輕烴生產(chǎn)裝置綜合節(jié)能降耗分析

曹莉偉

（大慶油田化工有限公司，黑龍江大慶 163000）

自改革開放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)就呈一個(gè)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。進(jìn)入21世紀(jì)，我們對(duì)各項(xiàng)資源的需求日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染問(wèn)題也層出不窮，基于這種大的社會(huì)形勢(shì)，我國(guó)提出了資源再生、環(huán)境保護(hù)、綠色發(fā)展等相關(guān)理念。針對(duì)石油化工中的輕烴生產(chǎn)，要從多個(gè)方面入手，控制生產(chǎn)裝置的能源消耗，輕烴生產(chǎn)裝置在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)能源的需求比較高，但很多能源并不能夠完全利用到的，所以石油化工企業(yè)要多方面考慮輕烴生產(chǎn)裝置的節(jié)能降耗問(wèn)題，利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，提高相關(guān)工藝水平，降低裝置能源消耗率，提高裝置生產(chǎn)效率，促進(jìn)石油化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 輕烴生產(chǎn)裝置概述

輕烴生產(chǎn)裝置有著一定的發(fā)展歷程，它主要應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)中，目前我國(guó)所使用的輕烴生產(chǎn)裝置有著較高的性能指標(biāo)，各項(xiàng)操作系數(shù)較為均衡，也就是說(shuō)，輕烴生產(chǎn)裝置有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其分離裝置和加工裝置是其主要的組成裝置，能夠使生產(chǎn)的輕烴產(chǎn)品更加穩(wěn)定。整個(gè)輕烴生產(chǎn)裝置的組成部分較為復(fù)雜，包括了很多大的板塊，主要有以下幾種裝置：淺冷分離產(chǎn)能裝置、壓縮系統(tǒng)、深冷分離產(chǎn)能裝置、供水裝置、供電裝置、儀表風(fēng)輔助裝置。不同的組成裝置其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不同，在各類裝置的相互作用下，共同推動(dòng)裝置的穩(wěn)定性運(yùn)行，正是基于裝置設(shè)備之間的連鎖反應(yīng)，在這個(gè)持續(xù)性運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)能源的消耗率是非常巨大的。

2 輕烴生產(chǎn)裝置存在的問(wèn)題

2.1 液烴分離效果不理想

在輕烴生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)樵O(shè)備之間存在一定的連接性，使得裝置運(yùn)行效率存在較大的局限性，主要體現(xiàn)在液烴分離方面，脫離塔的處理能力比較低。從原有的分離系統(tǒng)中進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，脫離塔在分離系統(tǒng)中主要充當(dāng)著一個(gè)填料塔的角色，其脫離塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，填料層高度不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)塔件之間的搭配不合理，能夠自主處理的液烴量比較少。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造優(yōu)化后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，發(fā)現(xiàn)設(shè)備分離效果并沒有得到一個(gè)有效的提升。主要體現(xiàn)在液烴分離過(guò)程中對(duì)能源的消耗比較大，但取得的效果不太理想，產(chǎn)品質(zhì)量并不符合工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品回收率不高。除此之外，分離系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過(guò)于復(fù)雜化也是造成液烴分離效果不理想的原因之一，分離系統(tǒng)包含的生產(chǎn)處理工藝過(guò)于復(fù)雜化，包括了多個(gè)方面的內(nèi)容，要經(jīng)歷很多的操作流程，在具體的操作過(guò)程中，受不可控因素的影響，會(huì)使得設(shè)備參數(shù)出現(xiàn)一定程度上的波動(dòng)，影響設(shè)備回流量，導(dǎo)致最終的精餾效果不理想。分餾系統(tǒng)塔的熱動(dòng)力呈一個(gè)不穩(wěn)定波動(dòng)的趨勢(shì)，熱動(dòng)力不足也會(huì)導(dǎo)致液烴分離效果不理想。

2.2 氨冷蒸發(fā)溫度不能滿足設(shè)計(jì)要求

在輕烴生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中，要綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，做好相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，輕烴生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)需要注意的地方比較多，設(shè)計(jì)的時(shí)候，要著重對(duì)氨冷蒸發(fā)溫度和淺冷系統(tǒng)的溫度進(jìn)行全面的分析，在大多數(shù)情況下，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際蒸發(fā)溫度是沒有達(dá)到設(shè)計(jì)溫度標(biāo)準(zhǔn)的，要想找出這類問(wèn)題的原因，可以從基礎(chǔ)層面入手。從設(shè)備方面入手，氨制冷壓縮機(jī)使用年限過(guò)久，其最大功率偏低，無(wú)法滿足裝置生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵O(shè)備使用年限過(guò)久而且沒有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的維修，使得設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)各種各樣的故障問(wèn)題，影響最終的設(shè)備制冷效果，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備制冷效果不理想，那么多半無(wú)法滿足目前的生產(chǎn)要求。

