探索胺液再生系统的节能措施

孙传亮，李寅鹏，崔同祥

探索胺液再生系统的节能措施

孙传亮，李寅鹏，崔同祥

（大连西太平洋石油化工有限公司，辽宁 大连 116600）

探索胺液再生系统的节能措施，从节省蒸汽消耗、合理分配系统负荷、降低循环量、减少电耗等方面进行研究，建立胺液再生系统的系列提质增效管控方案。相比原运行方式，每年可降低蒸汽消耗53 874 t，降低电耗452 886 kW·h，节约生产成本约450万元。

胺液再生；节省蒸汽；负荷分配；减少电耗

胺液再生系统作为炼厂加氢装置脱H2S吸收剂供应以及硫磺回收装置H2S原料供应之间的桥梁纽带，在我国加大污染防治力度、持续改善生态环境、提高生态文明建设中发挥的作用愈加突出。然而，胺液再生系统是炼厂能耗的大户，在炼厂开展提质增效工作中，降低胺液再生系统能耗的研究，具有重要的现实意义。本文以对某炼厂胺液再生系统进行系列节能调整为例，通过对节省蒸汽消耗、合理分配系统负荷、降低循环量、减少电耗等方面的尝试，探索出胺液再生系统的节能措施，制定出胺液再生系统的提质增效管控方案。通过系列调整管控，每年可以降低蒸汽消耗53 874 t，降低电耗452 886 kW·h，节约生产成本约450万元[1]。

1 胺液再生系统质量指标与基本流程

1.1 质量指标

该炼厂加氢型胺液再生系统，由一套处理能力350 t·h-1大再生单元、两套260 t·h-1小再生单元组成，采用三塔并联工艺，根据胺液负荷可实行单塔、双塔、三塔操作，胺液为质量分数25%～30%的MDEA溶液，日常胺液循环量约550 t·h-1，采用“一套大再生单元+一套小再生单元”的运行方式。3套胺液再生单元共同处理由重油加氢等加氢装置以及硫磺回收装置尾气吸收单元送来的富胺液，采用0.35 MPa蒸汽汽提再生的方式，脱除H2S后贫胺液再返回各用户使用[1]。为确保该炼厂贫胺液用户的吸收效果，常规贫胺液工艺指标为贫液中H2S小于4 g·L-1；硫磺装置尾气吸收单元对精贫液质量要求较高，工艺指标为小于2 g·L-1，高于此指标硫磺烟气外排SO2将大幅上升，精贫液一般来自大再生单元底部抽出。

1.2 基本流程

胺液再生系统基本流程为：自上游胺液用户来的富胺液，分别输送至大再生单元（7800）和小再生单元（7000）。7800单元塔底抽出精贫液，经过贫/富胺液换热器、空冷器（A7801E/F）冷却至45 ℃以下，由贫胺液泵送至硫磺装置尾气吸收单元，多余的部分并入常规贫液进贫胺罐（V7003）。再生塔第21板侧线抽出常规贫液，送入贫胺罐（V7003）。进入7000单元的富胺液可至两套互为备用的再生塔，再生塔I（T-7001）底贫胺液入贫/富胺换热器、海水冷却器冷却至40 ℃，进入贫胺罐（V7003）。再生塔Ⅱ（T-7002）流程与T7001相同仅位号不同。贫胺液从贫胺罐（V7003）经贫胺液外送泵（P7002A-E），送至各用户使用。胺液再生单元的流程见图1。

图1 胺液再生系统基本流程图

2 胺液再生系统的能耗组成

胺液再生系统的能耗组成见图2。由图2可以看出，在胺液再生系统的能耗组成中，占比较大的依次为蒸汽（86%）（凝结水为蒸汽使用后的凝液）、电耗（4%）。由于能耗的高低与装置负荷正相关，因此降低胺液再生系统的蒸汽消耗、电耗、装置负荷即胺液的循环量，对于胺液再生系统的节能具有重要意义[2]。

