糠醛裝置蒸汽代爐工藝設計探討

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[摘要]糠醛裝置運行時間較長，現有加熱爐臺數多、負荷小且效率不高；某石油化工廠區內有富余的蒸汽熱源。本文介紹了一種中壓蒸汽作為熱源代替加熱爐的技術方案，詳細比選了各種技術路線，并論證了中壓蒸汽作為熱源代替加熱爐技術方法的可行性。

[關鍵詞]糠醛裝置；蒸汽代爐；設計

我國是一個煤炭資源相對豐富、石油資源稀缺的國家。國家的煤炭工業實行“增加產量，提高質量，積極出口”的發展方針；石油工業實行“快增儲量，充分利用國際資源，滿足國內需求”，某石油化工廠采用CFB鍋爐產生的蒸汽作各個生產裝置的熱源，實質就是用焦炭代替燃料油，符合國家能源政策。運行CFB鍋爐，實現熱電一體，其本身可能通過發電達到盈利目的，因而充分利用富余汽量，可以提高CFB鍋爐負荷及供熱比，降低供電標煤耗，從而降低產供汽、電成本。其次，某石油化工廠充分利用富余汽量，可以減少煉油自用燃料量。實施糠醛蒸汽代油爐改造，可充分利用富余蒸汽，減少爐用燃料消耗，降低燃料自用率，從而提高綜合商品率。

1技術改造條件

因糠醛在230℃時會分解、結焦。3.5MPa的中壓蒸汽最高溫度為420℃左右，為防止糠醛介質遇高溫分解及結焦，所以進裝置的3.5MPa蒸汽首先經一減溫器減溫至290℃左右，保證與糠醛介質直接接觸的換熱管內壁溫度在240℃以下。因裝置自產近2.5t/h的0.35MPa的低低壓蒸汽原是進爐-1對流段，過熱后作汽提塔的汽提蒸汽。若爐-1拆除后，此部分蒸汽無法過熱，擬增一自產蒸汽過熱器，用自產的低低壓蒸汽與減溫后的中壓蒸汽換熱，達到中壓蒸汽降溫的同時低低壓蒸汽過熱，一舉兩得。中壓蒸汽走殼程，低低壓蒸汽走管程。降溫后的中壓蒸汽再進入新增的加熱器，以代替已有加熱爐。為防止糠醛結焦，計劃抽出液(或精制液)走管程，蒸汽走殼程。且換熱器選型計算時，適當提高工藝物料流速，3.0m/s以上，減少物流滯留層厚度，減少管程結焦的機會，且管程結焦易清洗。詳細的加熱爐與蒸汽加熱器結焦對比等如表1所示。進精制液汽提塔的精制液流量65t/h，溫度需從由160℃加熱到206℃；進三效蒸發塔的抽出液流量80t/h，溫度需從182℃加熱到216℃。

2工藝技術方案比選

2.1加熱工藝比選

糠糠裝置精制液、抽出液加熱均需要外部加熱。加熱的方式有加熱爐加熱、導熱油加熱及蒸汽加熱三種。加熱爐加熱：國內同類裝置最早大多采取加熱爐加熱，采用加熱爐加熱，有如下優點：介質溫度可控制范圍大、對溶劑適應性廣、熱效率高。缺點是設備造價高，占地面積大，需要燃料配套設施。導熱油加熱：中小型裝置加熱工藝也有采用導熱油加熱。采用導熱油加熱，有如下優點：介質溫度可控制范圍大、對介質適應性廣、只需要一臺導熱油加熱爐。缺點是導熱油爐熱效率低，能耗高，需要燃料配套設施。蒸汽加熱：三糠精制液、抽出液加熱采用蒸汽加熱是目前石化煉廠的發展趨勢。采用蒸汽加熱有如下優點：設備投資小，易操控，裝置安全性高，且無廢氣排出，有利于環保。缺點是受加熱蒸汽溫度限制，工藝介質加熱溫度有限，能耗比加熱爐加熱稍高。這三種加熱方式目前都有廣泛應用，至于采取何種加熱方法，需要根據實際情況確定。采用加熱爐加熱的計算能耗比蒸汽加熱的低，在沒有蒸汽富余的大型裝置的溶劑回收系統普遍采用；導熱油加熱僅適合中小型裝置，且是在沒有富余蒸汽的情況下采用；采用蒸汽加熱是工廠蒸汽有富余，且蒸汽可滿足介質加熱要求的情況下采用。因某石油化工廠中壓蒸汽有較多富余，且中壓蒸汽的壓力為3.5MPa(冷凝溫度245℃)，糠糠裝置精制液進汽提塔溫度要求為206℃，抽出液進三效蒸發塔溫度要求為206℃，以上二股物料溫度與該廠中壓蒸汽冷凝溫度相差35℃左右。工藝介質溫度與加熱介質溫度非常匹配，選用中壓蒸汽加熱工藝較合理。

