PX芳烃联合装置余热优化利用与节能改造

李明发

摘 要：本文对PX芳烃联合装置工艺流程进行了介绍，提出了其中改造前主要存在的问题，提出了预热优化和节能改造方法，具有一定的参考价值。

关键词：PX芳烃联合装置；余热优化利用；节能改造

中图分类号： TQ202 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-231-2

0 引言

PX芳烃联合装置是公司的效益大小的关键点，其工作情况直接影响着企业的化工模块的效益，另外PX芳烃联合装置也是企业的耗能很大的部分，具有能耗大、工艺流程复杂、换热网络复杂以及具有较多的低温无法利用的特点。

1 可优化工艺设计

PX 装置单体设备主要存在以下问题，并且可以进行优化的方面有下面几点：

①芳烃装置大部分是用空气冷却，精馏塔大都采用热回流的方式进行冷却，水冷的辅助手段则是比较缺乏，在下雨的天气下，温度无法达到要求，操作不稳定，不利于PX装置的稳定高效运行和反应塔的节能。

②在工艺流程中脱庚烷塔进料中会存在外补混二甲苯，一些混二甲苯在运输过程中缺乏氮封并且会混入部分的氧气，混入的氧气与脱庚烷塔进料中烯烃组分在壳程150～170℃下发生缩合结焦反应，形成结焦块，堵塞换热管，影响换热器的正常工作，造成外补混二甲苯的流量大大减小，换热效果下降，会出现吸附进料的温度偏高等情况，因为超声波脉冲可以在金属管道和液体临界处的形成高速的漩涡，这样很有效地阻碍了结块污垢在管道表面的附着，并且可以清理金属表面，达到防污除污的目的。

③主要是对一些重要设备的保温措施需要加大完善力度，比如歧化反应、异构化反应器出入口短节、法兰裸露。所以，为了保证设备、阀门管件等设施的使用寿命和工作效率，必须采取措施进行保温。

2 余热优化与节能改造

2.1 低温热利用优化

芳烃联合装置是炼化生产中产生余热最多的装置环节，比如中国石化在7套芳烃装置低温在统计数据总量的三至四成，其中金陵石化芳烃装置的抽出液和抽余液就占分公司总低温热近十分之一，所以PX芳烃联合装置的节能潜力是非常大的。低温蒸汽、热水发电效率目前比较低，目前，现有的技术研究得出，低压蒸汽发电效率约为30%，低温水发电效率约为5%，从这些数据就可以看出低温热的利用还是有很大的改进潜力的。

节能技术一直在生产中改进和验证并且得到了实施，不少炼化企业低温热利用技术正在不断的推广并熟练应用，低温热在芳烃联合装置的利用目标变得清晰。一些炼化企业把90℃-120℃的低温热水外输给附近的化工气体分馏乙二醇等需要低温热源供应的装置，一些石化企业芳烃装置周边距离具有低温热源需求的生产装置比较远，所以不能采取这种处理方式，但是离热电运行部较近，可以设计两个区域联合，用于低温余热发电，低温余热量比较大并且来源稳定，是一种很好的方式。

2.2 蒸汽动力系统优化

PX装置蒸汽主要有中压蒸汽和低压蒸汽，主要是供给歧化、异构化循环氢压缩机系统使用，如图1所示，其余的蒸汽供给工艺管路加热和管线的伴热，现在对动力系统优化方面进行分析。

C101/C301均为蒸汽离心式压缩机，临氢反应系统在满足催化剂氢烃比和机组本身密封需求的前提下，主要通过降低汽轮机转速和开大压缩机出口阀限位开度以减少蒸汽消耗，收集压缩机在不同负荷工况下的数据，并且建立最优状况数据库，并且对设备进行调整[1]，保证满足氢油比和密封需求的情况下实现最小的蒸汽消耗，对于电力驱动的往复机如歧化新氢增压机C102A/B 可以考虑增加无级气量调节手段进行优化，以减少返回量进而节电。

在改造设计中，蒸汽需要多次梯次利用并且利用汽电转换装置实现蒸汽发电，从而实现蒸汽能合理利用。整个炼化厂的蒸汽来自不同装置，当然，进入蒸汽系统的压力也就不相同，不同装置对蒸汽压力的需要不一样，所以需要引入的压力等级就不一样了，但是，在整个炼化厂的范围内需要做到蒸汽压力和数量的平衡。

2.3 降液管的优化改造

蒸汽和液体的混合物成为泡沫层，所含的蒸汽量很大，流入降液管即可进行汽相和液相的分离。塔盘上的汽相和液相所形成混合物垂直进入降液管之后便呈现自由落体状态，动能大，在降液管底部容易形成水涡旋[2]，涡旋的形成阻碍了汽液相的分离，汽相无法离开液相，导致液相无法澄清，在液相中仍然夹带不少的汽相，在进入下一项工艺流程的时候气相与液相形成相反方向的流动，从而降低了精馏塔的分离效率。

采用合适的改造设计，使降液管塔盘上的汽液相混合物倾斜，这样，避免汽液相在降液管内形成动能高的液体涡旋，让汽相向上流动离开液相，液体则是留在了降液管底部，进行了完全的澄清，降液管的流通能力不受影响，提高了精馏塔的分离效率和整个系统的生产运行能力。具体的改造方法是将降液管下部挖去一部分，降液管上部不做修改（见图2左）。并将折弯的降液管直接焊接在保留的降液管之上（见图2右）。这样就形成了一种多折边倾斜降液管，这样的设计不仅解决了普通降液管的液体流动不稳定的问题，消除具有高性能的涡旋，节约投资成本的同时，保证了整个塔的生产效率。

3 改造效果总结

PX芳烃联合装置的改造方案，在最大程度利用原有装备基础上采用新型的改造技术，充分发现并挖掘装置的潜力，合理分配热能，科学利用低温热，优化了设计流程，很大幅度降低了装置的能耗，具有安全性和经济性，对同类装置的改造和优化具有一定的借鉴意义。

参 考 文 献

[1] 周俊杰.芳烃联合装置节能优化探讨[J].石油石化节能与减排，2015，5（3）：7-12.

[2] 伍宝洲，李艳.芳烃联合装置节能改造效果分析[J].中外能源，2010，12：（15）：47-49.