蒸馏装置的节能降耗措施 ----------换热流程优化 李俊 田海棠 王治峰 刘东春 (李俊: 炼油厂二套蒸馏装置主任、 工程师 电话; 5613353) 摘要: 随着中国加入世贸组织, 国内 外炼化市场竞争的加剧, 炼油化工装置需要不断的采用 各种措施, 节能挖潜减低成本。 大庆炼化公司下属的二套常减压蒸馏装置从优化流程, 提高热量的回收效率上着手, 对装置实施技术改造, 取得了 良好的效果。 关键词: 蒸馏装置 节能降耗 优化流程 热量回收 1.前言 近年来, 大庆炼化公司 3.5Mt/a 常减压蒸馏装置为使装置高水平运行, 在节能降耗和技术改造上下工夫, 装置的能耗指标由 1997 年开工以来的 11.52KgE0/t,降到 2000 年的 10.71 KgE0/t, 处于国内同类型装置的先进水平。 但与国际先进水平相比, 仍有较大的差距, 表现在装置的换热网络及低温热回收利用方面, 还有较大的潜力。 随着中国加入 WTO, 节能挖潜降耗成本, 提高企业的竞争力, 已成为必然。 系统优化也越来越受到国内外的高度重视。 换热系统优化的措施在国内 外许多 公司 已 经广泛的采用 , 如 英国 的 Linnhoff March 公司 和 美国 的Profimatics 公司都曾对多家炼油装置进行优化改造, 而且取得了 可观的经济效益。 国内的清华、 华南理工大学等单位, 在能量系统优化方面也取得了可喜的成果。 2001 年, 由华南理工大学采用美国 SIMSCI 公司的 ProⅡ 过程模拟优化技术,对 3.5Mt/a 常减压蒸馏装置进行了换热网络的核算和优化, 确定了换热网络改造的可行性方案。 通过 2001 年 7 月份对装置换热网络的改造, 提高了整个换热网络的传热效率, 并充分回收了低温热源, 降低了燃料的消耗, 取得了显著的效果。 2.装置简介 3.5Mt/a 常减压蒸馏装置时由北京石油设计院于 90 年代中期设计,大庆油田化建公司承建的加工大庆原油的润滑油型常减压蒸馏装置.于 1997 年 8 月建成投产,至 2001 年 8 月已运行四个周期,生产能力为 3.5Mt/a 大庆原油,年开工 8000 小时.该装置由交直流电脱盐,常压,减压,航煤脱硫醇,加热炉烟气余热回收系统及优化强化换热系统组成,其中优化强化换热系统对能量的回收率较高,设计原油预热的换热终温达到 310℃.装置内的低温位热源可产生采暖水 664 吨/小时 (设计值)。 3.技术改造的主要内容 本次 3.5Mt/a 常减压蒸馏装置的换热流程改造项目是由华南理工大学与大庆炼化公司林源设计所共同设计。 通过对装置原有的优化强化换热系统中, 新增设七台换热器,利旧原来的六台换热器,部分换热器的增大或改型, 以及对换热流程的调整、 优化, 充分回收了高温位热源介质的能量, 加强了低温位热源的利用,同时降低了外送油品的换后温度, 产生了较大的经济效益。 3.1 高温大流程的改进 由于减底渣油是装置内部温位最高(380℃) ,流量最大(150t/h) 的外输热流,因此,减渣热量的回收效率将对整个换热网络产生重要影响.本次优化减底渣油流程包括: 1) 将原减底二路与初底一路换热的 E-31 及减底一路与初底一路换热的 E-32 合并作为减底一路与初底一路换热器E-32/1,2;同时新增减底二路与初底一路换热器 E-31,换型为 BES1200-4.0-390-6/25-4I(原型号为 BES800-4.0-165-6/25-2I) 2) 将原来的减底一路,二路的第一组换热器 E-34/1,2和 E-39/1,2更换为换热面积更大且采用强化传热管(螺纹管)换热器 BES900-4.0-210-6/25-2I. 其变化前后的流程如图示: A. 优化前的减渣流程: E-39/1,2 E-31 E-10/1,4 E-18 减渣 E-6/1,2 E-48 E-50/1,2 渣油出装置 P-21/1, 2 E-34/1,2 E-32 E-36/1,2 E-13/1,2 E-27/1,2 E-24/1,2 B. 优化后的减渣流程: E-39/1,2 E-31 E-10/1,4 E-18 减渣 E-6/1,2 E-48 E-50/1,2 渣油出装置 P-21/1, 2 E-34/1,2 E-32/1, 2 E-36/1,2 E-13/1,2 E-27/1,2 E-24/1,2 3.2 侧线流程的优化调整 由于部分减压侧线流程经换热网络回收后换后温度仍相对较高,外送时需要消耗较多的循环水冷却 ,不利于热量的回收.故本次改造对部分侧线流程进行调整,将其与原油或初底油换热,以提高对其热量的回收效率. 