延迟焦化低温余热回收综合利用研究

延迟焦化低温余热回收综合利用研究

1电热系统的热传导九江分行现有原油生产能力为6.5mt。为了降低油压机的能耗，充分利用油压机的低温残余，对低温残余进行综合利用。该低温热综合利用方案为:将50℃热媒水分别进入6个热源装置,即Ⅰ常减压、Ⅰ催化、Ⅱ催化、Ⅰ污水汽提、Ⅱ污水汽提和Ⅱ加氢,热媒水换热到128℃后,用于蜡油罐区维温、Ⅱ气分的脱乙烷塔再沸器、脱丙烯塔再沸器和脱丙烷塔再沸器加热,然后再用于生活水加热、冬季民用采暖和动力的生水换热。为控制热媒水温度,在末端配有循环水冷却,控制热媒水返回温度在50℃左右。为了增加低温热系统的操作弹性,在该低温热系统中引入了溴化锂制冷技术。在低温热系统引入溴化锂制冷技术,增设溴化锂机组,能够增加低温热系统操作可控性,又可以实现低温热量进一步回收利用,同时还能获得工艺装置所需求的强冷媒介,从而提高产品附加值,提高企业整体经济效益。2溴化铝制剂的性能2.1溴化锂是稳定真空的物质九江低温热系统的溴化锂机组属于热水二段机,其制冷机理为:水在物体表面蒸发汽化,带走物体表面的热量,在真空条件下,物体表面温度会降到很低。溴化锂是一种吸水性极强的盐类物质,可以连续不断地将周围的水蒸气吸收过来,可创造和维持真空条件。溴化锂吸收式制冷机是利用溴化锂作吸收剂,用水作制冷剂,利用不同温度下溴化锂水溶液对水蒸气的吸收与释放来实现制冷的。2.2溴化锂水溶液制冷循环过程机理低温热系统配置了两套溴化锂机组并列运行,每组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、蒸发泵等设备组成。工作原理(见图1)为:首先由真空泵将制冷机组抽至高真空状态后,吸收器的溴化锂稀溶液由泵送至发生器,途中流经热交换器,进入发生器的溴化锂稀溶液被管内的热媒水加热,产生溴化锂冷剂蒸汽,进而浓缩成浓溴化锂溶液,该溶液经过热交换,加热管内流向发生器的稀溶液,温度降低后进入吸收器;发生器产生的冷剂蒸汽进入冷凝器内,被冷却水冷凝成为冷剂水,经U形管流入蒸发器液囊,再经蒸发泵送往蒸发器上部喷淋系统,均匀喷淋在传热管表面,吸收管内冷水的热量而蒸发。产生的冷剂蒸汽进入吸收器,被溴化锂浓液吸收。冷剂蒸汽被吸收后释放出大量的热媒水由冷却水带走。浓液吸收水蒸气后成为稀溶液,再由溶液泵送至发生器。因此制冷循环实际上是溴化锂水溶液由稀变浓再由浓变稀和冷剂水由液态变汽态再由汽态变液态的循环过程。在溴化锂机组,热量输入输出的媒介分别由热媒水、冷媒水、循环水三个独立循环系统组成,由其工作原理可知,热媒水和冷媒水输入的热量应等于循环水输出的热量。每组溴化锂机组的主要参数见表1。3气分装置的冷凝剂提取冷媒水回水从冷媒水罐由P310/2抽出,经溴化锂机组冷却制冷后,分两路送至焦化装置和Ⅱ气分装置,先用于焦化装置吸收塔的汽油补充吸收剂,吸收塔的一中、二中循环和再吸收塔柴油补充吸收器的水冷器,剩余的用于代替Ⅱ气分装置丙烯塔顶气体后冷器E307/1~6循环水,回水进入冷媒水缓冲罐,形成一个闭路循环系统(见图2)。4投用率4.1循环水冷却系统在未投用溴化锂机组前,环境温度高时低温热系统的循环热媒水经过与热阱换热后,温度仍达到76℃,为维持系统运转,需要使用循环水将其冷却至50℃。