PX裝置抽余液塔塔頂熱的深度利用

何光軍 王偉 胡畔(四川石化有限責任公司，四川 彭州 611930)

1 概述

中國石油四川石化有限責任公司生產三部PX裝置采用UOP工藝包，由SEI設計、中油七建施工，于2014年3月投產。

抽余液塔塔頂的低溫熱量比較多，且溫位較高，因此該部分低溫熱具有更高的利用價值[1]。原設計考慮到抽余液塔塔頂熱的回收利用，采取低溫熱水換熱器和空冷器串聯運行的方式，回收部分塔頂熱以增產低溫熱水，供公司其他裝置使用。

生產三部利用2018年裝置大檢修契機，對抽余液塔塔頂換熱設備進行改造，通過增設一組低溫熱水換熱器，進一步利用抽余液塔塔頂熱、提高PX裝置余熱輸出、減少抽余液塔空冷器負荷[2]，降低PX裝置的綜合能耗。

2 改造前運行情況及問題

抽余液塔是PX裝置主要的精餾塔設備之一，設計塔頂壓力0.029MPa，設計塔頂溫度147℃，設計塔頂氣質量流量654t/h，塔頂氣含有大量的低溫余熱。故抽余液塔的設計通?？紤]在其塔頂設置塔頂氣/低溫熱水換熱器，對抽余液塔頂氣進行冷卻的同時，生產低溫熱水，供其他裝置使用。四川石化公司生產三部PX裝置于2014年原始開工后，抽余液塔頂即開始生產低溫熱水。生產出的低溫熱水送往四川石化公司公用工程部門，通過公用工程部門的協調、調配，送往需要低溫熱水的其他部門和裝置，從而發揮出煉化一體化企業公用工程互聯互供的優勢。

2.1 改造前的工藝流程

改造前，抽余液塔頂氣進入抽余液塔頂/低溫熱水換熱器E-6012A/B殼程，給管程的低溫熱水加熱，而后進入抽余液塔空冷器EA-6001，冷凝后流入抽余液塔回流罐。改造前工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前工藝流程示意圖

2.2 操作中存在的問題

按照設計，抽余液塔頂/低溫熱水換熱器E-6012A/B可將流量為1450t/h的70℃低溫熱水加熱至95℃。

但因2014年至2018年間，四川石化公司全廠實際使用低溫熱水的裝置較少，低溫熱資源利用率低，E-6012A/B管程低溫熱水實際流量長期維持在1200t/h左右，且入口溫度高達92℃，偏離設計數據較遠，抽余液塔的實際操作遇到了以下3方面的問題：(1)由于E-6012A/B取熱不足，為保障抽余液塔的正常操作，抽余液塔空冷器EA-6001需要高負荷運行。16臺空冷器電機全部長時間、高負荷工作，耗電量較大，且因缺少備用冗余造成檢修困難；(2)夏季氣溫高時，EA-6001空冷電機全部滿負荷運行，仍不能滿足工藝要求，故需要使用噴淋水裝置，對空冷翅片進行噴淋輔助冷卻。但此操作既浪費了生產水，又加速了空冷翅片的老化；(3)空冷器受天氣的影響較大，發生降雨特別是夏季暴雨時，抽余液塔回流溫度、塔壓等關鍵參數會發生較大變化，繼而造成抽余液塔的大幅波動，導致PX產品不合格。

3 具體應對措施

改造前抽余液塔運行中存在問題的根本原因，是低溫熱水在抽余液塔塔頂取熱不足，造成抽余液塔塔頂氣冷卻設備運行狀態較原設計發生較大的偏離，抽余液塔塔頂余熱沒有得到充分的利用。為徹底解決抽余液塔頂余熱“沒人用”“帶不走”的問題，四川石化公司及生產三部進行了深入研究，預備采取設備改造和工藝優化相結合的方式進行處理。

首先，對抽余液塔頂可利用的余熱進行計算，結合裝置運行和操作實際，確定抽余液塔頂可利用的余熱總量。其次，根據余熱總量及抽余液塔頂氣/低溫熱水換熱器換熱參數等，確定抽余液塔頂設備改造的方案。最后，對改造后的抽余液塔進行工藝優化，逐漸摸索并固化其在新的操作條件下的操作參數，在穩定塔操作的同時，穩定增產低溫熱水。