图2 胺液再生系统能耗组成图

3 胺液再生系统的节能措施

3.1 节省胺液再生蒸汽消耗

胺液再生单元蒸汽优化瓶颈在于贫胺液的质量，随着蒸汽用量的减少，贫胺液中硫化氢含量会持续升高，因此在摸排过程中要确保硫磺装置外排烟气达标、各贫胺液用户吸收效果良好。采用逐步降低吨汽比（每吨胺液的耗蒸汽量）、定时对贫胺液化验分析并持续跟踪硫磺烟气和下游用户反馈情况的方式，对蒸汽用量极限值进行摸排，结果见表1、表2。

表1 大再生单元不同吨汽比与胺液品质明细表

表2 小再生单元不同吨汽比与胺液品质明细表

由表1可以看出，在保持塔顶压力80 kPa不变的条件下，大再生单元当塔底温度小于121.5 ℃时，再继续降低蒸汽，贫胺液中H2S质量浓度会大幅度上升，此时塔底精贫液中H2S质量浓度为1.99 g·L-1，中部抽出贫液为5.06 g·L-1。以大再生单元循环量320 t·h-1计算，优化后每年可节省蒸汽14 016 t。

由表2可以看出，在保持塔顶压力80 kPa不变的条件下，小再生单元当塔顶温度小于100 ℃时，再继续降低蒸汽，贫胺液中H2S质量浓度会大幅度上升，此时塔底贫液中H2S质量浓度为2.44 g·L-1，混合后外送贫胺液用户中H2S为3.56 g·L-1。以小再生单元循环量230 t·h-1计算[3]，优化后每年可节省蒸汽10 512 t。

3.2 合理分配胺液再生系统负荷

为探究大再生单元中部抽出、底部抽出各自的耗汽量，将大再生单元全部改为底部抽出，耗汽量与正常生产期间的对比见表3。为探究由小再生单元供硫磺装置尾气吸收用贫胺液的耗汽量，由于两套小再生单元没有由塔底出料直供硫磺装置尾气单元的流程，需采取“两套小再生运行、停运大再生单元”的运行方式，将大再生单元停工并将系统内贫胺液全部提高品质至尾气吸收使用的最低要求，耗汽量与正常生产期间的对比见表4。

表3 大再生单元不同运行方式与胺液品质明细表

由表3可以看出，大再生单元停用中部抽出、全部底部抽出时，满足胺液用户吸收效果的最小吨汽比约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况，底部抽出用吨汽比约为131 kg·t-1，中部抽出用吨汽比约51 kg·t-1。

表4 小再生单元不同运行方式与胺液品质明细表

由表4可以得知，小再生单元的最小吨汽比约61 kg·t-1。由于两套小再生单元没有由塔底出料直供硫磺装置尾气单元的流程，若采取“两套小再生运行、停运大再生单元”的运行方式，需将吨汽比提升至107 kg·t-1。

因此，采取“大再生单元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生单元”的运行方式方式，为该炼厂加氢型胺液再生系统最节能的运行方式[4]。大再生单元底部、中部抽出单列设计最大能力均为200 t·h-1，硫磺回收装置尾气吸收单元的精贫液最小用量为100 t·h-1，以当前胺液再生系统循环量550 t·h-1为例，分配方式为大再生单元 320 t·h-1（中部抽出200 t·h-1，底部抽出120 t·h-1），小再生单元230 t·h-1。此方式相比大再生单元满负荷运行、小再生单元满负荷运行的方式，每年蒸汽消耗可分别降低18 396、2 628 t[5]。

3.3 降低胺液系统循环量

硫磺装置尾气吸收单元产生的半贫液约为 100 t·h-1，经化验分析后其中H2S质量浓度约为 6 g·L-1，与贫胺液混合后满足重油加氢装置贫胺液质量要求。因此将此半贫液直接由硫磺装置尾气吸收单元送往重油加氢装置[6]，与胺液再生系统来的贫胺液混合后进入高压脱硫塔（C-01）使用，可将胺液再生系统的循环量由550 t·h-1降至500 t·h-1以下，每年可节省蒸汽26 718 t[7]。

