催化重整裝置除氧器優(yōu)化節(jié)能

寧丹，王永，陳生友(山東京博石油化工有限公司，山東 濱州 256500)

0 引言

催化重整技術(shù)是現(xiàn)代煉油和化工行業(yè)的支柱技術(shù)之一。催化重整裝置是生產(chǎn)高辛烷值汽油、芳烴深加工、供應(yīng)廉價(jià)氫氣的重要裝置，能適應(yīng)市場(chǎng)需求，由生產(chǎn)燃油轉(zhuǎn)型生產(chǎn)二甲苯[1]。京博石化催化重整鍋爐供水系統(tǒng)采用的是旋膜式除氧器。其作用為防止熱力設(shè)備及其管道腐蝕，必須除去溶解在鍋爐給水中溶解氧及其它氣體，以保證熱力設(shè)備安全運(yùn)行和較長的使用壽命。

1 重整反應(yīng)基本原理

重整反應(yīng)過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，存在著多種化學(xué)反應(yīng)。原料油分子在一定的操作條件下由于催化劑的作用，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，最大限度地促成芳烴的生成和烷烴異構(gòu)化，達(dá)到制取芳烴或提高辛烷值的目的。在催化重整催化劑上發(fā)生的反應(yīng)包括：直鏈烷烴異構(gòu)化反應(yīng)、烷烴的脫氫環(huán)化反應(yīng)、烷烴的加氫裂化反應(yīng)、六元環(huán)烷的脫氫反應(yīng)、五元環(huán)烷的異構(gòu)脫氫反應(yīng)。除上述反應(yīng)外，在重整催化劑上還發(fā)生脫烷基反應(yīng)、歧化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)以及縮聚生焦反應(yīng)等。

2 除氧原理

熱力除氧原理是亨利定律和道爾頓定律，對(duì)溶于水中各種氣體，在一定的壓力下，水的溫度越高，溶解度越低。熱力除氧就是利用蒸汽把給水加熱到相應(yīng)的壓力下的飽和溫度時(shí)，蒸汽分壓力將接近于水面上全壓力，溶于水中的各種氣體的分壓力接近于零，因此，水就不具有溶解氣體的能力，溶于水中的氣體就被析出，從而清除水中的氧和其他氣體。

3 現(xiàn)狀分析

催化重整裝置中配帶的余熱鍋爐系統(tǒng)有18 t/h的產(chǎn)汽，其中產(chǎn)汽所用的汽包水來源于除氧器的中壓除氧水，而除氧器則依靠于20 t/h的熱電除鹽水通過1.0 MPa蒸汽進(jìn)行除氧，因除鹽水上水溫度低，進(jìn)除氧器前無換熱設(shè)備，因此除氧過程中使用2 t/h的1.0 MPa蒸汽，能耗較大。

由于裝置有30 t/h的冷凝水外送，且外送溫度較高為100 ℃，外送過程中造成熱源浪費(fèi)，該項(xiàng)目基于利用外送冷凝水熱源的前提下，計(jì)劃直接利用冷凝水替代除鹽水的方式，提高除氧器的上水溫度，達(dá)到節(jié)省除鹽水和1.0 MPa蒸汽的目的，為裝置節(jié)能降耗。除氧器消耗情況表如表1所示。

表1 除氧器消耗情況表

3.1 水質(zhì)與水量分析

冷凝水水質(zhì)分析表如表2所示。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，冷凝水的硬度、鈣離子、氯離子都符合標(biāo)準(zhǔn)，而pH值、電導(dǎo)率和磷酸根離子可以通過加藥泵注劑進(jìn)行調(diào)整，因此可以將除氧器上水改為冷凝水，但為保證裝置余熱系統(tǒng)和汽輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，需對(duì)冷凝水持續(xù)取樣，監(jiān)控水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)變化不合格時(shí)應(yīng)當(dāng)將冷凝水改出，恢復(fù)除鹽水。

