MTP裝置E-60536換熱器節(jié)能改造研究

楊加義，雍曉靜，關(guān)翀，欒輝寶,2，金政偉

（1.國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司， 寧夏 銀川 750411）

（2.中國船舶重工第711研究所， 浙江 寧波 315000）

國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司投資建設(shè)的首套年產(chǎn)50萬噸煤基聚丙烯項目已運行10年[1,2]。作為該項目的核心設(shè)備甲醇制丙烯（簡稱：MTP）裝置，屬首次大規(guī)模工業(yè)化放大示范應(yīng)用技術(shù)[3]。裝置能耗偏高，為進(jìn)一步提高裝置效能，全廠開展工藝優(yōu)化攻關(guān)及節(jié)能降耗研究。MTP裝置脫乙烷塔塔頂?shù)男∮贑2的氣態(tài)烴（1.7～1.8MPa，-33～-35℃）經(jīng)壓縮機壓縮提壓到3.4～3.6MPa后，大部分到脫乙烷塔回流罐中，分為兩路，其中一路經(jīng)CO2洗滌塔最終加熱器E-60536加熱，進(jìn)入CO2洗滌塔T-60539，采用堿液作為液體吸收劑洗滌氣體以除去其中的CO2。E-60536設(shè)計采用0.9MPa，175℃的低壓蒸汽為熱源將工藝介質(zhì)C2烴從-13.8℃加熱到30℃，需要消耗一定的低壓蒸汽。

MTP反應(yīng)器出口的高溫產(chǎn)品氣經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)回收熱量，溫度由480℃降至190℃后，進(jìn)入預(yù)急冷塔和急冷塔與急冷水逆流換熱，急冷系統(tǒng)部分88.4℃工藝水經(jīng)P-60311AB/C直接送至空冷器AE-60311降溫，熱量白白浪費。本文就88.4℃的急冷水作為熱源替代原有低壓蒸汽，校核現(xiàn)有的E-60536能否滿足要求，同時計算相應(yīng)的激冷水工藝條件，以開展節(jié)能改造相關(guān)研究。

1 設(shè)計工況下E-60536換熱器概況

1.1 E-60536基本信息

CO2洗滌塔最終加熱器E-60536屬于管殼類換熱器，如圖1所示，具體參數(shù)見表1。

表1 E-60536設(shè)備信息

1.2 設(shè)計條件下?lián)Q熱器E-60536效率

通過計算，如圖2所示，設(shè)計工況下，低壓蒸汽加熱換熱器E-60536，需要的低壓蒸汽1.4t/h，換熱功率為805kW，換熱面積余量為44.2%。

圖1 E-60536結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 E-60536低壓蒸汽工況下校核計算（面積余量44.2%）

2 E-60536若采用激冷水為熱源進(jìn)行換熱的效率分析

2.1 按設(shè)計工況計算分析

采用HTRI6.0軟件計算，如圖3所示，設(shè)計工況下激冷水加熱換熱器E-60536需要的激冷水流量約為24.4t/h，激冷水進(jìn)口溫度88.4℃，出口溫度60℃。C2烴的工藝條件與設(shè)計工況一致，換熱功率為805kW。通過分析計算，現(xiàn)有設(shè)備E-60536在加熱介質(zhì)從低壓蒸汽變?yōu)榧だ渌?，由于熱源品位低，存在換熱器面積不夠的問題，現(xiàn)有換熱器換熱面積9.2m2，實際所需面積13m2，換熱面積余量為-42.4%。

圖3 E-60536激冷水工況下校核計算（面積余量-42.4%）

2.2 按實際工況核算E-60536熱源更換后換熱性能

現(xiàn)場E-60536長期處于低負(fù)荷運行工況，低壓蒸汽閥門開度較小，同時C2烯烴的進(jìn)口溫度通常在20℃左右（設(shè)計值-13.8℃），實際運行值與工藝設(shè)計值偏差較大。根據(jù)現(xiàn)場運行的工藝參數(shù)，重新進(jìn)行了E-60536校核計算。

圖4 E-60536實際工況下校核計算（面積余量57%）

通過計算，如圖4所示，實際運行參數(shù)下，激冷水加熱換熱器E-60536需要的激冷水流量約為5.3t/h，激冷水進(jìn)口溫度88.4℃，出口溫度60℃。C2烴的工藝條件與設(shè)計工況一致，換熱功率為175kW，換熱面積余量為57%。

2.3 激冷水為熱源采用E-60536最大可處理熱負(fù)荷

通過計算，如圖5所示，設(shè)計工況下，激冷水加熱換熱器E-60536通過增大激冷水的流量，在一定程度上可彌補換熱器換熱面積不足的問題，但存在極限值。需要的激冷水流量約為180t/h，激冷水進(jìn)口溫度88.4℃，出口溫度85℃。換熱器的最大換熱功率可達(dá)到640kW。

圖5 E-60536激冷水工況最大處理熱負(fù)荷分析

3 現(xiàn)場實施激冷水替代低壓蒸汽為熱源的施工可行性

如圖6所示，激冷水來自P-60311，需要在離E-60536換熱且最近的地方進(jìn)行激冷水跨線，跨線（如圖6紅色箭頭所示）可設(shè)在低壓蒸汽管線調(diào)節(jié)閥之前，以省去調(diào)節(jié)閥的投資費用，具有施工可行性。

圖6 E-60536工藝流程圖

4 結(jié)果討論及建議

激冷水外排時溫度高達(dá)88℃，潛熱較高，直接外排存在熱源浪費。采用激冷水替代低壓工藝蒸汽，在設(shè)計工況下，換熱器E-60536的換熱面積不足。但實際運行工況與設(shè)計工況存在偏差，按實際運行工況核算，E-60536的換熱面積余量為57%。采用激冷水來替代低壓蒸汽，最大熱處理功率640kW下可以節(jié)省的低壓蒸汽量為1.1t/h。按照低壓蒸汽成本120元/噸，每年運行8000h計算，一年最多節(jié)省燃料費約106萬元，可產(chǎn)生較大的節(jié)能改造效益。采用激冷水作為熱源替代低壓蒸汽，工藝跨線改造簡單易行，改造工藝合理，現(xiàn)場施工簡單，改造后能夠滿足現(xiàn)場實際運行工況要求。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 王林，嚴(yán)國輝，雍曉靜，等. 煤基甲醇制丙烯工業(yè)裝置運行問題探討[J].煤化工，2014，42(2)：43-46.

[2] 王峰，張偉，雍曉靜，等. Lurgi甲醇制丙烯技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2014，45(3)：46-50.

[3] 張偉，張堃，雍曉靜，等. 煤基MTP裝置丙烯收率下降原因分析[J].當(dāng)代化工，2014，43(6)：900-903.