伴热介质的优化及合理选用.doc

伴热介质的优化及合理选用张国明，徐仁飞，王建，高元鹏（大庆石化公司炼油厂酮苯糠醛车间，黑龙江 大庆 163711）摘要：介绍了伴热的作用，比较了几种常用伴热的优缺点。利用酮苯脱蜡装置混合溶剂冰点低的优点，用高温混合溶剂替代部分伴热，在满足被伴热物料性质要求的前提下，保证了自身不发生冻线事故，降低了操作强度。既保证装置安全生产、又节能降耗。关键词：伴热；优化；溶剂；酮苯脱蜡石油化工物料在输送、储存过程中会因持续散热而造成温度不断下降。对于易结晶、高粘性物料，温度的下降意味着可能会产生结晶、粘度会上升，其后果都会造成输送困难，严重时堵塞管道、设备，造成物料中断、设备非正常停运，直接影响到装置正常生产。另外物料中已结晶形成的固体与原液体会形成固液混相流，该混相流会加大对管道、设备的冲刷磨损，影响管道、设备正常使用寿命。石化行业中常用伴热的方法来维持物料温度。伴热作为一种有效的管道保温及防冻凝措施在石化行业中一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒介散发一定的热量，通过直接或间接的热交换方式补充管道的热损失，以达到加热、保温和防冻凝的目的。石化行业中输送、储存的物料一般有两个温度点需要考虑1。一个是最低允许温度：冰点、结晶点、凝固点等；另一个是最高允许温度：闪点、沸点、分解温度等。一般的输送、储存温度应该在这二者之间。既不能过高也不能过低。目前，伴热大致可分为蒸汽伴热、高温水伴热、电伴热及其他介质伴热等。1 蒸汽伴热石化行业的生产装置中习惯使用外热式蒸汽伴热，常用1.0MPa蒸汽、0.3MPa蒸汽作为蒸汽伴热的热源。也有内伴热等类型，虽然热量利用率高，但伴热线泄漏后不易被发觉，极易污染物料，且难以处理，应用较少。1.1 蒸汽伴热的优点(1)、蒸汽的高热输出性适用于加热或伴热高凝点油品。(2)、蒸汽伴热为管道提供了大量热量。伴热线和管道之间有非常高的导热率，即使保温有破损的情况下对伴热系统和被伴热物料的影响都不是很大。(3)、石化行业中一般都会有季节性的过剩蒸汽，尤其存在大量品位较低的蒸汽，这大大提高了蒸汽伴热的经济性。1.2 蒸汽伴热的缺点(1)、蒸汽伴热的供汽、回水系统复杂, 安装工程量大，日常维护工作量大。(2)、管道泄漏、疏水器故障等不稳定因素影响了蒸汽伴热的经济性、安全性、可靠性和稳定性。(3)、蒸汽伴热系统对温度的控制能力很差，只能就高不就低，不适用于低闪点、易变质物料。管道和伴热线接触的区域伴热效率会很高，但在近点过热补偿的同时，远点也许热补偿不足。(4)、蒸汽伴热的热量利用率低，浪费大量能源。蒸汽伴热系统总能量消耗通常是保持伴热所需温度实际能量的20倍左右2。不仅蒸汽伴热线本身就消耗掉过量能源，同时供汽、回水系统都浪费了大量能源。2 高温水伴热石化行业的生产装置中也常用外热式高温水伴热。可以根据物料性质、季节变化等实际因素，及时调整高温水温度，以满足日常安全生产的要求。2.1 高温水伴热的优点高温水伴热适用于维持操作温度不高的管道或储罐。比如仪表伴热、冰点较高的溶剂（或含水溶剂）伴热、凝固点不高的油品储罐加热及由于介质自身性质限制而不能采用蒸汽伴热的场所等。高温水伴热不仅能有效利用余热，节约大量蒸汽，而且可以控制被伴热物料的温度，能防止物料变质，易于操作。2.2 高温水伴热的缺点高温水的温度可能要远高于物料所需维持的温度，这样往往会造成能源浪费。高温水伴热系统类似于蒸汽伴热系统，有供给、回收两部分，安装工程量大、日常维护难度较大，同样也浪费了大量能源。如果高温水伴热线日常维护不当，尤其是在伴热线分叉、汇合处，极易发生高温水偏流、走短路现象，冬季时易冻线影响装置正常生产。冬季停用蒸汽伴热、高温水伴热时，必须采取吹扫、低点放空等手段尽可能地将伴热线中的存水放尽，以防止伴热线被冻裂，操作较为困难。3 电伴热电伴热是指利用电能补充物料在输送、存储过程中的热损失，使其温度维持在一定的范围内。值得注意的是，在石化行业中，电伴热一般不用于提高物料的温度，它主要应用于防冻、防凝和管线保温3。另外也可间断性投用，用于融化附着在管道内壁的物质，保证管道畅通。电伴热在石化行业可用于瓦斯、油品等物料管道和储罐的防冻、防凝和伴热保温；也可应用于仪表、间断输送物料的伴热保温等。但由于石化行业中存在大量可以利用的低品位蒸汽和高温水等余热，使得电伴热在石化行业中的应用不是太广泛。另外，由于石化行业中易燃易爆介质的存在使得电伴热的应用也有一定地局限性，一般不应用于包括厂房在内空气流通不畅的密闭空间。4 其他介质伴热酮苯脱蜡装置回收系统中有压力0.2MPa，温度195左右的混合溶剂（丁酮和甲苯）蒸汽；也有温度在80左右的混合溶剂液体，这些溶剂都需经过回收系统中一系列换热降温，以使溶剂温度降到15 - 40之间，满足结晶系统正常生产。4.1 溶剂伴热的优点(1)、混合溶剂冰点低，达到-80以下，溶剂伴热线可以间断投用，停用后不需将其中的溶剂吹扫置换出来。即使在北方的冬季也完全不用考虑冻线问题。(2)、溶剂腐蚀性小，伴热线能够长期使用。(3)、降低了蒸汽、高温水消耗，降低了伴热系统冻线概率。(4)、降低了空冷器、水冷器负荷，可以优化溶剂回收系统，减少电、循环水消耗，降低装置能耗。4.2 溶剂伴热的应用4.2.1 溶剂伴热在酮苯脱蜡装置脱蜡助滤剂项目中的应用酮苯脱蜡装置于2010年8月准备添加某型号脱蜡助滤剂，该助滤剂凝点18、安全存储温度60。