3.1 提高低溫熱水使用量

四川石化公司根據生產三部PX裝置抽余液塔運行情況和公司公用工程實際狀況，采取兩個方面的措施提高低溫熱水使用量：(1)將四川石化公司生產四部MTBE裝置的2臺精餾塔塔底熱源由0.4MPa蒸汽改為低溫熱水；(2)將四川石化公司生產六部乙二醇裝置的1組4.0MPa蒸汽換熱器改為低溫熱水換熱器。

通過以上措施，增加公用工程低溫熱水的使用總量，同時，減少公用工程0.4MPa蒸汽和4.0MPa蒸汽的消耗，起到節能降耗的作用。

3.2 增設抽余液塔頂/低溫熱水換熱器

四川石化公司生產三部利用2018年大檢修契機，根據現場設備、管線布置的實際情況，科學設計、合理施工，在抽余液塔頂增設2#抽余液塔頂/熱水換熱器E-6015A/B，布置在原抽余液塔頂/熱水換熱器E-6012A/B之后，與抽余液塔空冷器EA-6001并聯布置，在增產低溫熱水的同時，實現對抽余液塔頂余熱的深度利用。改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程示意圖

3.3 操作優化

改造后，生產三部加強對抽余液塔頂低溫熱水各項參數的監控，不斷探索新工況下抽余液塔的最優操作參數，確保操作穩定；同時積極與四川石化公司公用工程部門協調，保持低溫熱水流量和溫度的穩定。

4 改造后的運行情況

經2018年大檢修改造至今，抽余液塔操作總體向好，塔頂低溫熱水產量明顯增加，塔頂余熱得到充分的利用。由于塔頂余熱大多被抽余液塔頂氣/低溫熱水換熱器取走，塔頂空冷器不再需要大負荷運行，一般情況下只需啟動幾臺空冷器參與工藝輔助調整，這使抽余液塔的操作穩定性得到大幅加強，抽余液塔受天氣變化的影響減小。同時，增產的低溫熱水作為替代熱源，供四川石化公司其他部門和裝置使用，起到了很好的節能降耗的作用。

4.1 參數對比

改造和操作優化后，抽余液塔頂低溫熱水產量大幅增加，空冷器負荷大幅降低。改造前后參數對比見表1。

表1 改造前后相關參數對比

可以看出，經過改造和操作優化，抽余液塔頂低溫熱水流量顯著增加，低溫熱水入口、出口溫度貼近設計值，抽余液塔頂余熱大部分被低溫熱水帶走，得到充分利用；由于抽余液塔頂空冷器運行臺數大幅減少，抽余液塔運行更穩定、更節能。

4.2 操作情況

改造后抽余液塔運行平穩，氣溫變化對抽余液塔的操作影響明顯減小，即使暴雨也不會造成大幅波動，避免PX產品不合格造成的經濟損失。

4.3 經濟效益

抽余液塔塔頂熱的深度利用，經濟效益明顯提升，如下：(1)生產四部MTBE裝置2臺精餾塔塔底熱源由0.4MPa蒸汽改為低溫熱水，節約0.4MPa蒸汽20t/h，節約費用2604萬元/年；(2)生產六部乙二醇裝置1組蒸汽換熱器改為低溫熱水換熱器，節約4.0MPa蒸汽13t/h，節約費用1956萬元/年；(3)抽余液塔空冷器EA-6001停運10臺，每臺空冷風機功率為37kW，按目前運行數據計算，每年可節約電耗312萬kW·h、節約電費187萬元/年。根據低溫熱水綜合利用計算，PX裝置綜合能耗顯著降低。實現綜合經濟效益總計4747萬元/年。

5 結語

通過增設低溫熱水換熱器、提高低溫熱水流量，可深度利用抽余液塔塔頂熱，經濟效益明顯提升，促進煉化一體化企業公用工程互聯互供優勢充分發揮的同時，增強抽余液塔運行穩定性、降低PX裝置綜合能耗、促進PX裝置的長周期運行和效益最大化，值得在同類裝置中廣泛推廣應用。