2.3 缺少備用的天然氣壓縮設(shè)備

輕烴生產(chǎn)裝置具有一定的特殊性，運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)比較高，也正是因?yàn)槿绱?，在?shí)際過(guò)程中，往往難以配備替補(bǔ)的天然氣壓縮機(jī)，一旦天然氣壓縮設(shè)備出現(xiàn)較大規(guī)模的維修保養(yǎng)，要更換的零件較多，還有就是設(shè)備電路故障，需要對(duì)內(nèi)部整體進(jìn)行維修時(shí)，其裝置整體需要處理的地方比較多，這樣一來(lái)就無(wú)法保證裝置的穩(wěn)定性，有可能出現(xiàn)這類問(wèn)題解決了但又出現(xiàn)其他類型的問(wèn)題，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)效率和回收效率有著較大的影響。

3 輕烴生產(chǎn)裝置綜合節(jié)能降耗措施

3.1 改善脫離工藝

脫離工藝是輕烴生產(chǎn)裝置中不可或缺的一個(gè)組成部分，脫離工藝的優(yōu)化完善可以從兩個(gè)方面入手，①改裝脫離裝置：首先計(jì)算出原料的最佳配比，通過(guò)穩(wěn)態(tài)工藝模擬程序?qū)⒚摱⊥楹兔撘彝榈某叽缬?jì)算出來(lái)，以滿足裝置運(yùn)行需求。利用全面工藝改造脫離塔，對(duì)組成的脫離塔進(jìn)行計(jì)算，適當(dāng)擴(kuò)大脫離塔的尺寸大小，伴隨著脫離塔的尺寸增大，填料層的高度也應(yīng)該有一定程度的增長(zhǎng)。通過(guò)改造后的脫離塔，其內(nèi)部氣體和液體可以進(jìn)行充分的融合，傳熱過(guò)程溫度會(huì)有所增加，使得分離效果相對(duì)來(lái)說(shuō)比較理想。②優(yōu)化分離工藝：在溫度較低的狀態(tài)下，凝析油會(huì)通過(guò)絲網(wǎng)分類器逐步滲透到脫乙烷塔頂?shù)膿Q熱器中，脫離塔中部進(jìn)料頂部存在一部分分離的氣體，這些氣體具有流動(dòng)性，會(huì)慢慢分散到各類交流換熱器中，以氣體交換的方式實(shí)現(xiàn)脫離塔內(nèi)部分離。脫乙烷中存在的氣體經(jīng)過(guò)水換熱器處理后，會(huì)逐漸進(jìn)入到回流罐中，在丁烷塔頂部進(jìn)行增壓，通過(guò)增壓，這些氣體會(huì)分散開來(lái)，一部分被送去頂部，一部分被送到罐區(qū)。在工藝優(yōu)化的作用下，可以進(jìn)一步降低脫離塔內(nèi)部的溫度系數(shù)，減少丙烷的損失，有效提高裝置回收率，強(qiáng)化回流作用，更有利于實(shí)現(xiàn)精餾分離，最大程度上保證產(chǎn)品品質(zhì)。

3.2 優(yōu)化換熱設(shè)備

換熱設(shè)備的優(yōu)化要綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，做好每個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)接工作，更換傳統(tǒng)的換熱器，采用多股流換熱器，多股流換熱器具有較為穩(wěn)定的性能指標(biāo)，它在換熱的時(shí)候，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈板橋式狀態(tài)，而傳統(tǒng)的換熱器呈兩相板式狀態(tài)，經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的改造優(yōu)化，目前換熱器改為了三相組合的形式，可以對(duì)脫乙烷塔底部低溫氣體進(jìn)行一個(gè)有效的回收，以回收制冷的方式提高換熱器預(yù)冷換熱的效果?？梢允褂秒p螺制冷壓縮機(jī)提高其制冷效果，如果只有一臺(tái)螺桿制冷壓縮機(jī)，要根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行合理的調(diào)控，螺桿制冷壓縮機(jī)的最大制冷功率為130kW，其作用優(yōu)勢(shì)較為明顯，制冷量比較大，對(duì)能源的消耗比較低，運(yùn)行過(guò)程中比較穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)較大程度上的不穩(wěn)定波動(dòng)，這種機(jī)型的壓縮機(jī)操作比較方便，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而且在后期維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，不需要投入過(guò)多的人力物力，性價(jià)比較高。這種制冷壓縮機(jī)主要采用雙螺桿和壓縮機(jī)腔內(nèi)壁進(jìn)行回轉(zhuǎn)，可以對(duì)氣體進(jìn)行連續(xù)性的容積壓縮，使設(shè)備產(chǎn)生的噪聲降低到一定程度，比活塞類型壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪聲要低很多。根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)情況合理更換導(dǎo)熱爐，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 強(qiáng)化換冷效果

