芳烃联合装置节能改造

于 涛

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300270)

芳烃联合装置节能改造

于 涛

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300270)

对中国石油化工股份有限公司天津分公司2#芳烃联合装置开展的节能改造工作进行了综述，介绍了改造方案与实施效果。经过改造，该装置单位能耗逐年降低，提高了装置的技术经济水平，也为同类装置提供了改造思路。

芳烃 节能 改造

中国石油化工股份有限公司天津分公司(以下简称天津分公司)2#芳烃联合装置由预加氢、连续重整、抽提、二甲苯精馏、歧化、吸附分离及异构化单元组成。该装置采用美国环球油品公司(UOP)的专利技术，以直馏石脑油和加氢裂化石脑油为原料，生产对二甲苯、混合二甲苯及苯。装置于2000年10月建成投产，生产254 kt/a对二甲苯和50.4 kt/a混合二甲苯。2004年装置进行了扩能改造，其中重整单元处理量由600 kt/a扩大到800 kt/a，对二甲苯产能由254 kt/a提高到304 kt/a。自装置建成投产后，开展了一系列节能改造工作，装置的能耗逐年降低，综合竞争能力不断提高。

1 芳烃联合装置能量利用情况分析

芳烃联合装置为典型的炼化联合装置，包括7个工艺子单元、公用工程系统与储运系统，全装置热源、热阱温位分布广泛，温度涵盖范围从常温到500 ℃，但各单元间热源、热阱分布不均衡，大部分物流换热温差都远高于最优值，部分换热回收仅仅局限在装置内部，造成能源在量和质两方面的浪费。

能源利用的3个原则是：有效、充分、综合。“有效”是指尽量减少能量的不可逆损失；“充分”是指尽量减少损失；“综合”是指多种能量综合利用。实现上述原则需要从以下几个方面着手：

(1)按量、按质供能，能源的温度及等级合理匹配，简单讲就是不要用高温热源去加热一个低温热阱。按照此原则分析，罐区内部分储罐伴热系统采用1.0 MPa蒸汽伴热；吸附分离装置成品塔C-604塔底操作温度为162 ℃，而采用的塔底热源为3.5 MPa蒸汽。因此装置存在用高温热源去加热低温热阱的不合理情况，需要改造。

(2)多次利用能量，实现能量的梯次利用。按照温位递增的原则取热，如果不加区分地并联取热，必将造成换热最终温度低，可用热阱数量减少，“高热低用、低热无用”的现象。装置内配备了热力站系统，对3.5 MPa蒸汽、1.0 MPa蒸汽等各梯度的蒸汽冷凝液分级闪蒸，闪蒸出来的蒸汽再并入管网内使用，但0.4 MPa蒸汽的冷凝液外送温度达到130 ℃，仍有可利用的空间。

(3)适当减少过程的推动力，避免因为追求较小的设备投资而采用较大的传热温差，从而造成全局利益的损失。重整装置、歧化装置反应系统进出料换热器E-201、E-501，装置建设时为减少投资，采用的是技术较为落后的立式换热器，其热端温差分别高达59，57 K，不充分换热后反应系统进料还需加热炉进一步加热，而反应出口未回收的热量经空冷冷却白白浪费掉。同样预加氢进出料换热器也存在换热效率偏低的情况。

(4)减少能源流失点，堵塞漏洞。诸如装置蒸汽疏水器直排、加热炉系统漏风、保温保冷不完善等情况都可纳入此类范围，重点通过日常维护消除损失。

(5)余热充分回收利用，热、电的合供与转化等。芳烃联合装置内有大量的低温热源(见表1)，但由于此部分热源品质较低，装置设计时没有比较理想的利用方式。近年来中国石油化工股份有限公司各下属企业在低温热利用方面做了大量的工作，比较典型的如海南炼油化工有限公司芳烃装置的利用低温热发电模式、镇海炼化分公司芳烃装置的低品质蒸汽外供模式，均取得了比较明显的节能效果，未来天津分公司也会开展相关工作。

表1 装置内低温热源统计

2 装置节能改造的具体实践

基于前述分析，在装置节能改造项目的策划及实践中，广大工程技术人员按照三环节能源结构把系统按其能源在过程中的变化和功能分为3个环节或子系统，即转换子系统、工艺利用子系统、回收利用子系统[1]。针对3个环节能源的优化潜力，从装置换热网络优化、新型节能设备、高效塔盘的使用、能级的梯次利用等方面开展了一系列的节能改造工作。

2.1高效缠绕管式换热器的应用

2012年2#芳烃联合装置的重整进料换热器E-201、歧化装置进料换热器E-501，由立式换热器更换为高效缠绕式换热器。

2.1.1 重整进料换热器E-201

热端温差由改造前的59 K降低为37.5 K，热端出口温度由原来的115 ℃变为105 ℃，冷端出口温度由431 ℃变为452.5 ℃。热负荷由原来的36.8 MW增至39.1 MW，重整产物空冷器A-201负荷由原来的12.3 MW减少至9.7 MW，重整进料加热炉F-201负荷由原来的11.3 MW减少到8.7 MW。

2.1.2 歧化进料换热器E-501

热端温差由改造前的57 K降低为30 K。热端出口温度由原来的138 ℃变为120 ℃，冷端出口温度由388 ℃变为415 ℃。热负荷由36.6 MW变为42.5 MW，歧化产物空冷器A-501负荷由原来的9.95 MW变为7.55 MW，歧化进料加热炉F-501辐射段负荷由原来的4.4 MW减少到1.8 MW。

