PX裝置改造中的降本增效措施

杜娟，胡畔，溫必穩(wěn)(四川石化有限責(zé)任公司，四川 彭州 611930)

1 概述

降本增效措施是企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用、設(shè)備設(shè)施的更新和改造等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低和生產(chǎn)效率的提升。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新形勢(shì)下煉化企業(yè)提升持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展的動(dòng)力，需要在降低成本、增加效益等方面增加更多的研究和投入。因此，降本增效措施的研究和應(yīng)用，對(duì)煉化企業(yè)有著非常重要的意義。

正常生產(chǎn)時(shí)，煉化企業(yè)只能通過(guò)調(diào)整操作參數(shù)、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行、改善管理模式等方式開(kāi)展降本增效，手段和效果有限。且隨著降本增效措施的不斷實(shí)施和運(yùn)用，可再被挖掘的降本增效空間越來(lái)越小。而當(dāng)裝置改造時(shí)，煉化企業(yè)能夠優(yōu)化生產(chǎn)工藝、更新或改造生產(chǎn)設(shè)備，擴(kuò)寬降本增效措施的實(shí)施空間，也讓新的降本增效措施的提出和應(yīng)用具備了可能性。因此，有必要研究可在煉化企業(yè)裝置改造中實(shí)施的降本增效措施，借助裝置改造提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

本文以中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司(以下稱“四川石化”)PX裝置為例，分享幾種可在PX裝置改造中實(shí)施的降本增效措施。

2 四川石化PX裝置改造簡(jiǎn)述

四川石化PX裝置于2014年2月開(kāi)工投產(chǎn)，于2018年實(shí)施裝置改造，通過(guò)新建配套的汽提塔和苯分離塔、改造吸附分離單元的精餾部分、將異構(gòu)化催化劑由I-400乙苯轉(zhuǎn)化型催化劑更換為I-500脫乙基型催化劑、將歧化單元TA-20HP型催化劑更換為HAT-099P型甲苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移催化劑等措施，將原65萬(wàn)噸/年產(chǎn)能提升至75萬(wàn)噸/年，使PX裝置的產(chǎn)能得到提升、生產(chǎn)工藝得到大幅優(yōu)化，裝置在大型煉化一體化企業(yè)中的適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性進(jìn)一步增強(qiáng)。

改造過(guò)程中，由于PX裝置采用了更先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，PX裝置的產(chǎn)能得到提升、工藝條件得到了優(yōu)化，且因裝置改造而擁有了停工窗口期，以下幾種降本增效措施被提出和運(yùn)用，并取得了很好的效果。

3 具體措施

3.1 通過(guò)提升產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)降本增效

2018年，四川石化PX裝置借助停工大檢修窗口期，在工藝技術(shù)、流程、設(shè)備不作大幅改動(dòng)的前提下，通過(guò)適應(yīng)性改造將產(chǎn)能由65萬(wàn)噸/年擴(kuò)升至75萬(wàn)噸/年，實(shí)現(xiàn)了最大化增加PX產(chǎn)品的目的。同時(shí)降低了裝置綜合能耗，起到了顯著的降本增效作用。

3.1.1 加工外購(gòu)C8芳烴原料增產(chǎn)PX

PX裝置產(chǎn)能擴(kuò)升后，在保持原有重整、歧化裝置提供的混合二甲苯原料組成及數(shù)量維持不變的情況下，額外加工由云南石化提供的混合二甲苯原料，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)PX的目的。原料和產(chǎn)品的變化情況如表1所示。

