轻烃生产装置综合节能降耗分析

2021-01-07曹莉伟

化工设计通讯 2021年5期

曹莉伟

（大庆油田化工有限公司，黑龙江大庆 163000）

自改革开放以来，我国经济就呈一个稳定增长的趋势，经济的增长推动了各个行业领域的发展进程。进入21世纪，我们对各项资源的需求日益增长，环境污染问题也层出不穷，基于这种大的社会形势，我国提出了资源再生、环境保护、绿色发展等相关理念。针对石油化工中的轻烃生产，要从多个方面入手，控制生产装置的能源消耗，轻烃生产装置在运行过程中对能源的需求比较高，但很多能源并不能够完全利用到的，所以石油化工企业要多方面考虑轻烃生产装置的节能降耗问题，利用现代化科学技术，提高相关工艺水平，降低装置能源消耗率，提高装置生产效率，促进石油化工企业的可持续发展。

1 轻烃生产装置概述

轻烃生产装置有着一定的发展历程，它主要应用于石油化工生产中，目前我国所使用的轻烃生产装置有着较高的性能指标，各项操作系数较为均衡，也就是说，轻烃生产装置有着较高的应用优势，其分离装置和加工装置是其主要的组成装置，能够使生产的轻烃产品更加稳定。整个轻烃生产装置的组成部分较为复杂，包括了很多大的板块，主要有以下几种装置：浅冷分离产能装置、压缩系统、深冷分离产能装置、供水装置、供电装置、仪表风辅助装置。不同的组成装置其应用优势不同，在各类装置的相互作用下，共同推动装置的稳定性运行，正是基于装置设备之间的连锁反应，在这个持续性运行的过程中，对能源的消耗率是非常巨大的。

2 轻烃生产装置存在的问题

2.1 液烃分离效果不理想

在轻烃生产装置运行过程中，因为设备之间存在一定的连接性，使得装置运行效率存在较大的局限性，主要体现在液烃分离方面，脱离塔的处理能力比较低。从原有的分离系统中进行分析可以发现，脱离塔在分离系统中主要充当着一个填料塔的角色，其脱离塔的结构设计不合理，填料层高度不符合相关标准，各个塔件之间的搭配不合理，能够自主处理的液烃量比较少。在对设备进行改造优化后，经过一段时间的使用，发现设备分离效果并没有得到一个有效的提升。主要体现在液烃分离过程中对能源的消耗比较大，但取得的效果不太理想，产品质量并不符合工业化标准，产品回收率不高。除此之外，分离系统的生产工艺过于复杂化也是造成液烃分离效果不理想的原因之一，分离系统包含的生产处理工艺过于复杂化，包括了多个方面的内容，要经历很多的操作流程，在具体的操作过程中，受不可控因素的影响，会使得设备参数出现一定程度上的波动，影响设备回流量，导致最终的精馏效果不理想。分馏系统塔的热动力呈一个不稳定波动的趋势，热动力不足也会导致液烃分离效果不理想。

2.2 氨冷蒸发温度不能满足设计要求

在轻烃生产装置运行过程中，要综合考虑各个方面的影响因素，做好相关设计准备工作，轻烃生产装置设计需要注意的地方比较多，设计的时候，要着重对氨冷蒸发温度和浅冷系统的温度进行全面的分析，在大多数情况下，可以发现实际蒸发温度是没有达到设计温度标准的，要想找出这类问题的原因，可以从基础层面入手。从设备方面入手，氨制冷压缩机使用年限过久，其最大功率偏低，无法满足装置生产标准，因为设备使用年限过久而且没有经过系统性的维修，使得设备运行过程中容易出现各种各样的故障问题，影响最终的设备制冷效果，一般来说，设备制冷效果不理想，那么多半无法满足目前的生产要求。

2.3 缺少备用的天然气压缩设备

轻烃生产装置具有一定的特殊性，运行标准比较高，也正是因为如此，在实际过程中，往往难以配备替补的天然气压缩机，一旦天然气压缩设备出现较大规模的维修保养，要更换的零件较多，还有就是设备电路故障，需要对内部整体进行维修时，其装置整体需要处理的地方比较多，这样一来就无法保证装置的稳定性，有可能出现这类问题解决了但又出现其他类型的问题，对设备生产效率和回收效率有着较大的影响。

