“干氣法制乙苯”熱水余熱回收利用首次創(chuàng)新

金永成 高攀龍

中海石油寧波大榭石化有限公司，中國·浙江 寧波 315812

1 引言

節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，響應(yīng)中國的號(hào)召，提高能源利用率和利用效率，加強(qiáng)余熱回收利用實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，是實(shí)現(xiàn)“高質(zhì)量發(fā)展”的必要措施，也是保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的趨勢(shì)。

2 概況介紹

筆者所在公司的乙苯裝置為目前中國最大的“干氣法制乙苯”，系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)現(xiàn)乙苯裝置生產(chǎn)工藝中需要工藝熱水作為冷卻介質(zhì)給高溫物料降溫，流量為600t/h，出口溫度為120℃，造成了熱量浪費(fèi)和能耗增加。且苯乙烯裝置需要0.35MPa 蒸汽作為塔釜熱源，該熱源由熱電公司外購的1.0MPa 蒸汽經(jīng)過減溫減壓器所得，造成了高品位蒸汽的浪費(fèi)。

乙苯裝置能耗問題包括以下兩點(diǎn)：

①0.35MPaG 蒸汽消耗量大，需要10～15t/h 的1.0MPaG蒸汽減溫減壓到0.35MPaG 系統(tǒng)，造成了高品位蒸汽的浪費(fèi)，能量利用不合理。

②乙苯工藝熱水返回管網(wǎng)，全廠低溫?zé)崴眯实?，造成熱量浪費(fèi)和能耗增加。

3 技術(shù)背景

利用二類熱泵機(jī)組，回收乙苯裝置120℃低溫?zé)崴芰浚a(chǎn)生0.35MPag 蒸汽供苯乙烯裝置使用，熱水經(jīng)機(jī)組換熱后溫度降為95℃左右返回低溫?zé)崴厮芫€。

利用低品位熱源，實(shí)現(xiàn)將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩幢盟偷难h(huán)系統(tǒng)。

4 技術(shù)原理

第二類吸收式熱泵是以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，在蒸發(fā)器和發(fā)生器中通入低品位余熱（熱水、蒸汽或其他介質(zhì)），在冷凝器中通入冷卻水，由吸收器產(chǎn)生高品位熱媒（蒸汽或熱水）的設(shè)備。

熱泵運(yùn)行過程基本原理：水的沸點(diǎn)隨壓力的不同而發(fā)生變化以及水蒸發(fā)吸熱、冷凝放熱的特性，將水作為傳熱的中間介質(zhì)，通過循環(huán)具有強(qiáng)吸濕性的溴化鋰溶液實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的物理過程。主要部件（見圖1）作用如下[1]。

圖1 第二類溴化鋰吸收式熱泵工作原理

蒸發(fā)器：冷凝水在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸收中溫?zé)嵩吹臒崃孔優(yōu)樗魵?，水蒸氣流入吸收器?/p>

發(fā)生器：中溫?zé)嵩丛诎l(fā)生器內(nèi)放出熱量，溴化鋰稀溶液被加熱，冷劑水蒸發(fā)成水蒸氣。

冷凝器：水蒸氣在冷凝器內(nèi)冷凝放熱，將熱量傳遞給循環(huán)冷卻水，冷凝水通過壓差流入蒸發(fā)器。

吸收器：從蒸發(fā)器流入吸收器的水蒸氣被發(fā)生器流入吸收器的溴化鋰濃溶液吸收，變?yōu)殇寤囅∪芤?，吸收過程釋放冷凝熱給補(bǔ)水，產(chǎn)生高溫?zé)帷?/p>

本系統(tǒng)單位蒸汽能耗不大于21.15kgEO/t 蒸汽；噸熱水產(chǎn)氣量不低于0.0177t/t；額定工況產(chǎn)0.35MPa 汽不低于11t/h。

5 成果創(chuàng)新性與先進(jìn)性

5.1 創(chuàng)新性

創(chuàng)新一：公司大膽創(chuàng)新，實(shí)施首個(gè)合同能源項(xiàng)目，一方面促進(jìn)節(jié)能新技術(shù)推廣應(yīng)用，另一方面規(guī)避了企業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)。為今后采用合同能源方式提供借鑒與保障。

