化工装置的节能分析优化

王凌燕(烟台国邦化工机械科技有限公司， 山东 烟台 264000)

石油化工企业被人们视为所有能源中消耗的大户，蒸汽是其中的重要能源，其被大量的应用在石化的生产过程之中。但是设计规划不是很完善，致使多种不合理的状况发生在蒸汽网管运行和生产工艺等过程中，有很大的蒸汽热损失，其中降质蒸汽、减温减压器被大量使用，这都使蒸汽造成极大的浪费。

1 蒸汽系统在运行中存在的问题

某石化公司中的化工部用石脑油作为生产原料，其中包括对二甲苯、石油苯、精对二甲苯等，生产的装置主要是PIA装置、储运油品车间等装置[1]。近些年来企业不断扩大生产规模，这样原有的汽管网就不匹配其用户，生产装置也出现了不合理的用汽现象，这都增加了蒸汽的消耗量，使热电部锅炉在超负荷的状态下运行。

经过分析化工部蒸汽系统，明确了蒸汽在使用中存在以下问题：

(1)蒸汽系统1.8MPa有较大的热损失 现在化工部的蒸汽管网有三个压力等级，分别是3.5MPa、1.7MPa、1.0MPa。主管径有DN350和DN400两种，有4千米的传输长度。因为公司对装置的更新，使用1.8MPa蒸汽的只有2#芳烃装置与溶剂油装置，20～30t/h的实际流量，15m/s的流速，经济流速远远低于蒸汽20～30m/s：但是网管有较长的运行时间，表面散热受到损失，总共有4.93GJ/h的热损失。

(2)部分精馏塔的换热系统有较大的热损失 ①1#芳烃装置传热装置较大。1#芳烃装置在重整单元后的升温是38℃，直接和226℃的脱戊烷塔底油进行换热，换热之后底油降到122℃，因为有较大的传热差，致使热量损失增大；并且其进入重整油塔之后，再用3.5MPa蒸汽进行加热，使塔底又沸蒸汽消耗；而重整油塔顶的相应气温是95℃，都是由空冷器对其进行相应冷却，10.35MW是其冷却负荷[2]。②2#芳烃装置存在的蒸汽情况。2#芳烃装置二甲苯应用常压操作，148℃是其塔顶温度，101t/h为塔顶的气质流量，潜热可达到800×104kcal/h，现在使用空冷器对这部分进行冷却，采用1.8MPa蒸汽作为热源使汽提塔和苯塔的塔底再沸器，3.8t/h、3.2t/h、4.2t/h为蒸汽的流量，因为有290℃是蒸汽的过热温度，这样就导致蒸汽高质低用的情况产生。③PTA装置应用减温减压器。PTA装置使用的蒸汽由自产蒸汽(0.3MPa、0.24MPa、-0.03MPa)和界外供入蒸汽(1.0MPa、3.5MPa)两种。为了使工艺的需求得到满足，安装了两台减温减压器在装置中，将外供3.5MPa蒸汽减到1.0MPa和2.5MPa使用，在装置正常运行中，3.5MPa蒸汽分别减压量为8t/h和23t/h。

2 蒸汽系统的优化和其节能措施

(1)把1.8MPa的蒸汽取消 为了使1.8MPa蒸汽的热量损失减少，考虑把1.8MPa的蒸汽管线取消，改装成由3.5MPa和1.0MPa蒸汽经过气射流混合器生成1.8MPa蒸汽。依据汽射流器的相关工艺参数，当生产1.8MPa的蒸汽流量是30t/h，3.5MPa的蒸汽流量是25t/h，1.0MPa的蒸汽流量是5t/h。把1.8MPa蒸汽取消后，可以减少3t/h的蒸汽损失，680万的项目投资。如果蒸汽价格为170元/吨，年总效益是444万元。

(2)经过优化换热对蒸汽用量进行降低 ①1#芳烃装置的优化。可以增设换热器板式在1#芳径装置的油塔顶端空冷器前，让再接触38℃油温和重整油塔顶95℃顶气进行交换，使油温变成70℃。通过模拟，重整后的脱戊烷塔温度可高达158℃，重整油塔温度可达139℃。

这项改革，可也节省45kg/h的天然气，3.5MPa蒸汽有4.9t/h的节省，总共600万投资。按3164元/吨的天然气，3.5MPa蒸汽为180元/吨来计算，年总效益为890万元[3]。

②2#芳烃装置的优化。将二甲苯改成升压操作，可以将塔顶压力升到0.25MPa，塔顶温度可达192℃，升压操作可以使二甲苯负荷上升，负荷的增加结果是150×104kcal/h，化为天然气量是0.117t/h。

按天然气3164元/吨，1.6MPa价格为170元/吨计算，年总效益是1227万元。

3 PTA装置的优化

为了装置在稳定运行时减少损失，可以优化PTA的蒸汽网管，将1.0MPa和3.5MPa蒸汽减压到1.0MPa后进行串联。当外供1.0MPa蒸汽稳定时，可以直接对1.0MPa蒸汽进行使用，项目投资20万元，年总效益为140万元。

4 结语

本文通过对化工装置中的蒸汽系统进行相应的分析和研究，提出了多种优化方案，使蒸汽消耗降低，如果方案实施后，可以减少30t/h的蒸汽消耗量，年终会有2416万元的外购蒸汽费用被节约。而这些项目有着1710万的项目总投资，9个月为其平均回收期，经济效益非常显著。

[1]胡伟,刘加伟,邵建海,等.MTBE装置热联合节能分析及模拟优化[J].炼油技术与工程,2011,41(4):52-55.

[2]严丽娣.化工装置工艺气余热回收节能优化分析[C].//中国石油和化工勘察设计协会热工设计专业委员会、全国化工热工设计技术中心站2013年年会论文集，2013:125-130.

[3]田庆春.储运系统节能分析与措施[C].//2004年中国石化炼油节能技术交流会论文集,2004:420-423.