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芳烴抽提裝置凝結(jié)水系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化

2021-08-02 01:26吳昆鵬范渺中海油惠州石化有限公司廣東惠州516086
化工管理 2021年19期
關(guān)鍵詞:閃蒸凝結(jié)水冷器

吳昆鵬,范渺(中海油惠州石化有限公司,廣東 惠州 516086)

0 引言

在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中,蒸汽是不可或缺的重要熱源,蒸汽能耗也是煉化企業(yè)的能耗大戶。通常來(lái)說(shuō),蒸汽放熱后產(chǎn)生的飽和凝結(jié)水所含的熱量約占全部熱量的20%~30%,而該部分蒸汽凝結(jié)水中所蘊(yùn)含的低溫余熱[1-2]往往被煉廠忽略,進(jìn)而造成能量的極大浪費(fèi)。因此如何合理的利用蒸汽凝結(jié)水中的低溫余熱成為石油化工企業(yè)節(jié)能降耗以及提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。中海油惠州石化35+75萬(wàn)噸/年芳烴抽提聯(lián)合裝置使用3.7 MPa過(guò)熱蒸汽作為熱源,3.7 MPa蒸汽經(jīng)減溫減壓后為各單元加熱,蒸汽加熱后產(chǎn)生約152 t/h的凝結(jié)水在裝置內(nèi)經(jīng)二級(jí)閃蒸并與工藝物料換熱后經(jīng)空冷器冷卻后送至凝結(jié)水管網(wǎng)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于裝置凝結(jié)水系統(tǒng)[3]實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況差別較大,導(dǎo)致裝置無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)狀況下熱量的梯級(jí)利用,造成裝置大量的低溫余熱無(wú)法得到回收利用;同時(shí)由于進(jìn)入空冷器的凝結(jié)水溫度較高,生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致裝置多次出現(xiàn)電機(jī)繞組損壞現(xiàn)象,給裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行造成極大的影響。本文主要通過(guò)分析裝置原有工藝流程和凝結(jié)水低溫?zé)釗Q熱網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),在原流程的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)裝置凝結(jié)水換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)裝置凝結(jié)水低溫?zé)崃康挠行Ю?,同時(shí)解決凝結(jié)水空冷器電機(jī)故障頻發(fā)問(wèn)題。

1 換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化

1.1 裝置凝結(jié)水系統(tǒng)低溫余熱利用現(xiàn)狀介紹

惠州石化芳烴抽提聯(lián)合裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生約152 t/h 蒸汽凝結(jié)水,所產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水首先通過(guò)凝結(jié)水總管進(jìn)入裝置中壓凝結(jié)水罐D(zhuǎn)601,閃蒸出1.45 MPa蒸汽后經(jīng)重整脫戊烷油進(jìn)料換熱器E305與進(jìn)料換熱后進(jìn)入低壓凝結(jié)水罐D(zhuǎn)602,繼續(xù)閃蒸0.45 MPa蒸汽后再經(jīng)3臺(tái)空冷器A601冷卻至要求溫度后送出裝置。裝置設(shè)計(jì)工況下可副產(chǎn)1.45 MPa蒸汽6.695 t/h 以及0.45 MPa蒸汽6.693 t/h,裝置凝結(jié)水系統(tǒng)余熱回收流程如圖1所示。

圖1 裝置凝結(jié)水系統(tǒng)余熱回收流程圖

在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,裝置凝結(jié)水余熱回收系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:

(1)由于裝置設(shè)計(jì)各蒸汽加熱器換熱面積偏大,造成中壓蒸汽凝結(jié)水溫位與設(shè)計(jì)相比較低,導(dǎo)致D601頂無(wú)法閃蒸出1.45 MPa蒸汽。同時(shí),由于D601底凝液經(jīng)E305與工藝物料換熱后造成凝結(jié)水溫度進(jìn)一步下降,導(dǎo)致D602用于閃蒸蒸汽的凝結(jié)水溫度偏低,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中D602頂僅能閃蒸出低壓蒸汽0.78 t/h,與設(shè)計(jì)值偏差較大。此外,經(jīng)低壓蒸汽凝結(jié)水罐發(fā)生蒸汽后的低壓凝結(jié)水溫度仍然較高,需經(jīng)A601冷卻后直接并入凝結(jié)水管網(wǎng),造成低溫?zé)崃康倪^(guò)度浪費(fèi)和電能的消耗。

(2)低壓蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入凝結(jié)水空冷器入口溫度過(guò)高,造成空冷器A601運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境溫度過(guò)高,一方面導(dǎo)致空冷負(fù)荷增加,另一方面造成空冷器電機(jī)線纜老化潤(rùn)滑脂失效速率加快,電機(jī)故障率大幅度增加。裝置自2017年9月開(kāi)工后A601多次出現(xiàn)電機(jī)繞組損壞現(xiàn)象,不得不對(duì)三臺(tái)空冷繞組進(jìn)行升級(jí),對(duì)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行造成極大的影響。