2.2装置换热网络优化

2.2.1 预加氢部分

2004年装置扩能改造时，为降低投资，预加氢反应器进出料换热器E-101没有改动，面积偏小，预加氢进料经换热后温度偏低，导致反应加热炉F-101热负荷较大。2012年改造时将预加氢进料换热器E-101A/B由BES800更换为BFU1200，换热面积增大454 m2，E101C～F不更换。改造后E-101换热量由3.6×107kJ/h增至3.9×107kJ/h，可多回收热量0.3×107kJ/h。加热炉入口温度由240.1 ℃提高至244.8 ℃，实际更换后换热器热端温差由原来的50 K降低为目前的39 K，F-101进料温度提高约7 K。燃料气用量平均150 m3/h，与改造之前相比降低约40 m3/h。以年产304.2 kt对二甲苯计算，估计能耗(标油)降低1.5 kg/t。

2.2.2 歧化部分

原设计中甲苯塔塔顶大部分物料作为苯塔重沸器热源，但仍有少部分热量没有得到充分利用，采用空冷器冷却，苯塔塔底物料直接进入甲苯塔。于2012年对换热流程进行了下列改造。

(1)增加歧化汽提塔进料/甲苯塔塔顶换热器E-559

新增1台歧化汽提塔进料/甲苯塔顶换热器E-559用于回收甲苯塔塔顶热量。歧化汽提塔进料先进入歧化汽提塔进料换热器E-503，与经甲苯塔进料换热后的歧化汽提塔底物料换热，然后进入E-559与甲苯塔顶油气进行换热，之后进入歧化汽提塔。

(2)增加歧化汽提塔塔底/甲苯塔进料换热器E-560A～C

新增歧化汽提塔塔底/甲苯塔进料换热器E-560，共3台，串联操作。歧化汽提塔塔底物料先进入E-560与甲苯塔进料换热，加热甲苯塔进料至接近泡点温度，以减少甲苯再沸器蒸汽用量，然后再进入E-503与歧化汽提塔进料换热。

通过增加E-559和E-560，甲苯塔的进料温度由原来的144 ℃提高到了192 ℃，塔底再沸器流量减少3.3 t/h，能耗(标油)降低6.1 kg /t，C-501进料温度从原来的138 ℃提到到了153 ℃。

2.3高效塔盘的应用

委托南京凯宁化工装备有限公司对2#芳烃联合装置中存在操作困难和能耗偏高的塔系进行了分析，该公司提出了建议性改造方案，通过更换高效塔盘，进行以下改进：

(1)通过提高塔盘效率，降低塔回流比，克服相应塔系塔底/塔顶冷换设备能力不足缺陷；

(2)提高产品质量；

(3)降低塔系能耗。

2.3.1 重整油塔C203改造

将原普通浮阀塔板改造为带鼓泡促进器的复合孔微型阀高效塔板，塔板由50层增加到58层；降液管改造为多折边倾斜降液管，塔顶回流口增加虚拟降液管；在单、双溢流塔盘转换位置处设计导流管，在21层下方的受液盘设置引流管，把单溢流降液管中的液相引到双溢流中心受液盘处；进料口处设气液双相分布器。

2.3.2 抽提系统改造

抽提塔C301通过改造轻相上升管，保证上升管流出的轻相在筛孔塔盘上均匀分布，将原来的4 mm筛孔塔盘改造为2 mm的不锈钢筛孔塔盘，以达到较好的传质效果；在塔顶重相进口处增设排管式分布器，使得重相入塔后均匀分布；改造轻相(芳烃进料)入口分布器，使得自该分布器流出的轻相物流与由上升管流至塔板上的轻相物流方向一致。

将汽提塔C303、回收塔C304的原降液管改造为多折边倾斜降液管，普通浮阀塔板改造为带鼓泡促进器的复合孔微型阀高效塔板，塔顶回流，增加虚拟降液管，改造现有的进料分器。

实际改造后节约3.5 MPa蒸汽0.92 t/h，综合能耗(标油)降低2.24 kg/t，每年可获得经济效益139万元。

2.4装置余热回收

2011年将装置罐区伴热热源由1.0 MPa蒸汽改为装置内的采暖水。该项目于2011年11月29日完工并投入运行，1.0 MPa蒸汽使用量下降了2.6 t/h，达到了降低蒸汽消耗的预期效果。

2014年通过改造利用装置内的蒸汽凝结水(0.34 MPa，135～148 ℃,60 t/h)的余热，加热增设在F-201～204炉燃烧器上的空气预热器，使进入炉膛的空气被加热，空气经预热器预热后，温度由5 ℃升至70 ℃后进燃烧器，可节约燃料天然气52.64 m3/h。

3 结语

经过不断的节能改造，芳烃联合装置的运行能耗(标油)由开工初期的800～1 000 kg/t降低到了680 kg/t左右。实际运行数据远低于装置的设计能耗，节能效果显著，装置竞争能力逐步加强。上述改造也为同类装置的节能改造提供了思路。

[1] 陈步宁，华贲，邓颂九.能量综合和工艺同时优化的经济学方法[J].华南理工大学学报(自然科学版),1996,24(2)：19-24.

StudyofEnergy-savingReformationofAromaticsComplex

Yu Tao

(SINOPECTianjinCompany,Tianjin300270)

This paper reviewed the energy-saving reformation of 2#aromatics complex of SINOPEC Tianjin Petrochemical Company,and introduced the reconstruction scheme and final effect.The running results showed that the unit energy-consumption was reduced year by year,and the technical and economic level of the complex was improved obviously.The reformation provided guidance for plants of the same kind.

aromatics,energy-saving,reformation

2017-06-15。

于涛，男，1996年毕业于天津大学有机化工专业，高级工程师，目前主要从事芳烃装置技术管理工作。

1674-1099 (2017)04-0014-03

：TE624.47

： A