表1 改造前/后原料和產(chǎn)品變化情況

從表1可以看出，改造后PX產(chǎn)量明顯提升，還增產(chǎn)了苯，實(shí)現(xiàn)了增加產(chǎn)能的目的，起到了顯著的降本增效作用。

3.1.2 提高歧化裝置負(fù)荷增產(chǎn)PX和苯

PX裝置歧化單元原料為C7芳烴和C9+芳烴，產(chǎn)物為苯和C8芳烴。其中苯由苯甲苯分餾單元分離出；C8芳烴吸附分離單元，最終得到PX產(chǎn)品。歧化單元催化劑更換為HAT-099P后，根據(jù)近來(lái)年市場(chǎng)行情變化，汽油價(jià)格持續(xù)走低。因此，可通過(guò)盡可能提高歧化裝置負(fù)荷運(yùn)行，減少作為汽油調(diào)和組分的C7芳烴和C9芳烴的產(chǎn)出，大幅增加PX和苯產(chǎn)品的產(chǎn)量，對(duì)PX裝置的降本增效產(chǎn)生重大意義。

據(jù)測(cè)算，在對(duì)工藝路線和設(shè)備不作改造的前提下，通過(guò)優(yōu)化操作條件、加強(qiáng)工藝技術(shù)管理，將歧化裝置的負(fù)荷上限由110%逐步提至120%?？蔀樗拇ㄊ瘻p少汽油產(chǎn)量95 046 t/a；按照反應(yīng)產(chǎn)物苯按照10%、C8芳烴33%計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)增效9 236 萬(wàn)元/年。

3.2 通過(guò)改變工藝條件實(shí)現(xiàn)降本增效

四川石化PX裝置在擴(kuò)能改造后，由于更換了異構(gòu)化催化劑、歧化催化劑，部分工藝參數(shù)較原設(shè)計(jì)發(fā)生了比較明顯的變化。同時(shí)可以借助工藝條件的變化，實(shí)施一些有效的降本增效措施。

3.2.1 停運(yùn)異構(gòu)化產(chǎn)物分離罐底泵

PX裝置將異構(gòu)化催化劑由I-400乙苯轉(zhuǎn)化型催化劑更換為I-500脫乙基型催化劑，同時(shí)反應(yīng)壓力由0.65 MPa提高至1.00 MPa，故可停運(yùn)異構(gòu)化產(chǎn)物分離罐底泵，通過(guò)自壓方式將異構(gòu)化產(chǎn)物分罐底物料輸送至下游脫庚烷塔。此舉既節(jié)約了電費(fèi)，又減少了設(shè)備維護(hù)修理費(fèi)，從而達(dá)到降本增效的目的。

據(jù)計(jì)算，該措施每年可節(jié)約電費(fèi)47萬(wàn)元/年；節(jié)約設(shè)備維護(hù)修理費(fèi)10萬(wàn)元/年，合計(jì)產(chǎn)生57.4萬(wàn)元/年的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.2 調(diào)節(jié)苯和對(duì)二甲苯的選擇性

歧化單元催化劑更換為HAT-099P后，可通過(guò)調(diào)整歧化單元進(jìn)料中C7芳烴和C9+芳烴的比例來(lái)改變產(chǎn)品中苯和C8芳烴的組成[1]。按滿負(fù)荷計(jì)算，可得到不同比例的進(jìn)料下，苯和C8芳烴的理論產(chǎn)量，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 歧化單元產(chǎn)品理論年產(chǎn)量

從表2可以看出，可以根據(jù)市場(chǎng)行情增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，提升PX裝置的效益。

3.3 借助停工窗口期實(shí)現(xiàn)降本增效

由于煉化裝置改造工作一般在裝置停工檢修的過(guò)程中進(jìn)行，因此可以借助停工窗口期，實(shí)施可產(chǎn)生降本增效效果的技術(shù)改造或設(shè)備更新。

