王志華

（中國石化金陵分公司，江蘇南京 210033）

金陵石化芳烴聯(lián)合裝置由一套100萬t/a連續(xù)重整裝置和一套60 萬t/a 對二甲苯裝置組成，于2008年12 月全面開工投產。該裝置包括預加氫、重整、重整分離、芳烴抽提、歧化及烷基轉移、二甲苯回路等6 個單元。能耗偏高是裝置利潤進一步提高的最大制約因素，文章詳細論述金陵石化芳烴聯(lián)合裝置在二甲苯加熱爐節(jié)能改造、低溫熱利用、熱高分工藝、新型三劑應用等方面采取的節(jié)能措施，同時對節(jié)能效果進行了分析。

1 二甲苯加熱爐節(jié)能改造

二甲苯加熱爐F402A/B設計負荷187 MW，燃料氣消耗約占該裝置燃料氣消耗總量的45%，因此F402A/B運行情況直接關系到該裝置能耗高低。改造之前，二甲苯加熱爐存在排煙溫度高、排煙氧含量高、燃燒不充分等問題，導致加熱爐爐效偏低、能耗偏高。

1.1 余熱回收系統(tǒng)更換為板式余熱回收器

二甲苯加熱爐余熱回收原為熱管式換熱器，加熱爐排煙溫度高達140℃。2016 年9 月，裝置利用大修機會將其更換為新型鑄鐵板式預熱器，同時采取調節(jié)煙氣換熱旁路閥開度的方式，保證排煙溫度降低的同時減少預熱器煙氣露點腐蝕，所有調節(jié)閥、引風機、鼓風機利舊。新?lián)Q熱器由5個模塊（3個鋼模塊＋2個鑄鐵模塊）組成，見圖1，煙氣自上而下流經板束一側，冷空氣橫向依次經過兩塊鑄鐵板模塊，再反復折流橫向流過3 塊鋼模塊，與熱煙氣形成錯流傳熱。在鋼模塊與鑄鐵模塊交界的位置設置6 個沖洗水接口，用于沖洗鑄鐵板煙氣側，水在煙道聯(lián)箱及引風機底部排出，排水接入裝置含油污水井。

1.2 CO 分析儀器控制鼓風機變頻開度

二甲苯加熱爐煙氣系統(tǒng)新增CO在線分析儀，實施理論配比燃燒優(yōu)化控制改造項目。通過煙氣中的CO含量來表征燃燒水平，建立燃燒過程數學模型，將F402A 與F402B 煙氣中相對含量較高的CO 作為主控變量，通過控制鼓風機變頻開度，將煙氣中的CO含量控制在50～100 μg/g。在滿足同樣熱量供出的條件下，理論配比燃燒以相對較低的燃料氣消耗達到工藝要求。同時，理論配比燃燒還可以從生產工藝源頭上減少污染物排放和降低局部爐管氧化速率，實現加熱爐真正節(jié)能高效、安全平穩(wěn)運行。

圖1 F402A/B余熱回收系統(tǒng)

1.3 采用新型高效低氮燃燒器

二甲苯加熱爐由原先普通燃燒器改為新型高效低氮燃燒器。新型燃燒器燃料氣火槍從燃燒器底部分成6 路，在爐膛內部通過火盆磚結構使火槍瓦斯進入方向改變。燃料氣進入爐膛內部后，再分成12路火槍，火盆磚內外各6 路，各路燃料氣噴入點巧妙配合。瓦斯點燃后形成低壓區(qū)，使燃燒后一部分煙氣和燃料氣預混后再次參與燃燒，同時拉長了火焰長度，降低焰芯溫度。

