润滑油糠醛精制装置工艺参数优化对能耗的影响

韩镇，杨鹏

(中国石化济南分公司,山东 济南 250101)

0 引言

润滑油生产中糠醛装置的能耗主要是来自糠醛溶剂的回收。糠醛溶剂的回收虽然包括抽出液回收和精制液回收两个系统，但糠醛在抽出液回收系统的含量能达到90%以上[1]，因此通过调整工艺操作来优化抽出液回收系统的换热条件从而降低装置能耗有一定的实际意义。

1 装置介绍

本文以中国石化济南分公司润滑油糠醛精制装置的抽出液回收系统为例，该系统采用了目前国内先进的 “五塔三效”工艺流程，各效塔压力控制方案采取低中高分配方式，三效塔(C4/3)后设置抽出液闪蒸塔(C5/1)及汽提塔(C5/2)；此外为了更好的回收热量，装置还设有了蒸汽发气系统。装置具体流程如图1。抽提塔(C2)塔底抽出液分别与热糠醛(E4)、二效醛气二次(E5)、三效醛气二次(E6)换热后进入抽出液一效蒸发塔(C4/1)；一效蒸发塔(C4/1)塔底抽出液分别与二效醛气一次(E7)、三效醛气一次(E8)换热后进入抽出液二效蒸发塔(C4/2)；二效蒸发塔(C4/2)塔底抽出液经加热炉(F2)加热后进入抽出液三效蒸发塔(C4/3)；各效醛气经以上换热器换热后再进入蒸汽发气系统换热(ER1、ER2、ER3)，最后进入糠醛干燥塔(C6)。

本装置虽然整体能耗在同类装置中不高，但在夏季尤其是雨天操作时，C6的液位波动较大，严重时甚至会影响到整个系统的糠醛平衡。经研究分析方向，C6进料塔管线内糠醛气相含量较高，下雨时，由于管线遇急冷，部分气相糠醛液化导致C6进料量不稳定，表明该装置在换热方面应该还有一定的改进空间。从换热理论考虑[2]，在一定程度上通过提高各效塔的压力来提高醛气的冷凝温度，从而减少换热过热度，增大换热温差，提高换热器的热量传递，在降低能耗的同时可降低C6进料的气相比例，因此对抽出液回收系统C4/2和C4/3的压控阀[3]进行了调整并观察装置能耗的变化。

图1 抽出液回收系统流程

2 工艺操作调整及分析

在保证产品质量的前提下，对装置的工艺参数进行调整，并且装置的原料量、溶剂比、萃取塔温度等关键参数保持不变。由表1可知，方案一为原操作方案，此时C4/3和C4/2顶压控阀全开；在方案二中，C4/3顶压控阀仍保持全开状态，C4/2顶压控阀位关至一半阀位；方案三则是将C4/3顶压控阀关至一半阀位，C4/2顶压控阀全开。在三个方案调整的过程中，C5/1和C5/2的蒸发量和C6的湿醛量并没有很大变化，表明工艺的调整方案未影响到原来的蒸发比例结构，在抽出液回收系统中糠醛的蒸发仍然主要集中在各效蒸发塔中。

表1 三种操作方案下各效塔工艺参数变化

当对C4/2和C4/3塔顶进行憋压时，C4/1的反应最明显。在C4/2憋压时，C4/1的压力由0.002 MPa上升到0.014 MPa，塔底温度由167 ℃上升到170 ℃；在C4/3憋压时，C4/1的压力由0.002 MPa上升到0.025 MPa，塔底温度由167 ℃上升到175 ℃，表明C4/1在方案二、三时，C4/1进料的换热效果有了明显改善。从换热方面考虑，C4/1在进换热器的物料量和物料温度是一定的，即冷物料的状态恒定，C4/1进料在与热物料即各效塔醛气换热的时候，由于各效塔醛气压力提高，在一定程度上可降低换热的过热度，提高醛气的冷凝温度，导致C4/1的进料温度提高，从而使C4/1的醛气蒸发量和塔顶压力都有所提高。

C4/2在方案二、三的操作工艺条件下，塔顶压力相比原工况有了很大的提高。在C4/2憋压时，C4/2的压力还要高于C4/3憋压时的压力，但该方案时糠醛的蒸发率远低于方案三时的蒸发率，甚至还不如原工况的蒸发率，这应该是由C4/2顶醛气压控阀关小导致C4/2塔顶醛气蒸出不畅。对比C4/2底温的变化，在憋压时，C4/2塔底温都有所升高，三种方案的温升分别为8 ℃、6 ℃、10 ℃。方案二主要对C4/2顶醛气的压力提升较多，虽然C4/2顶醛气的压力升高会使醛气冷凝温度有较大提高，但是C4/1塔底温度也有相应的提高，最终可能导致C4/2进料的换热效果变差。从总传热温差的角度考虑，总传热温差是由抽出液出萃取塔的温度和C4/3醛气的冷凝温度决定，前者由工艺参数决定，后者受三效塔醛气压力影响，因此方案二、三对能耗影响的关键是对C4/3顶醛气压力提升程度。

C4/3的进料是由加热炉(F2)加热，其加热温度受工艺操作控制，瓦斯的用量由C4/2塔底温度和一、二效醛气蒸发量决定。在方案三中，三效塔醛气的蒸发率未受目前阀位关小的影响，瓦斯单耗相比于原方案减少7.2%，总能耗降低5.7%。方案二的总能耗基本与原方案变化不大，瓦斯单耗略有下降。

由以上分析可知，在保证抽出油产品质量以及闪蒸塔和汽提塔处理量没有较大改变的前提下， C4/3顶醛气憋压对装置能耗的降低是有利的，C4/2顶醛气憋压要重点考虑二效塔蒸发率的影响，阀位不能过大。最终对工艺参数继续优化，选取C4/2顶压控阀开度80%，C4/3压控阀开度35%为工艺操作方案，糠醛装置能耗相比方案一下降到7%，同时，由于换热效果的增强，降低了C6进料的气相率，解决了该塔受急冷液位大幅波动的问题。

3 结论

在抽出液二效塔、三效塔塔顶醛气压控的调整中，三效塔顶醛气压控阀的关小时，对三效塔压力的提高较大，提高了各效塔换热的总传热温差，降低了装置的能耗；二效塔在控制阀关小时，三效塔顶醛气压力提升较小，而且阀门关小降低了该温度下醛气蒸发量，最终对装置能耗的影响较小，因此在装置操作调整中，二效塔压控阀可以保持较大开度，三效塔在能保证产品质量及三效醛气蒸发量下尽可能调小。