关键词:换热器；甲乙酮；焓值；低压蒸汽
前 言
本文通过对一套甲乙酮装置各低压蒸汽再沸器使用情况进行分析，并与原设计热负荷进行对比，核算出历年技术改造降低的蒸汽量。同时，对装置蒸汽凝水进行测温、数据分析，提出改进措施，为装置的进一步优化提供参考依据。
1.热能利用现状
一套甲乙酮装置所用蒸汽为来自动力车间产生的低压蒸汽，压力正常时在0.5-0.9MPa，温度在220℃，经过各换热器后蒸汽冷凝成温度为120℃，闪蒸为0.12MPa的二次蒸汽和蒸汽凝水。
原装置生产运行中低压蒸汽单耗为7.003t/t甲乙酮，若每天产量按照100t甲乙酮进行计算，则消耗蒸汽量为700.3吨低压蒸汽。目前装置生产运行过程中的蒸汽单耗为5.500t/tMEK，比装置设计工况降低1.503t/tMEK，表明装置运行明显优于原设计工况。
2.热能优化分析
2.1 重质物塔再沸器E-155热能优化分析
重质物塔再沸器原使用的加热介质为低压蒸汽，由于重质物塔正常运行过程 中排重质物时要求的塔釜温度为160℃以上，低压蒸汽实际加热温度不能完全满足运行要求，并且蒸汽流量出现波动。经技术改造后，将加热介质变为低温热油加热。经查询1.0MPa低压蒸汽焓值为2776.16kj/kg，利用焓差公式：Q=M*(H＿out-H＿in)，原设计重质物塔再沸器E-155运行需要的总热量为971922.24kj，可节约1.0MPa低压蒸汽为：
971922.24kj ÷ 2776.16kj/kg = 350.09kg
2.2 脱丁烯塔进料加热器E-104热能优化分析
一套甲乙酮装置水合工段脱丁烯塔进料加热器E-104使用1.0MPa蒸汽作为热源，用于提供物料相变的热量，在热量达到要求时，丁烯基本上全部汽化，有利于脱丁烯塔的正常运行。E-104在运行过程中，温度变化不大，基本稳定在65-70℃ ，热量全部用于相变潜热，装置冷凝水的流量和温度完全可以满足工艺要求。目前，脱丁烯塔进料加热器E-104使用的是蒸汽凝水。
蒸汽凝水是来自偏三甲苯装置和一套甲乙酮装置蒸汽凝水总量，经闪蒸后凝水温度在104-106℃之间。作为脱丁烯塔进料加热器E-104加热介质后温度降低至70-74℃，此时凝水的焓值为289.31kj/kg，则经技术改造后节约的低压蒸汽量为：
34000kg × (439.36-289.31)kj/kg ÷ 2776.16kj/kg = 1837.68kg
脱丁烯塔进料加热器E-104加热介质变为蒸汽凝水后完全能够满足脱丁烯塔C-101生产运行，同时可以节约1.0MPa低压蒸汽约1837.68kg，为装置节能降耗做出了一定贡献。
2.3 尾气吸收蒸馏塔再沸器E-022热能优化分析
丁烯提浓工段尾气吸收-蒸馏塔C-020停运后节约了塔釜再沸器E-022消耗的蒸汽量。通过对2015年吸收-蒸馏塔再沸器E-022消耗的蒸汽量进行统计，可以看出，尾气吸收-蒸馏塔C-020停运后可节约1792.83 kg/h低压蒸汽。
2.4 重芳烃凝水热量利用分析
重芳烃装置冷凝水数量为10-12t/h，温度为145℃，经过甲乙酮装置再次闪蒸利用后，温度降低到80℃，则闪蒸后增加的二次蒸汽和凝水量。
经闪蒸后凝水和二次蒸汽温度为104.83℃，其焓值分别为2683.44 kJ/kg和439.36kj/kg。闪蒸后的二次蒸汽作为脱丁烯塔进料加热器E-115加热介质，换热后温度降低至72℃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，闪蒸后的凝水作为脱丁烯塔进料加热器E-104加热介质，则共输入热能为：