1.2 凝結(jié)水系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化措施

本裝置蒸汽凝結(jié)水低溫余熱進(jìn)一步回收利用的關(guān)鍵在于充分分析凝結(jié)水系統(tǒng)不同能級(jí)熱量的回收利用,結(jié)合裝置用能特點(diǎn)合理配置裝置換熱流程,從能量梯級(jí)利用的角度出發(fā),對(duì)裝置凝結(jié)水系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)流程優(yōu)化如下:裝置重整脫戊烷油進(jìn)料換熱器E305新增跨線,首先利用高溫位凝結(jié)水余熱副產(chǎn)高價(jià)值的蒸汽,將裝置中壓凝結(jié)水罐D(zhuǎn)601底凝液直接送至低壓凝結(jié)水罐D(zhuǎn)602,以最大限度的閃蒸0.45 MPa蒸汽。D602閃蒸后罐底的凝結(jié)水經(jīng)E305與重整油脫戊烷油進(jìn)料進(jìn)行換熱,進(jìn)一步對(duì)凝結(jié)水中的低溫余熱進(jìn)行回收利用,最后經(jīng)凝結(jié)水空冷器A601冷卻至120 ℃后送至凝結(jié)水管網(wǎng)。

1.3 凝結(jié)水系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化效果評(píng)價(jià)

根據(jù)裝置的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況,改造后裝置操作參數(shù)主要有如下變化:

(1)低壓蒸汽凝水罐D(zhuǎn)601頂閃蒸的0.45 MPa蒸汽由0.78 t/h提升至10.13 t/h。

(2) E305工藝介質(zhì)出口溫度降低,導(dǎo)致裝置脫庚烷塔塔底3.7 MPa蒸汽再沸量增加,裝置全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,脫庚烷塔塔底3.7 MPa蒸汽消耗量增加1.2 t/h。

(3)凝結(jié)水空冷器A601入口溫度由156 ℃降至133 ℃,A601電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度由120 ℃降低至100 ℃。

(4)改造后由于A601入口溫度降低,進(jìn)而空冷冷卻負(fù)荷降低,實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中A601僅運(yùn)轉(zhuǎn)一臺(tái)即可滿足凝結(jié)水冷卻要求,原空冷運(yùn)轉(zhuǎn)3臺(tái)可減少至1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)合上述數(shù)據(jù)可知,裝置凝結(jié)水系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)改造后,裝置凝結(jié)水空冷器入口溫度降低23 ℃,裝置凝結(jié)水空冷器運(yùn)行數(shù)量減少至一臺(tái),凝結(jié)水低溫余熱得到了進(jìn)一步回收利用。同時(shí)改造后空冷器電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度降低,進(jìn)而解決了空冷電機(jī)運(yùn)行故障率高的問(wèn)題,改造流程投用后空冷電機(jī)未出現(xiàn)故障事件,更加有利于裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 工程投資

本項(xiàng)目的改造不需增加任何設(shè)備,僅需增加少許管線和閥門,項(xiàng)目投資較少,包含項(xiàng)目設(shè)計(jì)費(fèi)、管線費(fèi)、施工費(fèi)用在內(nèi)的項(xiàng)目總投資實(shí)際共9.5萬(wàn)元。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益核算

惠州石化公用工程平均結(jié)算價(jià)格如表1所示。

表1 惠州石化公用工程平均結(jié)算價(jià)格表

裝置年操作時(shí)間以8 400 h計(jì),根據(jù)上述惠州石化公用工程平均結(jié)算價(jià)格以及前述裝置改造后公用工程變化量計(jì)算出裝置每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益如表2所示。

由表2可知,通過(guò)采取上述優(yōu)化方案,裝置能耗費(fèi)用每年可節(jié)省589.01萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益極其顯著。

表2 優(yōu)化后裝置經(jīng)濟(jì)效益明細(xì)表

3 結(jié)論

本文結(jié)合裝置凝結(jié)水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題,從能量梯級(jí)利用的角度出發(fā),在裝置現(xiàn)有流程的基礎(chǔ)上對(duì)裝置凝結(jié)水系統(tǒng)換熱流程進(jìn)行了優(yōu)化改造,改造后裝置0.45 MPa蒸汽可多產(chǎn)9.35 t/h,實(shí)現(xiàn)了裝置凝結(jié)水低溫余熱的充分回收利用。同時(shí)凝結(jié)水空冷器A601電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度降低,解決了空冷電機(jī)運(yùn)行故障率高的問(wèn)題,更加有利于裝置的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。本項(xiàng)目改造流程簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、投資較低,項(xiàng)目改造所需全部投資費(fèi)用僅為9.5萬(wàn)元。同時(shí)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性較好,裝置流程優(yōu)化改造后每年能耗費(fèi)用可降低589.01萬(wàn)元,裝置運(yùn)行成本大幅度降低。

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