煉油廠低溫?zé)崂醚芯?/h1>
2020-04-14 03:22:44郭海東
天津科技 2020年3期
郭海東
(中國石化天津分公司 天津300270)
0 引 言
低溫?zé)嵋话闶侵覆蝗菀字苯永玫臒崃浚瑹捇髽I(yè)低溫余熱通常可細(xì)分為較高溫位 150～200℃熱源，中等溫位80～150℃熱源，較低溫位50～80℃熱源。煉化企業(yè) 80～150℃低溫?zé)嵯鄬小Ｌ旖蚴療捰筒楷F(xiàn)運(yùn)行 26套生產(chǎn)裝置，低溫?zé)嶂饕性诔p壓、加氫裂化、重整抽提、延遲焦化、柴油加氫、蠟油加氫等主要裝置，資源豐富。低溫?zé)豳Y源的利用首先應(yīng)通過裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)熱量的梯級利用，即高熱高用，低熱低用；其次要優(yōu)先選擇直接利用，如重沸器加熱、低溫介質(zhì)加熱、采暖及伴熱等；再次考慮低溫轉(zhuǎn)換，如制冷、熱泵、余熱發(fā)電等。此外在低溫?zé)崂眠^程，更要充分考慮大小結(jié)合的原則，在大系統(tǒng)全廠范圍內(nèi)優(yōu)化的同時(shí)，對于相鄰的且匹配度較高的熱源熱阱應(yīng)就近小范圍優(yōu)化利用。
1 低溫?zé)崂矛F(xiàn)狀及運(yùn)行中存在的問題
煉油部老區(qū)裝置坐落位置比較分散，集中進(jìn)行低溫?zé)峄厥绽煤茈y找到合適的熱阱，且投資較大，因此根據(jù)裝置坐落位置，按照低溫?zé)醿?yōu)先替代蒸汽伴熱的原則進(jìn)行優(yōu)化利用，主要涉及以下幾個系統(tǒng)。
1.1 常減壓-柴油加氫低溫?zé)崂孟到y(tǒng)
煉油部老區(qū)2#常減壓裝置設(shè)計(jì)規(guī)模 250萬 t/a，3#柴油加氫裝置設(shè)計(jì)200萬t/a，坐落位置接近，相距僅100m，因此考慮利用2#常減壓裝置的蠟油側(cè)線對熱媒水進(jìn)行加熱，將 2#常減壓和 3#柴油加氫的蒸汽伴熱改為水伴熱，進(jìn)行低溫?zé)峄厥绽谩９に嚵鞒桃妶D1，實(shí)際運(yùn)行工藝參數(shù)見表1。
圖1 2#常減壓裝置和3#柴油加氫裝置低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig 1 Low temperature heat process flow of 2# atmospheric and vacuum distillation unit and 3# diesel oil hydrogenation unit
表1 2#常減壓裝置和 3#柴油加氫裝置低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters of low temperature heat system for 2# atmospheric and vacuum distillation unit and 3# diesel hydrogenation unit
運(yùn)行中存在的問題為：2#常減壓蠟油產(chǎn)品，一般情況下至冷油罐區(qū)，當(dāng)蠟油進(jìn)熱油罐區(qū)時(shí)，若水伴熱熱量全由蠟油提供，造成蠟油出裝置溫度低于工藝指標(biāo)(熱罐指標(biāo) 105～125℃)，在實(shí)際運(yùn)行中采取減少蠟油-熱媒水換熱器取熱量，不足部分補(bǔ)入蒸汽的方法，滿足伴熱水溫的要求。
1.2 焦化-原油罐區(qū)低溫?zé)崂孟到y(tǒng)
煉油部老區(qū) 1#焦化裝置設(shè)計(jì)規(guī)模 100萬 t/a，與原油罐區(qū)相近，相距僅 200m，考慮利用焦化裝置的柴油、穩(wěn)定汽油、分餾塔頂循環(huán)油、蠟油等介質(zhì)對熱媒水進(jìn)行加熱，將 1#焦化裝置蒸汽伴熱和原油罐的維溫蒸汽改為熱水，進(jìn)行低溫?zé)峄厥绽谩?shí)際運(yùn)行參數(shù)見表2，工藝流程見圖2。
表2 焦化裝置和原油罐區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.2 Process parameters of low temperature heat system for coking unit and crude oil tank farm
圖2 焦化裝置和原油罐區(qū)低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig.2 Low temperature heat process flow of coking unit and crude oil tank farm
運(yùn)行中存在的問題為：煉油部采購原油基本都是中東地區(qū)的低凝點(diǎn)原油，罐區(qū)不需要特別的維溫，故罐區(qū)的維溫?zé)崴募净就Ｓ茫挥卸臼褂谩?/p>
1.3 污水汽提裝置凝結(jié)水熱量回收利用系統(tǒng)
煉油部老區(qū) 1#污水汽提設(shè)計(jì)處理量為 80t/h，采用側(cè)線抽氨的汽提工藝，外送 150℃凝結(jié)水在 18t/h左右。1#污水汽提與制氫、1#柴油加氫、1#加氫裂化比較相近，集中考慮利用污水汽提的凝結(jié)水熱量，將制氫、1#柴油加氫、1#加氫裂化 3套裝置的汽伴熱改為水伴熱，工藝流程見圖3，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見表3。此系統(tǒng)運(yùn)行正常。
圖3 污水汽提裝置凝結(jié)水熱量回收工藝流程Fig 3 Process flow of heat recovery from condensate in sewage stripping unit
表3 污水汽提裝置凝結(jié)水熱量回收系統(tǒng)工藝參數(shù)Tab.3 Process parameters of condensate heat recovery system in sewage stripping unit
1.4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)崂?/h3>