表1 F402A/B 改造前后瓦斯消耗量對比

1.4 二甲苯加熱爐改造效果

項目實施后重新進行經濟核算，2016年11月至2017年1月期間二甲苯加熱爐燃料氣總耗量下降明顯，對比改造前后，F402A/B 燃料氣消耗情況見表1所示。

由表1可得出，在裝置負荷同為80%的工況下，改造前F402A/B 瓦斯總耗量約為8 532 m3/h，改造后約為8 241m3/h，降低1%以上。按年運行8 400 h，瓦斯密度0.714 kg/m3，燃料氣價格2 270 元/噸計算，80%負荷工況下每年節(jié)約的燃料費用約為396萬元。裝置改造后排煙溫度降低至115℃，爐效由91.8%提高至93.1%。二甲苯加熱爐節(jié)約燃料氣量折合成標準油除裝置對二甲苯產量后，芳烴聯(lián)合裝置加工能耗降低約1 ～3 kgEO/t PX。另外，二甲苯加熱爐改造帶來的環(huán)保效益不可估量，也有效提升了企業(yè)社會形象。

2 精餾塔低溫熱利用

芳烴聯(lián)合裝置運行初期各精餾塔塔頂熱量直接通過空冷進行冷卻，塔頂低溫熱未進行回收。2019年10—12 月利用停工檢修機會，重芳烴塔、抽出液塔、鄰二甲苯塔新上塔頂低溫熱熱媒水取出項目。3 臺精餾塔塔頂冷卻負荷分別為10.9 MW、24.9 MW、22.3 MW。

2.1 工藝流程改造

裝置新增界區(qū)來的熱媒水分為兩路并聯(lián)：一路經過鄰二甲苯塔頂氣兩路并聯(lián)的換熱器E407A、B進行加熱，進E407A/B 之前設置流量控制閥以調節(jié)熱媒水溫度；另一路熱媒水換熱器先經過抽出液塔頂兩臺并聯(lián)換熱器E214A/B加熱后，再至重芳烴塔換熱器E120 進行加熱，該路熱媒水同樣設置進E214A/B總流量控制閥來調節(jié)熱媒水溫度；兩路熱媒水匯合后出裝置。芳烴聯(lián)合裝置外圍設置有熱媒水站、熱媒水泵實現熱媒水循環(huán)，產出熱媒水為分公司異丁烷裝置、低溫熱工區(qū)提供熱源，也可通過溴化鋰制冷機組為分公司Ⅲ催化裝置提供冷源。芳烴聯(lián)合裝置內部熱媒水流程及設計參數，分別如圖2及表2所示。

以鄰二甲苯塔頂熱媒水工藝為例，介紹3 臺精餾塔頂熱媒水取熱工藝。鄰二甲苯塔頂工藝介質揮發(fā)氣分成兩路進行冷卻：一路塔頂氣經過原A402四臺空冷流程進行冷卻，該路管線空冷入口新增控制閥調節(jié)空冷入口介質流量，安裝電動閥輔助調節(jié)空冷入口流量；另一路塔頂氣至新增熱媒水換熱器E407A/B進行冷卻，進E407A/B之前同樣設置控制閥來調節(jié)流量，熱媒水工藝介質側出口增設在線水分析儀AI4002監(jiān)測熱媒水漏量。100℃熱媒水進裝置后，經E407加熱后，再與重芳烴塔頂出熱媒水混合后出裝置。鄰二甲苯塔塔頂低溫熱利用改造流程如圖3所示。

圖2 芳烴聯(lián)合裝置熱媒水流程

表2 低溫熱媒水設計參數

2.2 低溫熱利用實施效果

2020年1月裝置重新開工后，抽出液塔、鄰二甲苯塔及重芳烴塔塔頂產出熱媒水供其他裝置正常使用。根據分公司現有熱媒水管線流程及下游熱媒水用戶實際需求，芳烴聯(lián)合裝置供出熱媒水未達到設計最大流量。運行穩(wěn)定后，熱媒水系統(tǒng)熱水產出可達1 090 t/h，裝置進熱媒水溫度103℃較設計高3℃，出水溫度135℃與設計一致。

3臺塔精餾塔頂共計停運35 kW空冷風機3臺，每小時可節(jié)約電力約105 kW·h。按照當前熱媒水供出量，以60%熱媒水熱量回收率計算，可節(jié)能：