所以，助滤剂设备必须设有伴热线，同时必须选用合适的伴热介质。由于助滤剂性质的限制只可以选用电伴热、高温水伴热等允许操作温度不高的伴热。由于酮苯脱蜡装置投用年限久、设备旧，溶剂不可避免地存在一定的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等现象，应用电伴热存在安全隐患；助滤剂设备附近没有高温水伴热可以接线使用，只能长距离引线，存在焊口泄漏、冬季防冻等一系列问题。另外，助滤剂只在酮苯脱蜡装置处理润滑油HVI400料时使用，一般情况下，每月处理润滑油HVI400料10天左右，伴热线为全年间断性伴热，在停用助滤剂时，也须停用伴热线，以防止助剂缓冲罐中存留的助滤剂挥发，影响下次使用。冬季停用高温水伴热线时，操作难度大，易冻裂管线。考虑到助滤剂设备附近有回收系统中干燥塔底经过的高温混合溶剂线（约80），从该溶剂线上引线给助滤剂设备伴热，保证了助滤剂不凝线，满足了安全使用条件；该伴热线还可以间断投用，降低了操作强度。4.2.2 溶剂伴热在酮苯脱蜡装置废氨回收系统中的应用酮苯脱蜡装置冷冻系统需经常处理液氨中的废油，先用高压气氨将相关设备中液氨和废油的混合物压至氨废油罐中，通过氨废油罐夹套的热源加热罐中的混合物，将其中的液氨加热为气氨，同时通过负压系统抽走，以达到液氨与废油分离的目的。改造之前是用0.3MPa蒸汽作为热源，但由于氨废油罐顶抽出线是连在-42氨制冷系统中，该系统最低可以将介质的温度降至-30以下。为了防止夹套被冻裂，0.3MPa蒸汽必须常年投用，但几乎每年都发生夹套被冻裂的事故。分析原因主要有两点：(1)、当氨废油罐中液氨过多时，由于液氨蒸发吸热量大，蒸汽冷凝速率过快，导致疏水器负荷过大，不能及时输送凝结水；(2)、蒸汽伴热线疏水器故障、回水压力大等原因而造成回水不畅，最终凝结水结冰导致氨废油罐夹套、伴热线被冻裂。后来引回收系统中干燥塔底的高温混合溶剂（约80）作为氨废油罐夹套的热源，虽然溶剂携带的热量没有0.3MPa蒸汽的高，延长了液氨蒸出时间，但经过实践证明可以满足生产需要。该溶剂伴热线可以间断投用，降低了操作强度。5 结束语石化行业中，几乎每套装置都有低凝、低粘介质循环或产品输出，这些都需经过一系列的换热降温以达到所要求的温度，如果能够将这些热源引为伴热，替代部分蒸汽、高温水伴热，可用于给冰点较高的介质伴热、凝点不高的油品储罐加热及由于介质自身性质限制而不能采用蒸汽伴热的场所伴热等等。还可用于将这类伴热预设在一些管道中，正常生产时停用，非正常情况下可以立即投用，保证安全生产。这类伴热可以间断投用，停用后，原介质可以留在伴热线中，不需吹扫置换，降低了操作强度。还可以保证被伴热物料的性质在控制指标范围内；降低了伴热系统冻线概率；降低了蒸汽、高温水消耗，降低了空冷器、水冷器负荷，减少了电、循环水消耗。最终保证了装置安全生产，节能降耗。但应用这类伴热也存在一定的缺陷。由于石化行业中低凝、低粘的循环介质或产品几乎都有易燃易爆的性质，在设计该类伴热线时应充分考虑到该性质的限制，避免周围存在高温、明火等设备或管线，同时应充分考虑到该伴热线泄漏时的处理方案。参考文献： 1杨万挥 苏洪钉化工生产伴热方式的比较J化学工程，1995.2杨受丽浅谈如何经济地选用蒸汽伴热与电伴热J内蒙古石油化工，1998.3刘春阳电伴热原理及其一般用法J中国海上油气(工程)，1998.作者简介：张国明，男，助理工程师，长期从事酮苯脱蜡车间的生产管理工作。联系方式邮箱：The Optimization of the Heat Tracing Medium and Its Appropriciate Application Zhang Guoming , Xu Renfei , Wang Jian , Gao Yuanpeng （Department of Ketone-benzol Furfuraldehyde of Oil Refineray in Daqing Petro Chemical Company，Daqing Heilongjiang Province 163711）Abstract: The paper mainly introduces the functions of the heat tracing by comparing the advantages and the disadvantages of several commonly used heat tracings. Owing to the low ice point of the mixed solvent used in the unit, the operation mentioned in this paper makes good use of the advantages of the ketone-benzol dewaxing unit and substitutes some of the tracing heat with the high-temperatured mixed solvent. In this case, the operation not only fully maintains the original nature of the heat tracing, but also avoids the accident of freeze con