1) 为增加减三线的热量回收, 新增减三线蜡油与初底油二路换热器 E-23N,并将 E-23 更换为 BES800-4-165-6/25-2I,优化后的减三线流程为: E-23N E-9 E-4 EW-10 减三线外送 P-18 2) 新增减四线蜡油与初底油一路换热器 E-22N,优化后的减四线流程为: E-22N E-22 E-47 EW-11 减四线外送 P-19/1, 2 3) 决常一线外送温度偏高, 回收其热量, 新增常一线与脱后第四路原油换热器E-5N,以实现高热高用,优化后的常一线流程为: E-5N E-5 常一线(去脱硫醇后) 进空冷后外送 P-9/1, 2 4) 由于常二线流量较大、 热焓值较高, 为充分回收常二线的热量, 提高 0.4Mpa汽提蒸汽的温度, 新增常二线与 0.4Mpa 蒸汽换热器 E-12N,优化后的常二线流程为: E-12N E-12/1, 2 E-7 E-16 E-2 常二线经空冷风机后外送 P-10/1, 2 5) 针对于减五线外送流量小,不常出的情况,将减五与初底油换热器 E-33 作为新增的减六线与初底油一路换热器.优化后的减六线流程为: E-33 E-25/1, 2 EW-16 减六线外送 P-33/1, 2 6) 减一线流量较大(约为 83t/h) ,为增加减一线的热量回收,在减一线水冷器EW-8 之前新增一台减一线与采暖水换热器 EW-8N.如图示 优化后的减一线流程为: P-16/1, 2 减顶回流 E-3 EW-8N EW-8 减一线外送 4.改造后的效果 4. 1 整个换热网络优化后的效果 换热系统改造后, 整个换热网络的总换热面积增加 975m2,能量回收率达到84.66%, 原油换后终温达到 313℃(如图 4. 1), 图 4.1 原油预热系统流程示意图 汽油去重整 (改造前) 终温 307℃ 364℃ 50℃ 终温 313℃ (改造后) 原油进装置 原油换热网络 初馏塔 初底油换热网络 常压炉 表 4.1 改造前后的网络参数对比: 项目 常压炉 减压炉 总传热面积 m2 总换热器台数 N 总换热量 kw 换热终温℃ 热量回收率% 采暖水回收热量 kw 改造前 改造后 炉总出口 温度℃ 364 396 9750 59 100491. 25 307 82. 26 9915. 9 10. 45 364 396 10725 66 103427 313 84. 66 10397. 2 10. 12 换热 网络 参数 综合能耗 KgE0/t 4.2 侧线流程优化后的效果 1. 改造后减一线,减三线,减四线,减六线的换后温度明显降低,提高了 侧线的换热量, 同时节约了冷却循环水量.(如表 4.2 示) 2.改造后常一线,常二线的换后温度降低, 减少了 冷却风机运行的台数各一台,节约了风机电机的耗电量. (如表 4.2 示) 3.改造后 0.4Mpa 汽提蒸汽温度由原来的出汽包的 128℃升高到 145℃, 使得过热 蒸汽温度达到 380℃. 4. 改造后减一线的低温热源得到了 有效的利用, 而且新增设的采暖水换热器EW-8N 可产生(由 65℃--73℃) 流量为 69 吨/小时的采暖热水. 表 4.2 改造前后侧线换后温度对比 项目 换后温度(℃) 改造前 125 104 112 120 121 182 节循环水(吨) 或节电(度) 87120( 节电) 118800( 节电) 318333( 节水) 210672( 节水) 266189( 节水) 62431( 节水) 546480 改造后 105 88 98 101 108 161 常一线 常二线 减一线 减三线 减四线 减六线 采暖水 5. 经济效益分析 (1)原油预热系统的换热效率提高后, 初底油入常压炉的换热终温升高 (由 307℃升高到 313℃), 可节约常压炉燃料的耗用, 按设计操作条件计算: 项目 处理量 t/h 年开工天数 天 330 换热终温℃ 307 常压炉总出口 温度℃ 364 优 化 后回 收 热量 kw 2935. 8 减少炉燃料消耗 吨 6. 41 燃料的 单价元/吨 1004 经济效益万元 212. 3 设计值 10000 (2) 侧线流程优化后节水、 节电可产生的经济效益如图示: 项目 年节循环水(吨) 或节电(度) 效益(万元) 常一线 常二线 减一线 减三线 减四线 减六线 采暖水 合计 87120( 节电) 118800( 节电) 318333( 节水) 210672( 节水) 266189( 节水) 62431( 节水) 546480 4. 88 6. 65 19. 1 12. 64 15. 97 3. 75 4. 04 63. 03 改造后每年约可以节约费用 279. 73 万元, 该项目总投资为 340 万元, 投资的 回收约为 1. 22 年, 改造的效果较为理想. 6. 结束语 通过对换热流程的优化和调整, 每年可节余产生约 279. 73 万元的经济效益。投资的回收约在一年多的时间即可见效。 不仅降低了装置生产的成本, 也为大庆炼化公司的炼化装置同国际化接轨迈出了坚实的一步。 因此, 在工艺流程改进和设备改型上不断的采用先进的技术, 并努力加大技措技改项目的投入, 降低成本科学管理, 将是炼化装置今后发展的主要方向。