探索胺液再生系統的節能措施

孫傳亮，李寅鵬，崔同祥

探索胺液再生系統的節能措施

孫傳亮，李寅鵬，崔同祥

（大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600）

探索胺液再生系統的節能措施，從節省蒸汽消耗、合理分配系統負荷、降低循環量、減少電耗等方面進行研究，建立胺液再生系統的系列提質增效管控方案。相比原運行方式，每年可降低蒸汽消耗53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節約生產成本約450萬元。

胺液再生；節省蒸汽；負荷分配；減少電耗

胺液再生系統作為煉廠加氫裝置脫H2S吸收劑供應以及硫磺回收裝置H2S原料供應之間的橋梁紐帶，在我國加大污染防治力度、持續改善生態環境、提高生態文明建設中發揮的作用愈加突出。然而，胺液再生系統是煉廠能耗的大戶，在煉廠開展提質增效工作中，降低胺液再生系統能耗的研究，具有重要的現實意義。本文以對某煉廠胺液再生系統進行系列節能調整為例，通過對節省蒸汽消耗、合理分配系統負荷、降低循環量、減少電耗等方面的嘗試，探索出胺液再生系統的節能措施，制定出胺液再生系統的提質增效管控方案。通過系列調整管控，每年可以降低蒸汽消耗53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節約生產成本約450萬元[1]。

1 胺液再生系統質量指標與基本流程

1.1 質量指標

該煉廠加氫型胺液再生系統，由一套處理能力350 t·h-1大再生單元、兩套260 t·h-1小再生單元組成，采用三塔并聯工藝，根據胺液負荷可實行單塔、雙塔、三塔操作，胺液為質量分數25%～30%的MDEA溶液，日常胺液循環量約550 t·h-1，采用“一套大再生單元+一套小再生單元”的運行方式。3套胺液再生單元共同處理由重油加氫等加氫裝置以及硫磺回收裝置尾氣吸收單元送來的富胺液，采用0.35 MPa蒸汽汽提再生的方式，脫除H2S后貧胺液再返回各用戶使用[1]。為確保該煉廠貧胺液用戶的吸收效果，常規貧胺液工藝指標為貧液中H2S小于4 g·L-1；硫磺裝置尾氣吸收單元對精貧液質量要求較高，工藝指標為小于2 g·L-1，高于此指標硫磺煙氣外排SO2將大幅上升，精貧液一般來自大再生單元底部抽出。

1.2 基本流程

胺液再生系統基本流程為：自上游胺液用戶來的富胺液，分別輸送至大再生單元（7800）和小再生單元（7000）。7800單元塔底抽出精貧液，經過貧/富胺液換熱器、空冷器（A7801E/F）冷卻至45 ℃以下，由貧胺液泵送至硫磺裝置尾氣吸收單元，多余的部分并入常規貧液進貧胺罐（V7003）。再生塔第21板側線抽出常規貧液，送入貧胺罐（V7003）。進入7000單元的富胺液可至兩套互為備用的再生塔，再生塔I（T-7001）底貧胺液入貧/富胺換熱器、海水冷卻器冷卻至40 ℃，進入貧胺罐（V7003）。再生塔Ⅱ（T-7002）流程與T7001相同僅位號不同。貧胺液從貧胺罐（V7003）經貧胺液外送泵（P7002A-E），送至各用戶使用。胺液再生單元的流程見圖1。

圖1 胺液再生系統基本流程圖

2 胺液再生系統的能耗組成

胺液再生系統的能耗組成見圖2。由圖2可以看出，在胺液再生系統的能耗組成中，占比較大的依次為蒸汽（86%）（凝結水為蒸汽使用后的凝液）、電耗（4%）。由于能耗的高低與裝置負荷正相關，因此降低胺液再生系統的蒸汽消耗、電耗、裝置負荷即胺液的循環量，對于胺液再生系統的節能具有重要意義[2]。

圖2 胺液再生系統能耗組成圖

3 胺液再生系統的節能措施

3.1 節省胺液再生蒸汽消耗

胺液再生單元蒸汽優化瓶頸在于貧胺液的質量，隨著蒸汽用量的減少，貧胺液中硫化氫含量會持續升高，因此在摸排過程中要確保硫磺裝置外排煙氣達標、各貧胺液用戶吸收效果良好。采用逐步降低噸汽比（每噸胺液的耗蒸汽量）、定時對貧胺液化驗分析并持續跟蹤硫磺煙氣和下游用戶反饋情況的方式，對蒸汽用量極限值進行摸排，結果見表1、表2。