二次蒸汽：(1157+1046)kg/h × 2683.44 kJ/kg = 5911618.32kj
蒸汽凝水：(10843+18954)kg/h × 439.36 kJ/kg = 13091609.92kj
换热后的剩余热能：(12000+20000)kg/h × 289.31kj/kg = 9257920kj
输入系统热能：5911618.32kj + 13091609.92kj - 9257920kj = 9745308.24kj
1.0MPa低压蒸汽焓值按照2776.16kj/kg，相当于节约蒸汽量为：
9745308.24kj ÷ 2776.16kj/kg = 3510.35kg
由以上计算可以看出，重芳烃装置和本装置热水经闪蒸后再进行热能利用，相当于节约 3510.35kg/h低压蒸汽。
3.热能实际消耗分析
3.1 低压蒸汽热能消耗分析
经过对装置不断优化改造后，我对一套甲乙酮装置的低压蒸汽使用量进行了调查统计，结果如下：
1、E-001实际流量明显大于设计流量，原因是在正常生产运行过程中汽提塔C-002塔釜温度在158-162℃之间，设计工况是165℃，造成萃取精馏塔加热器E-002、E-003输入热量减少，导致蒸汽用量增加。
2、E-153：为了节约蒸汽用量，车间经过研究分析，于2011年8月对仲丁醚塔进行了改造，即仲丁醚塔塔釜精醇将不经过仲丁醇塔，而通过新线直接送至中间产品罐V-303中，作为原料直接进入MEK合成精制工段；同时MEK合成精制工段MEK塔塔釜含有重质物的仲丁醇由MEK塔塔釜泵直接送至仲丁醇塔作为仲丁醇塔进料进行分离。经过改造后，降低了仲丁醇塔C-152生产运行负荷，相当于节约了蒸汽约1380kg/h。
3、E-160、E-162原设计工况运行塔釜温度分别是105℃和93℃，目前装置生产运行过程中C-155塔釜温度在93-99℃之间，C-156塔釜温度在84-86℃之间，温度降低后减少了蒸汽用量。
4、E-201/251/252：本工段原设计运行工况为5391.67kg/h，经系统参数优化，装置运行负荷提高至5500-6000kg/h之间，运行负荷提高后造成蒸汽消耗量增加。
3.2 冷凝水热能消耗分析
2019年10月对一套甲乙酮装置各塔釜重沸器蒸汽凝水温度进行实际测量后可以看出，重沸器E-160、E-162、E-251蒸汽凝水温度低于装置低压蒸汽闪蒸罐V-502。因此，可以将这三台换热器蒸汽凝水改制至热水储罐V-504，降低V-502的闪蒸运行负荷。
重沸器E-001、E-151、E-153、E-201蒸汽凝水温度高于V-502闪蒸后的温度，经统计其流量为17.2吨。
四、结果与讨论
(1)目前，一套甲乙酮装置生产运行过程中的蒸汽单耗为5.500t/tMEK，比装置设计工况降低1.503t/tMEK，表明装置运行明显优于原设计工况。
（2)重芳烃装置的高温凝水和一套甲乙酮装置蒸汽凝水经闪蒸后，再回收利用其产生的二次蒸汽与蒸汽凝水的热能，相当于节约 3510.35kg/h低压蒸汽。
（3）经过对各重沸器蒸汽凝水温度进行统计、对比分析发现，重沸器E-160、E-162、E-251蒸汽凝水温度蒸汽闪蒸凝水温度，建议将这三台换热器蒸汽凝水改制至热水储罐V-504，降低V-502的闪蒸运行负荷。
参考文献
[1] 兰州石化公司助剂厂3万吨/年甲乙酮装置操作规程[M]
论文作者:郭 磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期
论文发表时间:2020/3/25
标签：蒸汽论文; 装置论文; 闪蒸论文; 低压论文; 丁烯论文; 热能论文; 甲乙论文; 《工程管理前沿》2020年1期论文;