投用溴化锂机组后,循环热媒水末端温度下降为64℃,可节约末端冷却循环水量600t/h,减少了能量的双重浪费,符合能量转换、回收、利用的“三环节”优化原则。4.2设备上的缺陷表2为溴化锂机组运行参数。可以看出,制冷量没有达到设计要求,且冷媒水出口温度远高于设计值的7℃,分析原因:一是热媒水量仅为116t/h,为设计值的73.4%,热源不足导致了机组整体制冷负荷较低;二是与冷媒水的换热流程中的工艺介质温度偏高,造成冷媒水回水温度偏高。4.3方案2:水、柴油-汽柴油五水在实际运行中,冷媒水先保证焦化装置吸收稳定冷却需求(见表3),焦化装置在停用冷冻水代替循环水以及停用了汽柴油补充吸收剂空气冷却器冷却的基础上,实际工艺介质温度下降十分显著,有助于增强分离效果。剩余冷媒水用于Ⅱ气分装置的丙烯塔顶丙烯冷却器E307/4。冷媒水投用强化了丙烯塔顶冷却能力,塔顶温度有所下降,有利于提高丙烯收率。4.4组成和用量冷媒水投用后,对2008年和2009年8月份的干气组成进行了比较,干气质量有较大改善。干气中的C+3组分平均值为2.75%(体积分数),同比下降了3.11个百分点,大大改善了焦化装置吸收稳定系统的分离效果。4.5运行能耗及能耗以焦化装置120t/h处理量计算,降低干气中C3+组分后,相当于提高了液化气收率0.26%,则增加液化气产量0.31t/h,每月可增产液化气232t。该溴化锂机组运行耗用循环水2040t/h,而热媒水末端减少循环水700t/h,以及工艺装置(焦化和气分)节约循环水440t/h,实际耗用循环水1000t/h。该系统冷媒水泵耗电为160kW,溴化锂机组耗电为28kW,焦化装置停用空冷节电88kW,实际耗电量为100kW。几项合计,干气按2400元/t,液化气按4650元/t,电按0.45元/kW·h,循环水按0.145元/t计算,每小时增产液化气可获得507元,每年按投用5个月计算,则年创经济效益183万元。5问题解决和改善计划5.1优化系统流程,控制低温热媒水末端温度热媒水流量偏低,实际运行热媒水量为设计值的73%,存在的原因可能是机组压降大,后续管路背压高,低温热循环水泵提压又超载,引起联锁动作,需要进一步调整优化系统流程,以达到设计能力,从而控制低温热媒水末端温度在50℃左右,彻底停用循环水冷却热媒水,实现能源利用最大化。5.2优化循环水冷却器用量如前所述,目前机组运行没有达到设计要求,还与工艺介质有关。被冷却介质温度普遍在30℃以上,制约了机组制冷效果,按照“温度对口,梯级利用”的科学用能原则,改变原有冷媒水替代循环水的方案,建议原有工艺介质循环水冷却器仍保留,在循环水冷却器后再增加一组冷媒水冷却器(见图3),可最大限度发挥低温冷媒水的强冷的功效,同时还可节约冷媒水用量,将富余的冷媒水用于其他装置,如催化、Ⅰ气分装置等。目前Ⅱ气分装置仅投用了E307/4冷媒水,若按上述改进换热流程,更有利于丙烯塔的分离操作。5.3干气中c+3组分含量的影响对于炼厂为提高分离效果而需要低温冷却介质的装置,如催化和重整装置,都可以使用冷媒水强化冷却能力。从催化装置和焦化装置干气中C+3平均组分来看(见表4):在C+3组分含量相近的情况下,催化干气C+3组分以经济价值高的丙烯和丁烯为主,而焦化装置以丙烷为主,且催化干气C+3组分比焦化干气重,更易吸收,降低干气中C3+组分含量效果会更好;且其C+3组分也有进一步降低的空间。因此将冷媒水引用到催化装置,可获得更