表1 大再生單元不同噸汽比與胺液品質明細表

表2 小再生單元不同噸汽比與胺液品質明細表

由表1可以看出，在保持塔頂壓力80 kPa不變的條件下，大再生單元當塔底溫度小于121.5 ℃時，再繼續降低蒸汽，貧胺液中H2S質量濃度會大幅度上升，此時塔底精貧液中H2S質量濃度為1.99 g·L-1，中部抽出貧液為5.06 g·L-1。以大再生單元循環量320 t·h-1計算，優化后每年可節省蒸汽14 016 t。

由表2可以看出，在保持塔頂壓力80 kPa不變的條件下，小再生單元當塔頂溫度小于100 ℃時，再繼續降低蒸汽，貧胺液中H2S質量濃度會大幅度上升，此時塔底貧液中H2S質量濃度為2.44 g·L-1，混合后外送貧胺液用戶中H2S為3.56 g·L-1。以小再生單元循環量230 t·h-1計算[3]，優化后每年可節省蒸汽10 512 t。

3.2 合理分配胺液再生系統負荷

為探究大再生單元中部抽出、底部抽出各自的耗汽量，將大再生單元全部改為底部抽出，耗汽量與正常生產期間的對比見表3。為探究由小再生單元供硫磺裝置尾氣吸收用貧胺液的耗汽量，由于兩套小再生單元沒有由塔底出料直供硫磺裝置尾氣單元的流程，需采取“兩套小再生運行、停運大再生單元”的運行方式，將大再生單元停工并將系統內貧胺液全部提高品質至尾氣吸收使用的最低要求，耗汽量與正常生產期間的對比見表4。

表3 大再生單元不同運行方式與胺液品質明細表

由表3可以看出，大再生單元停用中部抽出、全部底部抽出時，滿足胺液用戶吸收效果的最小噸汽比約131 kg·t-1。由此可以分析出，在中部抽出和底部抽出量相同的工況，底部抽出用噸汽比約為131 kg·t-1，中部抽出用噸汽比約51 kg·t-1。

表4 小再生單元不同運行方式與胺液品質明細表

由表4可以得知，小再生單元的最小噸汽比約61 kg·t-1。由于兩套小再生單元沒有由塔底出料直供硫磺裝置尾氣單元的流程，若采取“兩套小再生運行、停運大再生單元”的運行方式，需將噸汽比提升至107 kg·t-1。

因此，采取“大再生單元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生單元”的運行方式方式，為該煉廠加氫型胺液再生系統最節能的運行方式[4]。大再生單元底部、中部抽出單列設計最大能力均為200 t·h-1，硫磺回收裝置尾氣吸收單元的精貧液最小用量為100 t·h-1，以當前胺液再生系統循環量550 t·h-1為例，分配方式為大再生單元 320 t·h-1（中部抽出200 t·h-1，底部抽出120 t·h-1），小再生單元230 t·h-1。此方式相比大再生單元滿負荷運行、小再生單元滿負荷運行的方式，每年蒸汽消耗可分別降低18 396、2 628 t[5]。

3.3 降低胺液系統循環量

硫磺裝置尾氣吸收單元產生的半貧液約為 100 t·h-1，經化驗分析后其中H2S質量濃度約為 6 g·L-1，與貧胺液混合后滿足重油加氫裝置貧胺液質量要求。因此將此半貧液直接由硫磺裝置尾氣吸收單元送往重油加氫裝置[6]，與胺液再生系統來的貧胺液混合后進入高壓脫硫塔（C-01）使用，可將胺液再生系統的循環量由550 t·h-1降至500 t·h-1以下，每年可節省蒸汽26 718 t[7]。

3.4 減少胺液再生系統電耗

可視外送貧胺液溫度、環境溫度變化，及時調整貧胺液循環水換熱器（E7804C/D）、硫磺裝置尾氣吸收單元貧胺液循環水換熱器（E7203/E7910）及貧胺液海水冷卻器（E7205/E7913）的水流量，將大再生單元空冷器（A7801E/F）控制為“冬季停運、春秋季開一臺、夏季開兩臺”的運行方式。相比原運行方式，每年可降低電耗216 000 kW·h[8]。

