夾點(diǎn)技術(shù)在八鋼焦化粗苯蒸餾系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用

王 瑞

（新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊頭屯河區(qū)寶鋼集團(tuán)八鋼公司，新疆烏魯木齊 830022)

1 粗苯蒸餾系統(tǒng)介紹

由焦?fàn)t煤氣洗苯裝置送來的富油（含苯高的洗油），經(jīng)油汽換熱器與脫苯塔頂部產(chǎn)出的苯氣換熱后，依次進(jìn)入貧富二段油換熱器，貧富油一段換熱器，使富油溫度升至115℃左右，然后進(jìn)入管式爐加熱爐升溫至180℃左右后進(jìn)入脫苯塔，同時(shí)洗油再生器來的蒸汽進(jìn)行蒸餾脫苯。脫苯后的貧油（含苯低的洗油）由貧油泵送至煤氣洗苯裝置，與煤氣逆向接觸進(jìn)行洗苯。

脫苯塔塔頂產(chǎn)出的苯汽經(jīng)油汽換熱器、苯冷凝冷卻器后，進(jìn)入油水分離缸。分離出的粗苯流入粗苯回流缸，部分用粗苯回流泵送至塔頂作為回流使用，其余進(jìn)入粗苯中間槽，再由粗苯產(chǎn)品泵送至油庫的粗苯儲(chǔ)槽。脫苯塔上部設(shè)有撤水器，撤水器將脫苯塔上部積存的水引出，流入到撤水器，撤水器將水分離后，水自流進(jìn)入油水分離缸，油進(jìn)入下層塔板。脫苯塔底排出的180℃左右熱貧油依次經(jīng)過貧富油一段換熱器，貧富油二段換熱器后，冷卻至28℃左右后送回煤氣洗苯裝置。

經(jīng)粗苯管式爐加熱后的富油切出1.5%左右進(jìn)入洗油再生器，同時(shí)用管式爐來的420℃左右過熱蒸汽直接蒸吹再生。洗油再生器頂部出來的汽體進(jìn)入脫苯塔下部，再生器底部排出的洗油殘?jiān)ㄆ谂胖翚堅(jiān)?，最終由殘?jiān)盟偷焦睦錂C(jī)械化澄清槽。

粗苯蒸餾系統(tǒng)中需要冷卻降溫的熱物料有蒸餾塔頂部的175℃左右的貧油和蒸餾塔頂部的90℃的粗苯蒸氣，需要升溫的物料有焦?fàn)t煤氣洗苯工序送來的30℃左右的富油。

粗苯蒸餾系統(tǒng)需要的能源介質(zhì)包括，400℃左右過熱蒸汽，管式爐的加熱燃料焦?fàn)t煤氣以及冷卻水。其中冷卻水又分為氨苯循環(huán)冷卻水和制冷水兩種。

由于粗苯蒸餾系統(tǒng)存在大量冷熱物料，科學(xué)合理利用這些冷熱物料，優(yōu)化原有換熱網(wǎng)絡(luò)將為焦化廠節(jié)能減排工作做出有力支撐。

2 夾點(diǎn)技術(shù)介紹

夾點(diǎn)技術(shù)是以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，從宏觀角度分析過程系統(tǒng)中能量流沿溫度的分布，從中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其用能的“瓶頸”所在，并給以“解瓶頸”的一種方法。

當(dāng)給出過程系統(tǒng)中各物料的壓力、組成、質(zhì)量流量、初始溫度、目標(biāo)溫度以及選定的最小允許傳熱溫差ΔTmin后，即可確定夾點(diǎn)，常用的方法有三種，作圖法、問題表格算法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法。

3 數(shù)據(jù)處理與分析

本文中數(shù)據(jù)采集來自八鋼焦化分廠粗苯蒸餾裝置。其中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測和物性表中數(shù)據(jù)，得到表1數(shù)據(jù)。

表1 冷熱物料數(shù)據(jù)

其中，H1代表塔底出來貧油，H2代表塔頂出來的苯汽，C1代表進(jìn)出脫苯塔富油，用表中數(shù)據(jù)作圖，得圖1。

圖1 冷熱物料“溫-焓”圖

根據(jù)作圖法將 “溫-焓”圖中的熱物料曲線合并得到圖2

圖2 熱物料組合“溫-焓“圖

假設(shè)最小傳熱溫差ΔTmin為10℃，將溫焓圖中冷物料曲線沿h軸方向平移，得到圖3。

圖3確定熱夾點(diǎn)溫度為83.27℃，冷夾點(diǎn)溫度為73.27℃，這就意味著溫度高于83.27℃的熱流股的熱量為可回收熱量，不可用冷卻器冷卻而要用溫度高于73.27℃的冷流股冷卻；溫度低于73.27℃冷流股不可用加熱器加熱，要用溫度低于83.27℃的熱流股加熱。由圖3還看出，熱公用工程最少消耗791.16MW，冷公用工程最少消耗743MW，最大可回收熱負(fù)荷為2 277.84MW。

圖3 確定夾點(diǎn)溫度以及冷、熱公用工程負(fù)荷

根據(jù)以上幾點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)存在以下兩點(diǎn)問題：

1）粗苯的貧油經(jīng)油油換熱后的溫度在135℃左右，這意味著浪費(fèi)了1 100.13MW的能量，同時(shí)還要每小時(shí)消耗循環(huán)水和冷卻水大約共計(jì)8 731.2kg來給貧油降溫；

2）富油進(jìn)過油氣換熱器后的溫度大概在64.2℃，這使其在進(jìn)入油油換熱器有跨越夾點(diǎn)傳熱的現(xiàn)象。

對粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的建議：

建議通過增加油油換熱器，使油油換熱器后貧油溫度降到85℃左右；將油氣換熱后的富油再和油油換熱器后的貧油進(jìn)行換熱，使其升高到73.43℃左右。

圖4為改造后的換熱網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)論

圖4 改造后的換熱網(wǎng)絡(luò)（圖中的數(shù)據(jù)的單位為℃）

根據(jù)夾點(diǎn)技術(shù)的作圖法，得到了粗苯蒸餾系統(tǒng)的最小公用工程加熱量、最小工程冷卻量，確定了夾點(diǎn)的位置?；緷M足了優(yōu)化計(jì)算的要求。

依照夾點(diǎn)技術(shù)對現(xiàn)場進(jìn)行改造，通過增加油油換熱器，使油油換熱器后貧油溫度降到85℃左右；將油氣換熱后的富油再和油油換熱器后的貧油進(jìn)行換熱，使其升高到75℃左右，改造完成后每小時(shí)節(jié)約焦?fàn)t煤氣64.7m3/h，節(jié)約制冷水8m3/h。

但是計(jì)算過程還有很多不足之處，如現(xiàn)場所測的數(shù)據(jù)有一定的誤差，有一部分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)理論計(jì)算推導(dǎo)而來，這些都有可能給最后的計(jì)算造成了誤差。

最終目標(biāo)是根據(jù)理論計(jì)算能為粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)改造以及將來焦化分廠整體換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化做支撐。