3.3.1 精餾塔塔盤(pán)改造

四川石化PX裝置2014年原始開(kāi)工后，吸附分離單元抽余液塔存在分離精度低的問(wèn)題。其設(shè)計(jì)側(cè)線解吸劑含量為＜50 mg/L，但實(shí)際側(cè)線解吸劑含量在吸附分離單元80%負(fù)荷、90%負(fù)荷和99%負(fù)荷下，分別為60～120 mg/L、180～380 mg/L和＞500 mg/L。側(cè)線解吸劑含量超高，會(huì)造成解吸劑的損失，也會(huì)造成下游異構(gòu)化單元催化劑積碳速率增高、活性下降增快，進(jìn)一步造成經(jīng)濟(jì)損失。組織UOP、SEI、塔板專利商、制造商和施工方等專業(yè)人員，從塔板水力學(xué)數(shù)據(jù)、工藝操作條件、化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)、塔板設(shè)計(jì)文件、塔板制造圖紙以及塔板施工等多方面入手，分析出抽余液塔分離精度低的原因主要有兩個(gè)方面：一是降液管左右兩側(cè)液流相互沖擊；二是塔中段塔板開(kāi)孔率過(guò)大。

根據(jù)原因分析，制定改造方案如下：

(1)在所有塔板降液管中間上方增加防跳擋板，以降低中間降液管左右兩側(cè)液流相互沖擊對(duì)塔板分離效果造成的影響。

(2)對(duì)抽余液塔部分塔板液層最薄的降液管兩側(cè)浮閥全部堵孔，降低該區(qū)域氣相上升速率，提高塔板氣液相傳質(zhì)傳熱效果。

抽余液塔增加防跳擋板改造現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 抽余液塔增加防跳擋板改造現(xiàn)場(chǎng)圖

借助2018年裝置大檢修停工窗口期，通過(guò)創(chuàng)新性地降低部分塔板開(kāi)孔率、降液管上方增設(shè)防跳擋板等措施，實(shí)施了抽余液塔塔板改造和操作優(yōu)化，使抽余液塔分離效果得到明顯改善，解吸劑損耗大幅降低，達(dá)到設(shè)計(jì)分離精度。每年可減少解吸劑損耗748 t，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益近兩千萬(wàn)。同時(shí)，有效保護(hù)下游異構(gòu)化單元催化劑活性，延長(zhǎng)催化劑使用壽命，為PX裝置平穩(wěn)、高效、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了有力保障。

3.3.2 增設(shè)精餾塔塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器

抽余液塔是PX裝置主要的精餾塔設(shè)備之一，塔頂氣含有大量的低溫余熱。故抽余液塔的設(shè)計(jì)一般設(shè)置塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器，通過(guò)生產(chǎn)低溫?zé)崴厥諢崮躘2]。

四川石化PX裝置抽余液塔原設(shè)計(jì)設(shè)置1組塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器E-6012A/B，另有1組16臺(tái)空冷器與其串聯(lián)。E-6012A/B生產(chǎn)的低溫?zé)崴屯拇ㄊ渌b置。

借助2018年裝置大檢修停工窗口期，在抽余液塔頂新增設(shè)1組塔頂氣/低溫?zé)崴畵Q熱器E-6015A/B，布置在E-6012A/B之后，與空冷器并聯(lián)布置，在增產(chǎn)低溫?zé)崴耐瑫r(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽余液塔頂余熱的深度利用[3]。

改造后，抽余液塔塔頂熱的深度利用產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益如下：(1)四川石化MTBE裝置2臺(tái)精餾塔塔底熱源由蒸汽改為低溫?zé)崴?，?jié)約費(fèi)用2 604萬(wàn)元/年；(2)四川石化乙二醇裝置1組蒸汽換熱器改為低溫?zé)崴畵Q熱器，節(jié)約費(fèi)用1 956萬(wàn)元/年；(3)抽余液塔空冷器停運(yùn)10臺(tái)，每年可節(jié)約電費(fèi)187萬(wàn)元/年。實(shí)現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益總計(jì)4 747萬(wàn)元/年。

4 結(jié)語(yǔ)

PX裝置可以在改造過(guò)程中，通過(guò)提升產(chǎn)能、改變工藝條件、借助停工窗口期等方式，實(shí)現(xiàn)多種難以在正常生產(chǎn)時(shí)實(shí)施的降本增效措施，大幅提高裝置生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)裝置降本增效的目的。