胺液再生系統外送貧胺液泵（P7002A/B/C/D/E）共5臺，其中P7002A/B/C設計流量為330 t·h-1、功率為110 kW，P7002D/E設計流量為385 t·h-1、功率為132 kW。因此，可視胺液系統的循環量，選擇不同的運行方式。當循環量高于650 t·h-1時，采用P7002A/B/C一臺+P7002D/E一臺的運行方式；當低于650 t·h-1時，采用P7002 A/B/C運轉兩臺的方式[9]。相比原運行方式，每年可降低電耗192 720 kW·h。

富液進料泵（P7006A/B）額定出口流量 650 t·h-1，通過最小回流閥（FIC7018）控制出口流量，原設定出口流量600 t·h-1，回流閥開度較大；鑒于目前循環量為550 t·h-1，機泵設計最小出口流量為350 t·h-1，改設定出口流量400 t·h-1，回流閥全關，年度可節省電耗約44 166 kW·h。

4 結 論

經過對胺液再生系統的節能措施探索，形成胺液再生系統提質增效管控方案，具體如下：

1）日常生產時胺液再生系統的蒸汽使用，以“大再生單元塔底溫度大于121.5 ℃、小再生單元塔頂溫度大于100 ℃”的下限控制，及時根據貧富胺液化驗結果調整蒸汽用量。

2）根據胺液系統循環量，采取“大再生單元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生單元”的運行方式，即以“大再生單元負荷320 t·h-1（底部出料120 t·h-1），其余送至小再生單元”為原則進行負荷分配。

3）硫磺裝置尾氣吸收單元半貧液送至重油加氫裝置使用后，可將胺液系統循環量由550 t·h-1降低至500 t·h-1以下[10]。

4）視胺液系統循環量，當高于650 t·h-1時，采用P7002A/B/C一臺+P7002D/E一臺的方式運行；當低于650 t·h-1時，采用P7002 A/B/C運轉兩臺的方式。

5）及時調整貧胺液冷卻用的循環水及海水流量，將大再生單元空冷器（A7801E/F）控制為“冬季停運、春秋季開一臺、夏季開兩臺”的運行方式。

6）綜合以上措施，胺液系統優化后每年可以降低蒸汽53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節約生產成本約450萬元。

［1］崔同祥. 胺液再生系統存在的問題及解決辦法[J].硫酸工業，2019 （4）：28-30.

［2］楊勁，匡曉輝，蔡國球，等. 胺液再生裝置節能工藝研究[J]. 煉油技術與工程，2015，45（9）：19-23.

［3］譚霞.溶劑再生流程的工藝設計[J]. 廣東化工，2016（9）：198-200.

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［6］張寧峰.MDEA脫硫胺液發泡原因分析及對策[J]. 石油化工應用， 2020，39（3）：116-118.

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［8］朱自新，孫寧飛. 溶劑再生裝置操作異常波動分析及對策[J]. 石油煉制與化工，2020（4）：50-53.

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［10］韓會亮，袁亮. 煉廠蒸汽管網優化改造與成效[J]. 遼寧化工， 2020，49（2）：78-81

Study on the Energy-saving methods for the Methyldiethanolamine Solution Regeneration System

,,,

（Dalian West Pacific Petrochemical Co., Ltd., Dalian Liaoning 116600, China）

The energy-saving methods for the methyldiethanolamine solution regeneration system was studied from saving steam consumption, rationally distributing system load, decreasing circulation volume, reducing power consumption and other perspectives, a management plan with high quality and efficiency for the methyldiethanolamine solution regeneration system was established. Compared to the original operating mode, annual steam consumption, annual power consumption and annual production cost were reduced by 53 874 t, 452 886 kW·h and 4.5 million Yuan, respectively.

Methyldiethanolamine solution regeneration; Steam saving; Distributing load; Power consumption reduction

2021-05-17

孫傳亮（1993-），男，蒙古族，遼寧省朝陽市人，初級工程師，2016年畢業于大連理工大學應用化學專業，從事硫磺回收裝置生產管理工作。

TQ050.7

A

1004-0935（2021）12-1908-04