煤焦油加工中余熱再回收

白海濤+佟敏增+潘光偉+王兆紅

摘 要：節能減排是實現企業與社會、自然環境和諧相處、可持續發展的一種重要舉措。在發展低碳經濟和建立節約型社會化進程中，化工企業也在通過改變自身產業結構做出突出貢獻。本文從煤焦油加工中余熱回收出發，對三混油、蒽油余熱重新設計利用，實現了良好的社會、經濟效益。

關鍵詞：煤焦油加工；余熱回收；節能減排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.063

濟寧碳素集團辰光公司煤焦油加工量60萬t/a，其30萬t/a煤焦油加工裝置中三混油、蒽油的余熱用于產低壓蒸汽，供精萘車間使用。現由于市場變化，公司決定不再生產精萘，余熱產生的蒸汽無法消耗，造成能源浪費。顧需重新設計余熱回收系統，回收的余熱用于焦油加工，減少能耗。

1 辰光公司30萬t/a煤焦油加工工藝簡介

原料焦油經脫水、脫渣后，由一段泵經預熱器（蒸汽加熱）送入脫水塔，脫除水及輕油。脫水塔塔底無水焦油經二段泵送入管式爐，加熱后送入餾分塔。

焦油經餾分塔精餾后，分別采出4種產品。塔頂采出酚油，側線采出三混油、蒽油，塔底采出軟瀝青。

2 余熱再回收工藝設計

2.1 工藝流程

結合我公司焦油系統的實際運行情況及現場設備布局，建議在焦油預熱器前新增兩臺換熱器。將原料焦油先與三混油、蒽油換熱，換熱后的焦油再進入預熱器，后續工藝不變。示意圖見圖1。

2.2 能量計算

三混油、蒽油餾分等流量及其余熱見表1。

三混油與原料焦油換熱所提供的熱量Q三混

Q三混=C三混*m三混*△t三混=0.5*8000*（190-115）=3.0*105kcal/h

蒽油與原料焦油換熱所提供的熱量Q蒽油

Q蒽油=C蒽油*m蒽油*△t蒽油=0.5*5500*（260-135）=3.44*105kcal/h

由于管道及換熱器存在散熱損失（損失按10%計算），則三混油、蒽油實際提供的熱量Q實際=（Q三混+Q蒽油）*90%=5.80*105kcal/h。這些熱量能使原料焦油上升的溫度△t焦油=Q實際/（C焦油*m焦油）=36℃。

2.3 換熱器選型

以三混油/焦油換熱器為例計算換熱面積（逆流換熱）。

熱（三混油） ：190℃ → 115℃

冷（原料焦油）：109℃ ← 90℃

△t1=190-109=81℃，△t2=115-90=25℃

則對數平均溫度△tm=（△t1-△t2）/ln（△t1/△t2）=47.6℃

一般有機物與有機物換熱，傳熱系數K取58～221K/w·m-2·℃-1[2]，這里取中間值140K/w·m-2·℃-1。 由換熱器面積公式S=Q/（K*△tm） 得

S=3.0*105*0.9/（140*47.6）=41m2。由于計算中沒考慮污垢系數、換熱器阻力等因素，取安全系數1.2，則S實際=1.2*S=50m2。同理可計算出蒽油/焦油換熱器面積。

考慮到換熱介質、流體允許阻力損失、投資費用等因數，查詢熱交換器標準[3]，選取的換熱器部分參數如表2所示。

3 實際運行及經濟效益

余熱回收改造共計投入約30萬元，試運行3個月中，工藝參數運行平穩，余熱被充分回收利用，實現了較好的社會、經濟效益。

改造前，焦油預熱器消耗0.7MPa低壓蒸汽約0.8t/h；改造后3個月內消耗平均值為0.45t/h，蒸汽按170元/t，年節約資金約43萬，7個月即可收回成本。

參考文獻：

[1]煉焦化產品理化參數編寫組.煉焦化產品理化參數[M].冶金工業出版社，1980：58-59.

[2]中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊[M].化學工業出版社，2009：655-657.

[3]中國國家標準化管理委員會.GB/T 151-2014.熱交換器[S].2014.