可以利用正反沖洗技術(shù)強(qiáng)化換冷效果，對(duì)換冷設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑靸?yōu)化，將換冷設(shè)備的出口處增添一個(gè)反沖洗頭，在反沖洗頭的作用下，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)冷設(shè)備的正反沖洗，在其他設(shè)備運(yùn)行條件不變的基礎(chǔ)上，可以利用反沖洗降低換冷器的冷卻系數(shù)，使流體的溫度有一個(gè)明顯的降低，一般在原有的溫度基礎(chǔ)上降低5℃左右。因?yàn)閾Q冷裝置長(zhǎng)期處于一個(gè)運(yùn)行的狀態(tài)，所以產(chǎn)生的故障問(wèn)題比較多，在對(duì)換冷裝置進(jìn)行維修的時(shí)候，需要將裝置中的換熱器用高壓水清洗，將設(shè)備表面的污垢全面清理干凈，清洗之后再對(duì)設(shè)備整體進(jìn)行檢查，看是否有遺漏的地方，如果有漏洗的地方，需要將那部分區(qū)域清洗干凈，確保換熱面積足夠大，換冷面積過(guò)小會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備換冷效果。對(duì)換熱器的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的檢查，主要檢查換冷器的溫度變化情況，確保設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中環(huán)冷器溫度符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以在一定程度上降低能源的消耗率。適當(dāng)降低循環(huán)水泵符合，可以降低設(shè)備的電能消耗率。

3.4 定期檢查和維修脫水裝置

輕烴生產(chǎn)裝置中包含了脫水裝置，因?yàn)槊撍b置長(zhǎng)期處于一個(gè)運(yùn)行的狀態(tài)，所以容易出現(xiàn)各類故障問(wèn)題，比如設(shè)備被腐蝕，雜質(zhì)堵塞到管道中等。這些問(wèn)題的出現(xiàn)極大程度上影響了換熱器的換熱效果，要適當(dāng)改變加熱方式，過(guò)去一直采用的是鍋爐加熱的方式，但這種加熱方式存在局限性，溫度擴(kuò)散度有限。經(jīng)過(guò)改造逐漸應(yīng)用了蒸汽加熱的方式，加熱后的蒸餾水比較純凈，腐蝕程度低，而且蒸餾水可以作為換熱器的制冷水，提高制冷效果，應(yīng)在水池上方鋪設(shè)蓋板，防止灰塵的進(jìn)入。

3.5 精確設(shè)置參數(shù)

精確設(shè)置參數(shù)是針對(duì)整個(gè)輕烴生產(chǎn)裝置，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：①將參數(shù)設(shè)置落實(shí)到各個(gè)設(shè)備中，使設(shè)備參數(shù)精準(zhǔn)化，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高整個(gè)裝置的運(yùn)行效率。②對(duì)淺冷溫度進(jìn)行一個(gè)合理的調(diào)控，淺冷溫度變化對(duì)裝置節(jié)能降耗有著較為直觀的影響，可以通過(guò)改變氨蒸發(fā)器的供液方式來(lái)降低淺冷溫度。在這種情況下，蒸發(fā)器一般采用供液重力方式，或者直接與供液方式相結(jié)合，以規(guī)避氨壓機(jī)液擊問(wèn)題。而且通過(guò)這種方式還可以降低氨壓機(jī)的負(fù)荷系數(shù)，比單獨(dú)使用一種供液方式的效果要好很多，制冷溫度在原有的基礎(chǔ)上降低了4℃左右，有效提高了輕烴采收效率。③將透平膨脹機(jī)應(yīng)用其中，通過(guò)透平膨脹機(jī)進(jìn)一步降低制冷溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹劑噴嘴的開度和轉(zhuǎn)速，對(duì)制冷溫度進(jìn)行合理的控制，優(yōu)化裝置相關(guān)參數(shù)，保障裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

輕烴生產(chǎn)裝置的運(yùn)行是一個(gè)綜合性的過(guò)程，需要消耗的能源巨大，要采用合適的方式控制裝置能源消耗率，進(jìn)一步優(yōu)化改造輕烴生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)裝置綜合節(jié)能降耗目標(biāo)。