節能技術在丙烷脫氫裝置上的應用

宗奎（浙江三圓石化，浙江 紹興 312000）

節能技術在丙烷脫氫裝置上的應用

宗奎（浙江三圓石化，浙江 紹興 312000）

本文中主要分析了某石化有限公司在年產60萬噸的丙烷脫氫制丙烯裝置上實施的節能技術，主要包括蒸餾節能、傳熱節能和蒸餾節能等。通過大量的實踐證明，節能技術的應用，可以使裝置總能耗降至300kgce/t以下，具有投資少，見效快的好處，也不影響產品質量，能夠實現經濟效益和社會效益的統一。

丙烷脫氫；節能技術；應用

1 機泵節能

一般來說，pdh裝置中的流體輸送機械的耗電量占有裝置耗電量的95%以上，因此，降低pdh裝置電耗的主要途徑就是通過各種有效的方法來把機泵等流體機械能耗給降低。泵的能量轉換程度是通過泵的效率來體現的，泵的能量損失主要在機械損失、水力損失和容積損失上，泵的有效功率的計算就是由軸功率減去這三項所損耗的功率。所以說在工作中為了能夠降低泵的損失，可以采取以下幾種方法。（1）使泵在工作范圍內進行工作。泵的水力損失最小的時候是在設計工況點運行的時候，偏離設計和沖擊損失是成正比的，一般情況下都是如果偏離設計的流量過大，沖擊損失也會越大，所以說按照兩者的關系來看，其流量不能超過泵的工作范圍。（2）要把密封形式進行改進。其中最為常用的軸封裝置就是填料密封，但是這種密封形式泄露很嚴重，并且填料密封的磨損也很大，機械損失功率也較大，因此時常要進行保養和維修。與填料密封相比，機械密封就能夠很好的克服填料密封的缺點，使用這種方法，泄露比較少，使用壽命也比較長，運行性能也很可靠，其損失功率僅為填料密封的10%～15%非常適合應用在高壓、高溫和高速泵的情況下，效果非常好。（3）對其進行及時的維修和保養。泵的告訴運轉會使得流體的腐蝕和泄漏量都增加，導致泄露間隙變大，泄露間隙越大，能量損失也越大，應該對其進行及時的維修，經常更換易損零件，減少間隙，達到節省能源的目的。

2 燃料和蒸汽節能

2.1 進料加熱爐燃料

進料加熱爐在進行設計的時候就充分考慮了熱量回收和強化傳熱措施，它主要由bfw預熱盤管、輻射段垂直布置的氣相丙烷加熱管和氣相丙烷預熱盤管組成，對流段的爐管全部都是翅片管，并且也設置了在線吹灰設施。燃燒器設計可以使用氣體燃料和液體燃料兩種，其中氣體燃料可以使用天然氣或者脫氫尾氣，液體燃料可以使用c4+，由此看出，pdh生產過程中的輕重都可以作為燃料，也可以對燃氣不足的進行天然氣補充。pdh裝置再生空氣壓縮機是由兩臺sgt-700燃機驅動。設計空氣流量是2x750t∕h，其中，夏季是7t∕h,夏季是10t∕h。

2.2 傳熱節能

換熱設備實在化工生產正常運行中不可缺少的，這個設備的傳熱過程中的單元操作，也是化工生產中最為常見的，蒸汽熱能是化工生產種消耗量超過電能的主要能源，對節能有著很重要的作用。

2.2.1 傳熱方程與節能

穩定傳熱過程可以通過傳熱速率方程表達;Q=KAtm.有這個方程我們可以知道，提高傳熱速率有兩種途徑，它們分別是：提高傳熱的系數，增大換熱的面積，要滿足這兩個要素，我們要懂得了解滿足該要素需要的條件，當然還需要我們通過有效的途徑從而穩定傳熱。接下來，我們具體說一下這兩種途徑。（1）提高傳熱系數:在換熱面積和傳熱給定的前提下，提高傳熱系數是強化傳熱的重要途徑，也是增大換熱量的唯一方法。對潔凈的換熱器，如果要增大傳熱系數，就必須增大管壁兩側的傳熱膜系數，尤其是提高換熱差一側的傳熱膜系數。（2）增大換熱面積：擴展傳熱面積是強化傳熱量的有效途徑，采取各種翅片管，螺紋管等是提高單位體積內換熱面積的有效方法。

2.2.2 傳熱節能的強化途徑

想要提高熱能的利用率，以及進行工藝的改進，就必須注意到蒸發和蒸餾的問題，它們都屬于耗能比較大的化工工程，應該盡可能的采用多效蒸發和多效蒸餾的方法來達到減少蒸發和蒸餾過程中的熱能消耗，充分的利用熱量進行工作。多效蒸餾的概念就是用一個塔的塔頂蒸汽潛熱當作另一個塔塔底再沸器的熱源。產品分離的概念就是在pdh裝置中利用產品氣壓縮機、丙烯制冷壓縮機和兩臺蒸汽透平的排氣冷凝來進行熱源的提供，其中丙烯制冷壓縮機兩臺蒸汽透平的排氣冷凝為（246t∕h86℃），制冷壓縮機出口熱丙烯為（180t∕h101℃）。冷凝水作為鍋爐給水，應該經過燃氣輪機排氣余熱鍋爐進行加熱到102℃以后并進入除氧器。由于塔頂的冷凝器采用的使空冷，在夏季的時候，丙烯機出口的熱丙烯就不能夠用塔底的丙烷汽化來進行冷凝了，只能用蒸汽來滿足塔底所缺少的熱量。

2.3 節能技術在蒸餾操作中的應用

在實際的蒸餾操作中，需要消耗的能量多，但是產生熱量十分的低，這個產生是由于蒸餾系統中的能量大部分都被塔頂冷凝器所產生的空氣給利用，最后的能源利用率甚至只達5%。因此應該對蒸餾系統進行適當的節能調整，具體方法如下：（1）需要對該過程中產生的熱量進行充分回收利用。就是說進行操作中，要收集在塔頂蒸汽中的剩余熱量和塔釜產品的熱物料流，還有就是沸器中的蒸汽冷凝水。因為在PDH設備中，來進行對材料的加熱就是利用塔頂產品的潛熱，顯熱和塔底產品的熱量。（2）要使用新式的高效塔盤，可以利用UOP的ECMDTM塔盤，能達到更加明顯的節能效果。

3 結語

總的來說，為了提高設備的熱效率，就需要走節能的工藝路線，以確保能量能夠得到綜合利用，使得裝置能夠長期的提供優質的保障，使得化工節能向著一個正確的方向進展。

[1]2013－中國石油和化工行業節能進展報告[R].中國化工節能技術協會，2013.06.