延遲焦化低溫余熱回收綜合利用研究

1電熱系統的熱傳導九江分行現有原油生產能力為6.5mt。為了降低油壓機的能耗，充分利用油壓機的低溫殘余，對低溫殘余進行綜合利用。該低溫熱綜合利用方案為:將50℃熱媒水分別進入6個熱源裝置,即Ⅰ常減壓、Ⅰ催化、Ⅱ催化、Ⅰ污水汽提、Ⅱ污水汽提和Ⅱ加氫,熱媒水換熱到128℃后,用于蠟油罐區維溫、Ⅱ氣分的脫乙烷塔再沸器、脫丙烯塔再沸器和脫丙烷塔再沸器加熱,然后再用于生活水加熱、冬季民用采暖和動力的生水換熱。為控制熱媒水溫度,在末端配有循環水冷卻,控制熱媒水返回溫度在50℃左右。為了增加低溫熱系統的操作彈性,在該低溫熱系統中引入了溴化鋰制冷技術。在低溫熱系統引入溴化鋰制冷技術,增設溴化鋰機組,能夠增加低溫熱系統操作可控性,又可以實現低溫熱量進一步回收利用,同時還能獲得工藝裝置所需求的強冷媒介,從而提高產品附加值,提高企業整體經濟效益。2溴化鋁制劑的性能2.1溴化鋰是穩定真空的物質九江低溫熱系統的溴化鋰機組屬于熱水二段機,其制冷機理為:水在物體表面蒸發汽化,帶走物體表面的熱量,在真空條件下,物體表面溫度會降到很低。溴化鋰是一種吸水性極強的鹽類物質,可以連續不斷地將周圍的水蒸氣吸收過來,可創造和維持真空條件。溴化鋰吸收式制冷機是利用溴化鋰作吸收劑,用水作制冷劑,利用不同溫度下溴化鋰水溶液對水蒸氣的吸收與釋放來實現制冷的。2.2溴化鋰水溶液制冷循環過程機理低溫熱系統配置了兩套溴化鋰機組并列運行,每組主要由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、熱交換器、蒸發泵等設備組成。工作原理(見圖1)為:首先由真空泵將制冷機組抽至高真空狀態后,吸收器的溴化鋰稀溶液由泵送至發生器,途中流經熱交換器,進入發生器的溴化鋰稀溶液被管內的熱媒水加熱,產生溴化鋰冷劑蒸汽,進而濃縮成濃溴化鋰溶液,該溶液經過熱交換,加熱管內流向發生器的稀溶液,溫度降低后進入吸收器;發生器產生的冷劑蒸汽進入冷凝器內,被冷卻水冷凝成為冷劑水,經U形管流入蒸發器液囊,再經蒸發泵送往蒸發器上部噴淋系統,均勻噴淋在傳熱管表面,吸收管內冷水的熱量而蒸發。產生的冷劑蒸汽進入吸收器,被溴化鋰濃液吸收。冷劑蒸汽被吸收后釋放出大量的熱媒水由冷卻水帶走。濃液吸收水蒸氣后成為稀溶液,再由溶液泵送至發生器。因此制冷循環實際上是溴化鋰水溶液由稀變濃再由濃變稀和冷劑水由液態變汽態再由汽態變液態的循環過程。在溴化鋰機組,熱量輸入輸出的媒介分別由熱媒水、冷媒水、循環水三個獨立循環系統組成,由其工作原理可知,熱媒水和冷媒水輸入的熱量應等于循環水輸出的熱量。每組溴化鋰機組的主要參數見表1。3氣分裝置的冷凝劑提取冷媒水回水從冷媒水罐由P310/2抽出,經溴化鋰機組冷卻制冷后,分兩路送至焦化裝置和Ⅱ氣分裝置,先用于焦化裝置吸收塔的汽油補充吸收劑,吸收塔的一中、二中循環和再吸收塔柴油補充吸收器的水冷器,剩余的用于代替Ⅱ氣分裝置丙烯塔頂氣體后冷器E307/1~6循環水,回水進入冷媒水緩沖罐,形成一個閉路循環系統(見圖2)。4投用率4.1循環水冷卻系統在未投用溴化鋰機組前,環境溫度高時低溫熱系統的循環熱媒水經過與熱阱換熱后,溫度仍達到76℃,為維持系統運轉,需要使用循環水將其冷卻至50℃。投用溴化鋰機組后,循環熱媒水末端溫度下降為64℃,可節約末端冷卻循環水量600t/h,減少了能量的雙重浪費,符合能量轉換、回收、利用的“三環節”優化原則。