煉油部老區(qū)催化裂化裝置設(shè)計(jì)處理量為130萬t/a，與氣體分餾裝置為聯(lián)合裝置，利用催化裝置的分餾塔頂油氣、塔頂循環(huán)油、柴油等介質(zhì)對熱媒水進(jìn)行加熱，熱媒水作為氣體分餾裝置丙烯塔底的熱源，進(jìn)行低溫?zé)峄厥绽茫に嚵鞒桃妶D4，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見表4。該低溫?zé)嵯到y(tǒng)蒸汽加熱器和循環(huán)水冷卻器均作為備用設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行正常。
圖4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig.4 Low temperature heat process flow of catalytic unit-gas fractionation unit
表4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.4 Process parameters of low temperature heat system of catalytic unit-gas fractionation unit
1.5 新區(qū)煉油高溫?zé)崦剿到y(tǒng)
煉油部新區(qū)有 10套生產(chǎn)裝置，布置比較集中，低溫余熱潛力較大，因此采取與熱電部聯(lián)合優(yōu)化的方式，利用 2#加氫裂化(180萬 t/a)、蠟油加氫(130萬 t/a)、2#柴油加氫(320萬 t/a)的低溫余熱，一部分給熱電部的除鹽水進(jìn)行換熱，一部分作為煉油部焦化氣分裝置的丙烯塔熱源。實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見表5，工藝流程見圖5。
表5 高溫?zé)崦剿到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.5 Technical parameters of high temperature heat medium water system
圖5 高溫?zé)崦剿到y(tǒng)工藝流程Fig.5 Process flow of high temperature heat medium water system
運(yùn)行中存在的問題為：煉油部新區(qū)熱媒水設(shè)計(jì)流量 585t/h，電部回水溫度為 55℃，運(yùn)行中熱電部由于除鹽水量下降、換熱器換熱效率降低等原因，導(dǎo)致熱媒水回水溫度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)(夏季高達(dá) 90℃)，系統(tǒng)取熱能力下降，熱量未能得到充分利用。
2 下一步擬采取的優(yōu)化節(jié)能措施
對天津公司低溫位熱阱進(jìn)行排查，100℃以下熱阱資源主要分布在熱電部、烷基化裝置及行管區(qū)，這3個區(qū)域是余熱資源利用的主要優(yōu)化方向。
2.1 新區(qū)煉油高溫?zé)崦剿到y(tǒng)
熱電部將現(xiàn)有熱媒水-除鹽水換熱器更換為高效換熱器，有效提高換熱效率；熱電部新增高溫?zé)崦剿畵Q熱器，增加除鹽水流量。實(shí)施后，熱媒水回水溫度降至 50℃，滿足煉油部被取熱裝置(2#加氫裂化、蠟油加氫、2#柴油加氫)工藝物料冷卻需要，同時(shí)增加熱媒水熱量輸出。
2.2 小范圍、局部裝置的優(yōu)化方向
利用現(xiàn)有的低溫?zé)崦剿到y(tǒng)，增加加熱爐煙氣與熱媒水換熱器、空氣與熱媒水換熱器，通過降低煙氣排煙溫度和提高空氣余熱溫度，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)岬睦谩Ｈ?1#焦化和 2#常減壓熱媒水系統(tǒng)，可以采取上述措施。
2.3 新建熱媒水管網(wǎng)
結(jié)合新建的 10萬 m3/h天然氣制氫裝置和280萬 t/a催化裂化裝置的低溫余熱，新建化工區(qū)域熱媒水管網(wǎng)，并與現(xiàn)有煉油熱媒水管網(wǎng)銜接，形成公司高溫?zé)崦剿芫W(wǎng)，實(shí)現(xiàn)熱電部、烷基化裝置及行管區(qū)3個熱阱的綜合優(yōu)化利用。
2.4 煉油部焦化-原油罐區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)
建議增加熱媒水與原油換熱器，提高原油付常減壓裝置溫度，回收焦化低溫?zé)帷?/p>
2.5 煉油部老區(qū)
2#常減壓裝置結(jié)合 500萬 t/a的擴(kuò)能改造，增加航煤-熱媒水換熱器和柴油-熱媒水換熱器，目的是增加熱源，減少外補(bǔ)蒸汽。
3 結(jié) 語
煉油企業(yè)低溫?zé)豳Y源豐富，優(yōu)化利用的關(guān)鍵在于合適的熱阱。短期內(nèi)，可在小范圍內(nèi)進(jìn)行局部的低溫?zé)嶷?如加熱爐煙氣、除鹽水)改造回收；長遠(yuǎn)看，還應(yīng)在更大更廣的范圍內(nèi)做好熱阱的利用，但相應(yīng)投資較大。此外，煉油老區(qū)裝置低溫?zé)崂每煽紤]采用溴化鋰熱泵產(chǎn)生 0.4MPa蒸汽用作溶劑再生裝置熱源。
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郭海東
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圖1 2#常減壓裝置和3#柴油加氫裝置低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig 1 Low temperature heat process flow of 2# atmospheric and vacuum distillation unit and 3# diesel oil hydrogenation unit
表1 2#常減壓裝置和 3#柴油加氫裝置低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters of low temperature heat system for 2# atmospheric and vacuum distillation unit and 3# diesel hydrogenation unit
