新技术、新工艺在气体分馏装置的应用探讨

盛健祥 苏忠厚 魏永华

摘要：本文主要针对油田炼油厂600kt/a气体分馏装置在实际应用热泵流程、铝多孔表面冷凝-蒸发器等相关节能措施后，使得炼油厂生产设备能耗得到了大幅度降低。与此同时还对该炼油厂使用的新工艺、新技术的特点以及相应的实施效果进行了介绍。在实际应用基础上充分证明了油田炼油厂应用新技术、新工艺具有非常重要的现实意义。

关键词：炼油厂；蒸馏设备；应用分析

引言

某油田炼油厂为了进一步提升生产作业效率建设了600kt/a气体分馏装置，该装置内部的丙烯塔系统采用了节流膨胀开式热泵流程，该业务流程主要是以塔底丙烷为工质，其余塔顶定期进行热交换主要是通过节流阀的降温降压来完成，与此同时还能实现对丙烯低温热能的回收，而通过使用压缩机在系统中适当的是加了高品位热能后使其返回塔底重新作为热源使用。该装置实现了对能源的合理利用，与常规的热泵流程相比较，能耗得到了大幅度降低，目前在国内同类装置中处于领先水平。

1 新工艺新技术的应用

1.1 热泵流程在丙烯塔系统中的应用

热泵流程主要是针对塔顶以及塔底温差相对较小的分馏系统进行应用，通过热泵流程的应用能够降低温位热经过热变后转化成高温热位，整个转变过程能够实现较少能量消耗来获取较多的可利用热量。鉴于此，将热泵流程应用到丙烯塔上非常合理。目前，热泵流程在我国气体分馏装置中的应用多数都集中在丙烷-丙烯馏分分离，问下都可以采用开路压缩式流程，在整个过程中塔顶以及塔底的产品都可以作为压缩工质。

该炼化厂主要是利用塔底丙烷为工质，与此同时采用了开式的热泵流程，丙烯塔塔底处于高温状态的丙烷再经过节流控制阀后产生绝热膨胀，将自身能量吸收后使得温度以及压力降低，这样就能实现与塔顶处于低温位热能的丙烯完成热交换，而整个热交换过程是在换热器-冷凝蒸发器能进行，丙烷通过吸收丙烯热量从原来的液态逐渐转变为气态，然后通过外界施加的高品位热能作用返回到塔底重新作为加热源进行重复利用；而丙烯在完成换热后从气态逐渐冷凝为液态，然后通过回流泵输送到塔顶来完成精馏过程。通过上述过程实现了充分利用低温热源为高温物质进行加热的目的，与此同时还实现了冷却器与重沸器的结合，不仅节约了大量的投资成本，而且也使得整个装置的能耗实现了大幅度下降，进一步节约了炼油厂生产作业成本。根据相关统计该煉油厂在充分利用热泵流程后是的冷却水的消耗量减少到了原来的25%左右；实现了热能节约80%，整个装置的能耗下降了40%左右[1]。

1.2 微分浮阀塔板在装置中的应用

1.2.1 微分浮阀的特点

（1）在微分浮阀的塔顶位置开一个小孔，这样就能实现对浮阀上传质空间的充分利用，从而能促进具体实现更加均匀的分散，也进一步促进了气液两相进行充分接触。

（2）针对系统局部同步应用具有导向作用的微分浮阀能够使塔板上的液面梯度以及液体滞止区得到有效减少，甚至能够实现消除，由此就能进一步提升鼓泡的均分度以及实际的分类效果，有效提升了装置的处理能力。

（3）为了进一步提升鼓泡的均匀度充分利用了鼓泡促进器，由此也使得气体的分布更加均匀，使得塔板的处理能力得到了有效提升，也进一步提升了传质效率。

（4）针对进降液管进行了合理的改进，从而使得鼓泡区的面积得到了进一步增加。

1.2.2 微分浮阀的应用

该炼油厂在建设分流装置的时候在其丙烯塔上应用了微分浮阀、四溢流塔板以及特殊的降液管，从而使得整个丙烯塔同样得到了有效提升，与原有的普通F1浮阀相比较高度降低了0.8米左右，但是塔板效率提升了10%左右；而且总塔板数也降低了十层，使得整体设备投资成本实现了大幅降低。

2 热泵流程精馏与常规流程操作操作、能耗比较

2.1 操作条件比较

该炼油厂目前共有两套气体分馏装置，在上世纪90年代末投产建成了第1套气体分馏装置，该装置主要采用的是常规流程，主要使用的原料为催化裂化装置、催化裂解装置在生产过程中脱硫后产生的液态烃产品，该气体分馏装置设计能力达到了150kt/a；而第2套设备与本世纪初投产建成，主要采用的是热泵流程，请注意原料主要来自于常压重油裂解中日生产的异丁烯然后，再经过精馏装置脱硫后产生的液态氢，该气体分馏装置设计能力达到了600kt/a；第2套投产设备采用的是新工艺、新技术，整套分流装置工艺操作以及相关的设备规格参数都发生了巨大改变[2]。

2.2 能耗比较

由于设计能力600kt/a的气体分馏装置采用的是新技术新工艺，而且还使用了多项节能措施。首先，该气体分馏装置实现了对蒸汽的逐级利用，从而达到了利用低温位热能位高位气体加热的目的，从而极大的削减了高品位蒸汽而使用量。另外，主要使用了蒸汽背压透平带动压缩机，这样就能在复合但实际变化变化可以实现压缩机的合理调整，针对装置负荷低的状况，可以适当降低汽轮机的转速，从而实现了对真气消耗的有效节约；此外，针对空冷器使用了变频调速电机，这样就能随着气候的不断变化来对空冷器的风机进行合理调节，从而实现了节约电能消耗的目的。通过上述几种节能措施的应用使得气体分馏装置整体的能耗实现了大幅度降低。与第1套投产的设计能力为150kt/a气体分馏装置相比较整体能耗下降了12%左右，节能效果非常明显。

3 结论

（1）与常规流程丙烯塔系统比较，热泵流程新工艺实施效果非常明显。使得整套装置冷却水的消耗量减少了75%。

（2）在热泵流程丙烯塔中应用了微分浮阀，从而使着丙烯塔的塔径缩小了0.8米，实现了整体设备投资成本的削减，而且由于新丙烯塔通量得到有效提升，使得整个装置的处置能力得到了极大的提升。

（3）新投产气体分馏装置实现了蒸汽的逐级利用，对低位热量进行了有效利用，从而使得高品位蒸汽的使用量得到了有效控制，实现了较好的节能效果。

参考文献

[1]蒋云龙. 解决气体分馏装置脱碳五塔塔底再沸器结焦的一种可行的方法[J]. 中国新技术新产品，2012（12）：145-146.

[2]钱伯章. 炼油技术发展新趋向（下）——1993年NPRA年会论文综述[J]. 当代石油石化，1993（12）：12-20.

作者简介：盛健祥，男，汉，山东省掖县，1974年5月，本科，助理工程师，大庆炼化公司炼油二厂，研究方向：炼油厂二套气体分馏装置、MTBE装置 生产.