3 轻烃生产装置综合节能降耗措施

3.1 改善脱离工艺

脱离工艺是轻烃生产装置中不可或缺的一个组成部分，脱离工艺的优化完善可以从两个方面入手，①改装脱离装置：首先计算出原料的最佳配比，通过稳态工艺模拟程序将脱丁烷和脱乙烷的尺寸计算出来，以满足装置运行需求。利用全面工艺改造脱离塔，对组成的脱离塔进行计算，适当扩大脱离塔的尺寸大小，伴随着脱离塔的尺寸增大，填料层的高度也应该有一定程度的增长。通过改造后的脱离塔，其内部气体和液体可以进行充分的融合，传热过程温度会有所增加，使得分离效果相对来说比较理想。②优化分离工艺：在温度较低的状态下，凝析油会通过丝网分类器逐步渗透到脱乙烷塔顶的换热器中，脱离塔中部进料顶部存在一部分分离的气体，这些气体具有流动性，会慢慢分散到各类交流换热器中，以气体交换的方式实现脱离塔内部分离。脱乙烷中存在的气体经过水换热器处理后，会逐渐进入到回流罐中，在丁烷塔顶部进行增压，通过增压，这些气体会分散开来，一部分被送去顶部，一部分被送到罐区。在工艺优化的作用下，可以进一步降低脱离塔内部的温度系数，减少丙烷的损失，有效提高装置回收率，强化回流作用，更有利于实现精馏分离，最大程度上保证产品品质。

3.2 优化换热设备

换热设备的优化要综合考虑各个方面的影响因素，做好每个环节的对接工作，更换传统的换热器，采用多股流换热器，多股流换热器具有较为稳定的性能指标，它在换热的时候，其内部结构呈板桥式状态，而传统的换热器呈两相板式状态，经过科学合理的改造优化，目前换热器改为了三相组合的形式，可以对脱乙烷塔底部低温气体进行一个有效的回收，以回收制冷的方式提高换热器预冷换热的效果。可以使用双螺制冷压缩机提高其制冷效果，如果只有一台螺杆制冷压缩机，要根据生产情况进行合理的调控，螺杆制冷压缩机的最大制冷功率为130kW，其作用优势较为明显，制冷量比较大，对能源的消耗比较低，运行过程中比较稳定，不会出现较大程度上的不稳定波动，这种机型的压缩机操作比较方便，可以实现无级调节，而且在后期维护保养过程中，不需要投入过多的人力物力，性价比较高。这种制冷压缩机主要采用双螺杆和压缩机腔内壁进行回转，可以对气体进行连续性的容积压缩，使设备产生的噪声降低到一定程度，比活塞类型压缩机产生的噪声要低很多。根据设备生产情况合理更换导热炉，保证设备的稳定运行。

3.3 强化换冷效果

可以利用正反冲洗技术强化换冷效果，对换冷设备进行适当的改造优化，将换冷设备的出口处增添一个反冲洗头，在反冲洗头的作用下，可以实现环冷设备的正反冲洗，在其他设备运行条件不变的基础上，可以利用反冲洗降低换冷器的冷却系数，使流体的温度有一个明显的降低，一般在原有的温度基础上降低5℃左右。因为换冷装置长期处于一个运行的状态，所以产生的故障问题比较多，在对换冷装置进行维修的时候，需要将装置中的换热器用高压水清洗，将设备表面的污垢全面清理干净，清洗之后再对设备整体进行检查，看是否有遗漏的地方，如果有漏洗的地方，需要将那部分区域清洗干净，确保换热面积足够大，换冷面积过小会严重影响设备换冷效果。对换热器的各个环节进行全面的检查，主要检查换冷器的温度变化情况，确保设备运行过程中环冷器温度符合运行标准，这样可以在一定程度上降低能源的消耗率。适当降低循环水泵符合，可以降低设备的电能消耗率。

3.4 定期检查和维修脱水装置

轻烃生产装置中包含了脱水装置，因为脱水装置长期处于一个运行的状态，所以容易出现各类故障问题，比如设备被腐蚀，杂质堵塞到管道中等。这些问题的出现极大程度上影响了换热器的换热效果，要适当改变加热方式，过去一直采用的是锅炉加热的方式，但这种加热方式存在局限性，温度扩散度有限。经过改造逐渐应用了蒸汽加热的方式，加热后的蒸馏水比较纯净，腐蚀程度低，而且蒸馏水可以作为换热器的制冷水，提高制冷效果，应在水池上方铺设盖板，防止灰尘的进入。

3.5 精确设置参数

精确设置参数是针对整个轻烃生产装置，可从以下几个方面进行：①将参数设置落实到各个设备中，使设备参数精准化，保证设备的稳定运行，从而提高整个装置的运行效率。②对浅冷温度进行一个合理的调控，浅冷温度变化对装置节能降耗有着较为直观的影响，可以通过改变氨蒸发器的供液方式来降低浅冷温度。在这种情况下，蒸发器一般采用供液重力方式，或者直接与供液方式相结合，以规避氨压机液击问题。而且通过这种方式还可以降低氨压机的负荷系数，比单独使用一种供液方式的效果要好很多，制冷温度在原有的基础上降低了4℃左右，有效提高了轻烃采收效率。③将透平膨胀机应用其中，通过透平膨胀机进一步降低制冷温度，通过调节膨胀剂喷嘴的开度和转速，对制冷温度进行合理的控制，优化装置相关参数，保障装置能够稳定运行。