3.4 减少胺液再生系统电耗

可视外送贫胺液温度、环境温度变化，及时调整贫胺液循环水换热器（E7804C/D）、硫磺装置尾气吸收单元贫胺液循环水换热器（E7203/E7910）及贫胺液海水冷却器（E7205/E7913）的水流量，将大再生单元空冷器（A7801E/F）控制为“冬季停运、春秋季开一台、夏季开两台”的运行方式。相比原运行方式，每年可降低电耗216 000 kW·h[8]。

胺液再生系统外送贫胺液泵（P7002A/B/C/D/E）共5台，其中P7002A/B/C设计流量为330 t·h-1、功率为110 kW，P7002D/E设计流量为385 t·h-1、功率为132 kW。因此，可视胺液系统的循环量，选择不同的运行方式。当循环量高于650 t·h-1时，采用P7002A/B/C一台+P7002D/E一台的运行方式；当低于650 t·h-1时，采用P7002 A/B/C运转两台的方式[9]。相比原运行方式，每年可降低电耗192 720 kW·h。

富液进料泵（P7006A/B）额定出口流量 650 t·h-1，通过最小回流阀（FIC7018）控制出口流量，原设定出口流量600 t·h-1，回流阀开度较大；鉴于目前循环量为550 t·h-1，机泵设计最小出口流量为350 t·h-1，改设定出口流量400 t·h-1，回流阀全关，年度可节省电耗约44 166 kW·h。

4 结 论

经过对胺液再生系统的节能措施探索，形成胺液再生系统提质增效管控方案，具体如下：

1）日常生产时胺液再生系统的蒸汽使用，以“大再生单元塔底温度大于121.5 ℃、小再生单元塔顶温度大于100 ℃”的下限控制，及时根据贫富胺液化验结果调整蒸汽用量。

2）根据胺液系统循环量，采取“大再生单元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生单元”的运行方式，即以“大再生单元负荷320 t·h-1（底部出料120 t·h-1），其余送至小再生单元”为原则进行负荷分配。

3）硫磺装置尾气吸收单元半贫液送至重油加氢装置使用后，可将胺液系统循环量由550 t·h-1降低至500 t·h-1以下[10]。

4）视胺液系统循环量，当高于650 t·h-1时，采用P7002A/B/C一台+P7002D/E一台的方式运行；当低于650 t·h-1时，采用P7002 A/B/C运转两台的方式。

5）及时调整贫胺液冷却用的循环水及海水流量，将大再生单元空冷器（A7801E/F）控制为“冬季停运、春秋季开一台、夏季开两台”的运行方式。

6）综合以上措施，胺液系统优化后每年可以降低蒸汽53 874 t，降低电耗452 886 kW·h，节约生产成本约450万元。

［1］崔同祥. 胺液再生系统存在的问题及解决办法[J].硫酸工业，2019 （4）：28-30.

［2］杨劲，匡晓辉，蔡国球，等. 胺液再生装置节能工艺研究[J]. 炼油技术与工程，2015，45（9）：19-23.

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［8］朱自新，孙宁飞. 溶剂再生装置操作异常波动分析及对策[J]. 石油炼制与化工，2020（4）：50-53.

［9］王清鹏，张玉显，李维进. 溶剂再生装置的生产波动调整及操作优化[J]. 化工技术与开发，2020， 49（9）：69-71.

［10］韩会亮，袁亮. 炼厂蒸汽管网优化改造与成效[J]. 辽宁化工， 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

孙传亮（1993-），男，蒙古族，辽宁省朝阳市人，初级工程师，2016年毕业于大连理工大学应用化学专业，从事硫磺回收装置生产管理工作。

TQ050.7

A

1004-0935（2021）12-1908-04