4.2設備上的缺陷表2為溴化鋰機組運行參數。可以看出,制冷量沒有達到設計要求,且冷媒水出口溫度遠高于設計值的7℃,分析原因:一是熱媒水量僅為116t/h,為設計值的73.4%,熱源不足導致了機組整體制冷負荷較低;二是與冷媒水的換熱流程中的工藝介質溫度偏高,造成冷媒水回水溫度偏高。4.3方案2:水、柴油-汽柴油五水在實際運行中,冷媒水先保證焦化裝置吸收穩定冷卻需求(見表3),焦化裝置在停用冷凍水代替循環水以及停用了汽柴油補充吸收劑空氣冷卻器冷卻的基礎上,實際工藝介質溫度下降十分顯著,有助于增強分離效果。剩余冷媒水用于Ⅱ氣分裝置的丙烯塔頂丙烯冷卻器E307/4。冷媒水投用強化了丙烯塔頂冷卻能力,塔頂溫度有所下降,有利于提高丙烯收率。4.4組成和用量冷媒水投用后,對2008年和2009年8月份的干氣組成進行了比較,干氣質量有較大改善。干氣中的C+3組分平均值為2.75%(體積分數),同比下降了3.11個百分點,大大改善了焦化裝置吸收穩定系統的分離效果。4.5運行能耗及能耗以焦化裝置120t/h處理量計算,降低干氣中C3+組分后,相當于提高了液化氣收率0.26%,則增加液化氣產量0.31t/h,每月可增產液化氣232t。該溴化鋰機組運行耗用循環水2040t/h,而熱媒水末端減少循環水700t/h,以及工藝裝置(焦化和氣分)節約循環水440t/h,實際耗用循環水1000t/h。該系統冷媒水泵耗電為160kW,溴化鋰機組耗電為28kW,焦化裝置停用空冷節電88kW,實際耗電量為100kW。幾項合計,干氣按2400元/t,液化氣按4650元/t,電按0.45元/kW·h,循環水按0.145元/t計算,每小時增產液化氣可獲得507元,每年按投用5個月計算,則年創經濟效益183萬元。5問題解決和改善計劃5.1優化系統流程,控制低溫熱媒水末端溫度熱媒水流量偏低,實際運行熱媒水量為設計值的73%,存在的原因可能是機組壓降大,后續管路背壓高,低溫熱循環水泵提壓又超載,引起聯鎖動作,需要進一步調整優化系統流程,以達到設計能力,從而控制低溫熱媒水末端溫度在50℃左右,徹底停用循環水冷卻熱媒水,實現能源利用最大化。5.2優化循環水冷卻器用量如前所述,目前機組運行沒有達到設計要求,還與工藝介質有關。被冷卻介質溫度普遍在30℃以上,制約了機組制冷效果,按照“溫度對口,梯級利用”的科學用能原則,改變原有冷媒水替代循環水的方案,建議原有工藝介質循環水冷卻器仍保留,在循環水冷卻器后再增加一組冷媒水冷卻器(見圖3),可最大限度發揮低溫冷媒水的強冷的功效,同時還可節約冷媒水用量,將富余的冷媒水用于其他裝置,如催化、Ⅰ氣分裝置等。目前Ⅱ氣分裝置僅投用了E307/4冷媒水,若按上述改進換熱流程,更有利于丙烯塔的分離操作。5.3干氣中c+3組分含量的影響對于煉廠為提高分離效果而需要低溫冷卻介質的裝置,如催化和重整裝置,都可以使用冷媒水強化冷卻能力。從催化裝置和焦化裝置干氣中C+3平均組分來看(見表4):在C+3組分含量相近的情況下,催化干氣C+3組分以經濟價值高的丙烯和丁烯為主,而焦化裝置以丙烷為主,且催化干氣C+3組分比焦化干氣重,更易吸收,降低干氣中C3+組分含量效果會更好;且其C+3組分也有進一步降低的空間。因此將冷媒水引用到催化裝置,可獲得更