液塔塔頂氣冷卻設(shè)備運行狀態(tài)較原設(shè)計發(fā)生較大的偏離，抽余液塔塔頂余熱沒有得到充分的利用。為徹底解決抽余液塔頂余熱“沒人用”“帶不走”的問題，四川石化公司及生產(chǎn)三部進(jìn)行了深入研究，預(yù)備采取設(shè)備改造和工藝優(yōu)化相結(jié)合的方式進(jìn)行處理。

首先，對抽余液塔頂可利用的余熱進(jìn)行計算，結(jié)合裝置運行和操作實際，確定抽余液塔頂可利用的余熱總量。其次，根據(jù)余熱總量及抽余液塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器換熱參數(shù)等，確定抽余液塔頂設(shè)備改造的方案。最后，對改造后的抽余液塔進(jìn)行工藝優(yōu)化，逐漸摸索并固化其在新的操作條件下的操作參數(shù)，在穩(wěn)定塔操作的同時，穩(wěn)定增產(chǎn)低溫?zé)崴?/p>

3.1 提高低溫?zé)崴褂昧?/h3>

四川石化公司根據(jù)生產(chǎn)三部PX裝置抽余液塔運行情況和公司公用工程實際狀況，采取兩個方面的措施提高低溫?zé)崴褂昧浚?1)將四川石化公司生產(chǎn)四部MTBE裝置的2臺精餾塔塔底熱源由0.4MPa蒸汽改為低溫?zé)崴?2)將四川石化公司生產(chǎn)六部乙二醇裝置的1組4.0MPa蒸汽換熱器改為低溫?zé)崴畵Q熱器。

通過以上措施，增加公用工程低溫?zé)崴氖褂每偭?，同時，減少公用工程0.4MPa蒸汽和4.0MPa蒸汽的消耗，起到節(jié)能降耗的作用。

3.2 增設(shè)抽余液塔頂/低溫?zé)崴畵Q熱器

四川石化公司生產(chǎn)三部利用2018年大檢修契機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備、管線布置的實際情況，科學(xué)設(shè)計、合理施工，在抽余液塔頂增設(shè)2#抽余液塔頂/熱水換熱器E-6015A/B，布置在原抽余液塔頂/熱水換熱器E-6012A/B之后，與抽余液塔空冷器EA-6001并聯(lián)布置，在增產(chǎn)低溫?zé)崴耐瑫r，實現(xiàn)對抽余液塔頂余熱的深度利用。改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程示意圖

3.3 操作優(yōu)化

改造后，生產(chǎn)三部加強(qiáng)對抽余液塔頂?shù)蜏責(zé)崴黜梾?shù)的監(jiān)控，不斷探索新工況下抽余液塔的最優(yōu)操作參數(shù)，確保操作穩(wěn)定；同時積極與四川石化公司公用工程部門協(xié)調(diào)，保持低溫?zé)崴髁亢蜏囟鹊姆€(wěn)定。

4 改造后的運行情況

經(jīng)2018年大檢修改造至今，抽余液塔操作總體向好，塔頂?shù)蜏責(zé)崴a(chǎn)量明顯增加，塔頂余熱得到充分的利用。由于塔頂余熱大多被抽余液塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器取走，塔頂空冷器不再需要大負(fù)荷運行，一般情況下只需啟動幾臺空冷器參與工藝輔助調(diào)整，這使抽余液塔的操作穩(wěn)定性得到大幅加強(qiáng)，抽余液塔受天氣變化的影響減小。同時，增產(chǎn)的低溫?zé)崴鳛樘娲鸁嵩?，供四川石化公司其他部門和裝置使用，起到了很好的節(jié)能降耗的作用。

4.1 參數(shù)對比

改造和操作優(yōu)化后，抽余液塔頂?shù)蜏責(zé)崴a(chǎn)量大幅增加，空冷器負(fù)荷大幅降低。改造前后參數(shù)對比見表1。

表1 改造前后相關(guān)參數(shù)對比

可以看出，經(jīng)過改造和操作優(yōu)化，抽余液塔頂?shù)蜏責(zé)崴髁匡@著增加，低溫?zé)崴肟?、出口溫度貼近設(shè)計值，抽余液塔頂余熱大部分被低溫?zé)崴畮ё?，得到充分利用；由于抽余液塔頂空冷器運行臺數(shù)大幅減少，抽余液塔運行更穩(wěn)定、更節(jié)能。

4.2 操作情況

改造后抽余液塔運行平穩(wěn)，氣溫變化對抽余液塔的操作影響明顯減小，即使暴雨也不會造成大幅波動，避免PX產(chǎn)品不合格造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

抽余液塔塔頂熱的深度利用，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升，如下：(1)生產(chǎn)四部MTBE裝置2臺精餾塔塔底熱源由0.4MPa蒸汽改為低溫?zé)崴?，?jié)約0.4MPa蒸汽20t/h，節(jié)約費用2604萬元/年；(2)生產(chǎn)六部乙二醇裝置1組蒸汽換熱器改為低溫?zé)崴畵Q熱器，節(jié)約4.0MPa蒸汽13t/h，節(jié)約費用1956萬元/年；(3)抽余液塔空冷器EA-6001停運10臺，每臺空冷風(fēng)機(jī)功率為37kW，按目前運行數(shù)據(jù)計算，每年可節(jié)約電耗312萬kW·h、節(jié)約電費187萬元/年。根據(jù)低溫?zé)崴C合利用計算，PX裝置綜合能耗顯著降低。實現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益總計4747萬元/年。

5 結(jié)語

通過增設(shè)低溫?zé)崴畵Q熱器、提高低溫?zé)崴髁?，可深度利用抽余液塔塔頂熱，?jīng)濟(jì)效益明顯提升，促進(jìn)煉化一體化企業(yè)公用工程互聯(lián)互供優(yōu)勢充分發(fā)揮的同時，增強(qiáng)抽余液塔運行穩(wěn)定性、降低PX裝置綜合能耗、促進(jìn)PX裝置的長周期運行和效益最大化，值得在同類裝置中廣泛推廣應(yīng)用。