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1.2 焦化-原油罐區(qū)低溫?zé)崂孟到y(tǒng)
煉油部老區(qū) 1#焦化裝置設(shè)計(jì)規(guī)模 100萬 t/a，與原油罐區(qū)相近，相距僅 200m，考慮利用焦化裝置的柴油、穩(wěn)定汽油、分餾塔頂循環(huán)油、蠟油等介質(zhì)對熱媒水進(jìn)行加熱，將 1#焦化裝置蒸汽伴熱和原油罐的維溫蒸汽改為熱水，進(jìn)行低溫?zé)峄厥绽谩?shí)際運(yùn)行參數(shù)見表2，工藝流程見圖2。
表2 焦化裝置和原油罐區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.2 Process parameters of low temperature heat system for coking unit and crude oil tank farm
圖2 焦化裝置和原油罐區(qū)低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig.2 Low temperature heat process flow of coking unit and crude oil tank farm
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圖3 污水汽提裝置凝結(jié)水熱量回收工藝流程Fig 3 Process flow of heat recovery from condensate in sewage stripping unit
表3 污水汽提裝置凝結(jié)水熱量回收系統(tǒng)工藝參數(shù)Tab.3 Process parameters of condensate heat recovery system in sewage stripping unit
1.4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)崂?/h3>
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圖4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)峁に嚵鞒蘁ig.4 Low temperature heat process flow of catalytic unit-gas fractionation unit
表4 催化裝置-氣體分餾裝置低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.4 Process parameters of low temperature heat system of catalytic unit-gas fractionation unit
1.5 新區(qū)煉油高溫?zé)崦剿到y(tǒng)
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表5 高溫?zé)崦剿到y(tǒng)工藝參數(shù)Tab.5 Technical parameters of high temperature heat medium water system
圖5 高溫?zé)崦剿到y(tǒng)工藝流程Fig.5 Process flow of high temperature heat medium water system
運(yùn)行中存在的問題為：煉油部新區(qū)熱媒水設(shè)計(jì)流量 585t/h，電部回水溫度為 55℃，運(yùn)行中熱電部由于除鹽水量下降、換熱器換熱效率降低等原因，導(dǎo)致熱媒水回水溫度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)(夏季高達(dá) 90℃)，系統(tǒng)取熱能力下降，熱量未能得到充分利用。
2 下一步擬采取的優(yōu)化節(jié)能措施
對天津公司低溫位熱阱進(jìn)行排查，100℃以下熱阱資源主要分布在熱電部、烷基化裝置及行管區(qū)，這3個區(qū)域是余熱資源利用的主要優(yōu)化方向。
2.1 新區(qū)煉油高溫?zé)崦剿到y(tǒng)
熱電部將現(xiàn)有熱媒水-除鹽水換熱器更換為高效換熱器，有效提高換熱效率；熱電部新增高溫?zé)崦剿畵Q熱器，增加除鹽水流量。實(shí)施后，熱媒水回水溫度降至 50℃，滿足煉油部被取熱裝置(2#加氫裂化、蠟油加氫、2#柴油加氫)工藝物料冷卻需要，同時(shí)增加熱媒水熱量輸出。
2.2 小范圍、局部裝置的優(yōu)化方向
利用現(xiàn)有的低溫?zé)崦剿到y(tǒng)，增加加熱爐煙氣與熱媒水換熱器、空氣與熱媒水換熱器，通過降低煙氣排煙溫度和提高空氣余熱溫度，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)岬睦谩Ｈ?1#焦化和 2#常減壓熱媒水系統(tǒng)，可以采取上述措施。
2.3 新建熱媒水管網(wǎng)
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2.4 煉油部焦化-原油罐區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)
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3 結(jié) 語
煉油企業(yè)低溫?zé)豳Y源豐富，優(yōu)化利用的關(guān)鍵在于合適的熱阱。短期內(nèi)，可在小范圍內(nèi)進(jìn)行局部的低溫?zé)嶷?如加熱爐煙氣、除鹽水)改造回收；長遠(yuǎn)看，還應(yīng)在更大更廣的范圍內(nèi)做好熱阱的利用，但相應(yīng)投資較大。此外，煉油老區(qū)裝置低溫?zé)崂每煽紤]采用溴化鋰熱泵產(chǎn)生 0.4MPa蒸汽用作溶劑再生裝置熱源。
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