創(chuàng)新二：二類熱泵機(jī)組回收余熱技術(shù)首次應(yīng)用在目前中國最大的“干氣法制乙苯”裝置。將乙苯裝置的低品位工藝熱水轉(zhuǎn)換成高品位低壓蒸汽，節(jié)約蒸汽開支，降低裝置能耗。為煉油化工裝置工藝生產(chǎn)的泛汽、泛熱余熱回收提供新思路[1]。

5.2 先進(jìn)性

先進(jìn)性一：二類吸收式熱泵的性能系數(shù)約為50%，它的目的在于提高熱源品位。它能回收工藝上將要排掉的50%左右的低品位余熱的熱量，使其重新返回工藝發(fā)揮作用[2]。

先進(jìn)性二：采用熱能直接驅(qū)動(dòng)，不耗電、不依靠機(jī)械能等，利用低品位熱源實(shí)現(xiàn)將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩幢盟偷难h(huán)系統(tǒng)，是回收利用低溫位熱能的有效設(shè)施，具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的雙重作用[3]。

先進(jìn)性三：熱泵機(jī)組使用水-溴化鋰工質(zhì)對(duì)，運(yùn)行時(shí)沒有任何污染，也沒有廢棄物，環(huán)境效益顯著。

先進(jìn)性四：可直接制取蒸汽，也可輸出熱水，雙向選擇。

先進(jìn)性五：中國單機(jī)產(chǎn)汽量最大的第二類吸收式熱泵，同時(shí)也是應(yīng)用于化工行業(yè)的第一臺(tái)防爆機(jī)組。

6 成果應(yīng)用及綜合效益

6.1 成果應(yīng)用——（標(biāo)定數(shù)據(jù)）

負(fù)荷達(dá)到100%，具備標(biāo)定條件。該系統(tǒng)進(jìn)行為期72h的標(biāo)定考核，即標(biāo)定產(chǎn)蒸汽量11t/h、標(biāo)定噸熱水產(chǎn)汽量平均值為0.0177t/t、標(biāo)定單位產(chǎn)汽能耗18.22 kgEO/t、標(biāo)定每年節(jié)約標(biāo)煤約5739t，標(biāo)定期間機(jī)組的性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)及合同要求。熱泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)全廠其他裝置操作無不利影響；每小時(shí)節(jié)約能耗約477.8kgEO，折合節(jié)約標(biāo)煤0.683t/h；年經(jīng)濟(jì)效益為1400 萬元左右。項(xiàng)目實(shí)施后經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著，具有很好的推廣前景。

6.2 成果應(yīng)用——（能耗前后對(duì)比）

投用余熱回收后能耗下降明顯從原先142 標(biāo)油下降至118.2 標(biāo)油（設(shè)計(jì)能耗131 標(biāo)油），如圖2所示，節(jié)能效果突出。

圖2 余熱回收系統(tǒng)投用前后裝置能耗對(duì)比

6.3 經(jīng)濟(jì)效益核算

余熱回收產(chǎn)生的0.35MPa 蒸汽單價(jià)按照2020年1.0MPa蒸汽含稅價(jià)進(jìn)行折算本次標(biāo)定產(chǎn)蒸汽量為11t/h，蒸汽品質(zhì)滿足并網(wǎng)要求，年運(yùn)行時(shí)間按8400h 計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益約為1400 萬元。

7 結(jié)語

總而言之，每套生產(chǎn)裝置都有自己不同的特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)中的不同要求，深挖裝置潛能，降低能耗，是提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，熱水余熱回收系統(tǒng)投用，利用裝置的工藝熱水提供熱源給苯乙烯裝置提供0.35MpaG 蒸汽，溴化鋰第二類吸收式機(jī)組可對(duì)化工裝置各領(lǐng)域的工藝余熱進(jìn)行回收利用，產(chǎn)汽或制熱可滿足工藝需求，提高能源利用率，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益，論文通過對(duì)溴化鋰第二類吸收式機(jī)組在化工裝置余熱回收領(lǐng)域的應(yīng)用分析，利用效果評(píng)估、節(jié)能環(huán)保滿足設(shè)計(jì)要求、生產(chǎn)需要，為后續(xù)化工生產(chǎn)利用余熱提供參考和借鑒。