表2 冷凝水水質(zhì)分析表

冷凝水外送流量和除氧器上水量趨勢(shì)圖如圖1所示。由圖1的冷凝水外送量趨勢(shì)可以看出，裝置自開工穩(wěn)定運(yùn)行后，冷凝水外送冷持續(xù)且穩(wěn)定在30 t/h，而除氧器上水需求量在15 ～22 t/h，冷凝水量完全可以滿足除氧器上水量的需求。

圖1 冷凝水外送流量和除氧器上水量趨勢(shì)圖

3.2 機(jī)泵分析

冷凝水泵設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3 冷凝水泵設(shè)計(jì)參數(shù)

由表3的機(jī)泵參數(shù)可以看出，冷凝水外送泵的工作壓力、流量、介質(zhì)、溫度都符合冷凝水外送至除氧器的要求。

3.3 存在問題分析

將除氧器的上水改為冷凝水，僅僅在水質(zhì)、水量、設(shè)備參數(shù)等方面符合基礎(chǔ)要求，但對(duì)于除氧器的熱負(fù)荷和成本核算、具體流程優(yōu)化落實(shí)等方面并無具體的方案。通過PID圖紙查詢和現(xiàn)場(chǎng)流程的確認(rèn)不難發(fā)現(xiàn)，裝置無冷凝水外送至除氧器的流程，無法將除氧器上水改為冷凝水。

4 實(shí)施對(duì)策

對(duì)流程進(jìn)行模擬優(yōu)化，將E653冷凝水冷卻器的高溫冷凝水代替進(jìn)除氧器的除鹽水，其流程如圖2所示。將E653冷凝水冷卻器的高溫冷凝水代替進(jìn)除氧器的除鹽水，除氧器負(fù)荷降低1 375 kW。除氧器只需使用自產(chǎn)的蒸汽1.7 t/h，低壓蒸汽停用，減少2.2 t/h低壓蒸汽。

圖2 除氧器設(shè)計(jì)工藝流程圖

將裝置除鹽水線通過帶壓開口技術(shù)增加預(yù)留口，并將除鹽水線中間截?cái)啵瑫r(shí)在高溫冷凝水外送線帶壓開口增加預(yù)留口，將高溫冷凝水線和除鹽水線相連，通過后段除鹽水線將高溫冷凝水送至除氧器。

首先對(duì)新加冷凝水管線進(jìn)行水沖洗下，保證無機(jī)械雜質(zhì)。檢查流程，打通流程剩余一道手閥，執(zhí)行雙人作業(yè)，一人在冷凝水外送調(diào)節(jié)閥處，一人在新增冷凝水線限量手閥處，此人同時(shí)負(fù)責(zé)除鹽水線的主切斷閥的調(diào)整。稍開冷凝水手閥并入除鹽水線的限量手閥至過量，同時(shí)緩慢關(guān)小冷凝水外送手閥(流量計(jì)處手閥)。在調(diào)整過程中及時(shí)觀察好除氧器的上水流量和冷凝水外送流量的變化情況，當(dāng)除鹽水上水流量增大后，需及時(shí)進(jìn)行逐步關(guān)小新增除鹽水管線上的主切斷閥DN150的閥門。按照以上步驟重復(fù)循環(huán)逐步調(diào)整，冷凝水的初步并入量為4～5 t/h，運(yùn)行24 h后根據(jù)D609罐底水的指標(biāo)進(jìn)一步提高至8～9 t/h，再運(yùn)行48 h后將冷凝水外送量提高至10 t/h。

5 結(jié)語

通過增加冷凝水進(jìn)除氧器流程后，使用10 t/h冷凝水代替了原除鹽水，并節(jié)省了1.0 MPa蒸汽的使用。實(shí)現(xiàn)了10 t/h除鹽水和2 t/h的1.0 MPa蒸汽的節(jié)省，為公司節(jié)能降耗。