精餾塔系統中水冷器位置改造的思考

宗文春

（大慶油田化工集團輕烴分餾車間，黑龍江 大慶 163411）

1 精餾塔系統工藝簡介

輕烴分餾車間采用連續精餾的工藝，主要生產民用液化氣、混合己烷（6#溶劑油）、庚烷（120#溶劑油）、辛烷（190#溶劑油）、C9以上烴（200#溶劑油）等產品。裝置由原料預熱、脫丁烷、脫戊烷、脫己烷、脫正己烷及脫庚烷、脫辛烷等工序組成。 老塔（T102、T103、T104)經過 20萬噸/年生產改擴建后，現生產重組分產品（庚烷、辛烷和庚辛烷殘液）。其中脫庚烷工序的目的是將來自脫己烷塔（T203）塔底物料中C7與C7以上烴類物質分離，以生產塔頂餾出物——工業庚烷。本工序系利用老裝置中的T103，T104塔系統，經過管線改造來達到的。來自T203塔底的物料經流量調節分別進入脫庚烷塔I（T103）和脫庚烷塔II（T104）。兩塔進料量相等，兩塔工藝參數及操作條件也相同。脫庚烷塔為常壓操作填料塔，釜溫128℃，頂溫87.5℃。塔釜溫度通過調節進再沸器的蒸汽流量來控制。塔頂采用空氣冷凝器加水冷凝器（E115）的冷凝方式。塔頂物料通過全部冷凝，冷卻到40℃后進入回流罐。液體通過回流泵升壓后，一部分作為回流返回至脫庚烷塔，另一部分作為工業庚烷產品去罐區的工業庚烷儲罐。脫庚烷塔塔底物料用輸送泵送至脫辛烷塔（T102）。脫辛烷系統工況與脫庚烷塔系統工況類似，在此不再詳細敘述。

2 工藝上存在的問題

老塔T102、T103、T104系統原設計處理輕組分產品，水冷系統為前水冷（水冷器位于空冷風機和回流罐之間）。工藝流程圖如圖2。

2.1 夏季投用水冷器后塔經常呈現負壓狀態

圖1

在冬季塔頂產品通過空冷風機變頻冷卻物料，水冷器跨線開通不投用水冷。但是在夏季為保證保安全需降低工業庚烷和工業辛烷產品的進入儲運罐區的溫度。因此需要投用水冷器，而老塔水冷器位于空冷和回流罐之間（即前水冷），投用水冷后T102、T103、T104回流溫度過低，即回流罐內物料溫度過低，物料再經回流泵打回塔內時，低溫物料進到塔內導致塔溫降低從而塔壓降低。塔壓不易控制且經常出現負壓的嚴重現象，這便給安全生產帶來了隱患，增加了裝置的危險性。如果夏季停用水冷器，此時能控制脫庚烷塔塔頂90℃左右的條件，塔壓為正壓。但是同時產品出裝置溫度為70℃左右。

2.2 夏季停用水冷器時物料進入儲運罐區溫度達70℃左右，進入罐區后增加了罐區發生火災的危險性，同時增大了產品揮發損耗。

夏季停用水冷器時控制脫庚烷塔塔頂90℃左右的條件，此時塔壓為正壓。第一個問題得到解決，但是同時產品出裝置溫度為70℃左右。溫度較高增加了罐區的危險性也增大了揮發損耗，這便產生了第二個問題。兩個問題圍繞水冷器是否投用而矛盾，這時候需要同時解決這兩個問題。即保證裝置安全，也降低了產品入罐溫度和損耗，從而提高效益。

3 前水冷器改成后水冷器

為了解決這兩個互相矛盾的問題，達到在投用水冷器的同時保證產品進入儲運罐區較低溫度的效果。實施了將前水冷改為后水冷的技改，將（T102、T103、T104)前水冷器改為后水冷，其中T103、T104合并為一個水冷器，即給工業庚烷冷卻。T102前水冷改為后水冷，即給工業辛烷冷卻。這樣既保證了塔壓正壓，也降低了工業庚烷和工業辛烷產品入罐溫度，即降低了損耗又清除了隱患。技改后的工藝流程圖如圖2。

4 技改效果

4.1 技改之后塔壓、溫度合理

圖2

技改后脫庚烷塔T103、T104壓力為0.01～00.3MPa，脫辛烷塔T102壓力在0.01 MPa左右。精餾塔已經不再是負壓狀態，這樣便消除了塔呈現負壓的安全隱患，同時也便于裝置工藝參數的調控。此次技改后產品出裝置溫度從原來的70℃左右降到了40℃左右，這樣大大降低了產品進入罐區的溫度，降低了罐區發生火災的可能性，消除了安全隱患，保證了裝置的安全、平穩運行，同時提高了效益。

4.2 技改之后經濟效益

不同溫度下液體的揮發度是不相同的。庚烷與辛烷在技改前70℃時的揮發度與技改后的40℃左右時的揮發度是不同的，這會影響到庚烷與辛烷的損耗。當溫度70℃從降到40℃時，庚烷和辛烷產品的揮發都會減小，從而提高了效益。以庚烷為例，根據安托尼方程可算出T1和T2溫度下的飽和蒸汽壓ps1和 ps2，再根據psV=nRT來計算出n1和n2（V儲存球罐體積）。于是揮發的庚烷的量就是n2-n1，等于庚烷與辛烷在不同溫度下的揮發度值。經計算庚烷、辛烷在不同溫度下得揮發度數值見表1。

表1

節約的產品損耗可以按照消耗材料的統計規律變化公式：△S2=△Q×D×M－R來計算，其中△S2為采用科技成果后，降低同種原料、燃料材料、動力、工具等消耗所節約的資金。△Q為消耗材料的減少率% ；D為使用科技成果前，年耗費的材料數量;M為消耗材料的價格；R為項目的實施費用。代入數據計算得每年節約資金△S2=3.4713萬元。這樣每年即可提高經濟效益3.4713萬元。

[1]陳新志，蔡振云，胡望明，錢超.化工熱力學（第三版）[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理(第二版)下冊[C].北京：化學工業出版社，1998.

[3]楊宏孝.無機化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002.