2.2蒸汽加熱工藝比選

方案一，3.5MPa蒸汽首先經一減溫器減溫至290℃左右后，再作為熱源，保證與糠醛介質直接接觸的換熱管內壁溫度在240℃以下。為防止糠醛結焦，計劃抽出液(或精制液)走管程，蒸汽走殼程。且換熱器選型計算時，適當提高工藝物料流速，3.0m/s以上，減少物流滯留層厚度，減少管程結焦的機會，且管程結焦易清洗。方案二，直接用中壓蒸汽加熱器代替加熱爐。三糠的精制液及抽出液中均含有糠醛。糠醛在230℃時就會分解、結焦，如果將中壓蒸汽直接進入加熱器，若冷介質出口溫度在216℃左右，換熱管壁溫將超過250℃，糠醛等介質會分解、結焦，且設備需選用耐高溫的鉻鉬鋼或不銹鋼，不僅產品質量無法保證，且設備投資大，改造費用高方案三，用減壓后的中壓蒸汽加熱器代替三糠醛裝置的加熱爐。3.5MPa的中壓蒸汽冷凝溫度為245℃左右。原精制液出爐溫度為206℃，原抽出液出爐溫度為216℃，用3.5MPa的中壓蒸汽加熱，溫度正好匹配，如果將蒸汽減壓，則蒸汽冷凝溫降低，蒸汽與介質溫差變小，消耗蒸汽增多，且換熱器面積增大，設備投資變大。因糠醛在230℃時會分解、結焦。3.5MPa的中壓蒸汽最高溫度為420℃左右，為防止糠醛介質遇高溫分解及結焦，蒸汽需先考慮減溫不減壓。技術方案比選情況詳見下表2。

3換熱工藝計算

中壓蒸汽減溫至290℃后分兩路分別對精制液進行加熱、對抽出液進行加熱；蒸汽加熱器殼程出口凝結水與與沉降罐底料換熱，充分利用凝結水熱量。各股物料條件詳見下表3、4。

4工藝流程及控制方案簡介

4.1精制液“以汽代油爐”加熱流程

進入糠醛裝置的中壓蒸汽經流量計后首先進入新增的減溫器，減溫至290℃后進入新增的自產蒸汽過熱器，與裝置自產的0.35MPa蒸汽換熱，換熱至280℃后分兩路，一路進入新增的精制液加熱器殼程，將管程的精制液加熱至206℃后，精制液進入精制液汽提塔，精制液管道上設置流量控調節閥，凝結水管道上設置溫度控調節閥。另一路減溫蒸汽進入抽出液“以汽代油爐”加熱系統。

4.2抽出液“以汽代油爐”加熱流程

與自產蒸汽換熱減溫后的中壓蒸汽總管的另一支進入新增的抽出液加熱器殼程，將管程的抽出液加熱至216℃后，抽出液進入抽出液三效蒸發塔，抽出液管道上設置溫度控調節閥，凝結水管道上設置流量控調節閥。加熱器殼程出口凝結水進入后續的凝結水換熱流程。

4.3凝結水與沉降罐底料換熱流程

從蒸汽加熱器出來的凝結水合并后進入新增凝結水罐，經罐底調節閥進入沉降罐底料加熱器，與沉降罐底料換熱后出裝置。凝結水罐底設置液位控調節閥，罐頂設置壓力控調節閥。

5技術改造效果

采用中壓蒸汽加熱器代替糠醛裝置加熱爐，使得裝置的安全平穩運行可得到更有效保障。不僅可滿足工藝介質分離要求，而且產品質量保證，工藝方案合理，工程投資相對較低。另可以充分利用已有公用工程，不足部分通過改造解決，系統配套投資低。同時優化了糠醛裝置換熱流程，無需再運行糠醛裝置加熱爐，實現良好的綜合經濟效益。

6結論

綜上所述，用中壓蒸汽加熱器代替糠醛裝置加熱爐的技術方案是合理可行的，無需運行加熱爐也節省燃料氣，加熱工藝流程相對簡單，設備通用且維護方便，提高了廠區CFB鍋爐熱電一體化效率，全廠綜合經濟性更好。新增設備規格見下表5所示。

參考文獻

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作者：鄒聰文 單位：茂名瑞派石化工程有限公司