4.2×103×1090（熱媒水量）×32（溫差）/41.8×60%/84（對二甲苯小時平均產量）/1 000=25.03（kgEO/t PX）。

圖3 鄰二甲苯塔低溫熱媒水改造流程

3 異構化熱高分工藝運用

異構化單元原設計為冷高分流程，存在先冷卻后再加熱的不合理用能現象。同時，異構化反應空冷夏季時冷卻能力受限，對裝置滿負荷運行也構成了威脅[2]。熱高分工藝可降低異構化反應產物空冷器負荷，又可避免反應產物液相部分先冷卻再加熱的不節(jié)能流程；另外，還可將原先用于加熱這股冷態(tài)物料的吸附進料的熱量用于成品塔底熱源，替代原二甲苯塔底熱油，從而降低二甲苯塔重沸爐燃料氣用量。

3.1 新增熱高分工藝流程

2019 年10—12 月，異構化單元冷高分流程改為熱高分流程，裝置新增熱高分罐V302，將原先高分泵P302A/B移至V302底作為熱高分罐底出口泵，并新增冷高分泵P306A/B。新增熱高分工藝流程如圖4所示。

圖4 異構化反應熱高分流程

3.2 節(jié)能效果分析

2020年1月裝置開工，異構化反應壓力、氫烴比等關鍵參數調整穩(wěn)定后，熱高分罐V302 入口溫度為107℃，較改造前直接進空冷A301 冷卻溫度98℃上升9℃。異構化板換E301熱端溫差33℃，板換兩側壓降分別為31和32 kPa，與改造前同負荷下相近。100%相同異構化進料負荷工況下，熱高分工藝異構化反應器出口、板換至冷高分罐管路壓降為0.08 MPa，與改造前反應器出口、板換至高分罐壓降0.07 MPa相近。

反應系統(tǒng)停開2臺35 kW異構化反應空冷A301，減去新增冷高分泵P306 電耗，每小時可節(jié)約電力50 kW·h。同時，吸附單元成品塔底改為吸附進料加熱后，可降低二甲苯塔底熱源量8.0 MW，減去由于異構化進料換熱網絡改變增加的0.11 t/h反應爐燃料，綜合計算后二甲苯塔塔底燃料氣用量降低約0.54 t/h。

4 新型三劑應用效果分析

2019 年10-12 月，芳烴聯(lián)合裝置吸附劑更換為最新一代RAX-4000，替代原ADS-27 催化劑，RAX-4000與ADS-27裝填數據對比如表3所示。

從表3可以看出，RAX-4000較ADS-27裝填密度、裝填量、裝填效率、選擇性體積比率均有所上升。裝填效率上，RAX-4000為98.2%，較ADS-27 略高出0.2 百分點；選擇性孔體積比率，RAX-4000為14.6%，較ADS-27略高出0.1百分點。換劑后裝填體積相同，在精餾單元分離精度允許的前提下，吸附單元可提升至110%負荷運行。因此，使用RAX-400吸附劑后PX產量較ADS-27提升明顯。

在吸附塔100%負荷工況下，RAX-4000 劑PX產品收率可達98.8%，較原ADS-27 劑PX 產品收率，高出0.4百分點，對二甲苯增產0.34 t/h。相同負荷下可有效降低解吸劑循環(huán)量，從而降低芳烴聯(lián)合裝置吸附精餾塔熱負荷，降低二甲苯循環(huán)回路各項公用工程消耗。目前，RAX-4000吸附劑工況下，芳烴聯(lián)合裝置吸附單元解吸劑/進料比為1.04，較ADS-27工況的1.22下降明顯。換為RAX-4000后當月芳烴聯(lián)合裝置同負荷下由于增產對二甲苯、降低二甲苯循環(huán)量，降低了公用工程消耗，裝置能耗降低4～6 kgEO/t PX。

表3 兩種吸附劑裝填數據對比

5 結論

通過不斷從裝置用能現狀開展技術分析并有序進行各項新型節(jié)能降耗手段的研究、實踐，同時有效控制生產運行風險，金陵芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能降耗取得了一定成果，同時也促進了分公司經濟效益的提升。面對國內芳烴生產效率不斷提高、產能不斷擴大、競爭日趨激烈的情況，芳烴聯(lián)合裝置需繼續(xù)從挖掘抽余液塔頂低溫熱量、探尋三劑最優(yōu)操作參數、持續(xù)提高加熱爐爐效等多方面著手落實節(jié)能降耗目標。