连续重整的设计能耗再分析

《连续重整的设计能耗再分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续重整的设计能耗再分析（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、连续重整的设计能耗再分析伍于璞（中国石化集团洛阳石化工程公司）摘要：对国内八套连续重整装置中重整单元设计能耗以及四合一炉、氢气压缩机能耗对重整单元设计能耗的影响和分析。主题词：连续重整 重整单元 四合一炉 氢气压缩机 设计能耗分析1. 前 言在 2007 年 2 期催化重整与芳烃中的题为连续重整的设计能耗分析一文中 已对国内六套连续重整装置的设计条件、装置及各单元的能耗作了介绍和初步分析。由 于重整单元设计能耗最大，不同装置的重整单元设计能耗不尽相同，有些装置之间设计 能耗差异较大，因此，有必要对重整单元几个大耗能设备进行设计能耗的比较和分析， 找出差异所在，挖掘节能的潜力。2. 连续重整中重

2、整单元的设计能耗分析国内八套连续重整装置重整单元的设计能耗列于表 1。表 1 中所列出的数据若有与 连续重整设计能耗分析一文中不一致之处均以本文为准。表 1 连续重整装置重整单元设计参数及能耗项目装置重整进料量进料组成RONLHSVH/H2 C增压机 出口压力重整单元能耗t/hP/N/Ah-1mol/molMpa (g)MJ/tKg标油/t镇海80万吨/年115.741富料51.84/35.49/12.671022.01.7/2.51.622985.271.3贫料66.27/23.81/9.92镇海120万吨/年150富料54.79/32.22/12.911022.01.97/2.941.62

3、2899.069.24贫料71.71/19.86/8.34茂名100万吨/年125富料48.14/37.07/12.911041.642.651.62312774.69贫料67.56/21.66/10.78金陵100万吨/年125富料56.56/32.04/11.41051.643.01.622934.370.08贫料69.78/14.77/15.45大连220万吨/年261.9富料47.79/44.45/8.091021.842.32.8453026.572.29贫料56.47/34.35/9.18青岛150万吨/年178.57269.84/18.26/11.91021.283.02.325

4、88.761.83湛江50万吨/年55.785富料50.09/44.45/5.461022.02.22.4304572.73贫料56.47/34.35/9.18华锦50万吨/年59.525富料34.2/53.6/12.21052.02.62.783213.476.75贫料45.0/47.01/7.99表 1 列出了各装置的原料组成、研究法烷值、液时空速、氢油分子比及重整氢增压 机的出口压力等设计参数有助于对单元能耗的分析。重整单元设计能耗是根据重整单元 中各类公用工程消耗所计算得到的综合能耗，包括燃料、电力、蒸汽、循环水、除氧水、 凝结水、净化压缩空气和氮气等。从表 1 重整单元能耗一栏中可见

5、：有些装置之间差异不大，而有些装置之间则差异 相当大，其中最大能耗的是华锦重整单元，最小能耗的是青岛重整单元，两者差值为 14.92 Kg标油/t,工艺流程基本相同的装置为何出现如此大的差异，为此，有必要对 下列单体设备的设计能耗进行分解计算找出主要差异所在。2.1 连续重整四合一炉设计能耗比较表 2 连续重整四合一炉设计能耗比较项目装置RONH/H2 C单位四合一炉总加热量进料换热器热端温差(1)进料加热炉加热温差(2)单位进料加热炉加热量四合设计能/-炉 耗 (4)四合一炉 设计能耗 占重整单 元能耗%mol/molMW/t ccMW/t (3)MJ/tKg标油/t镇海80万 吨/年102

6、1.7/2.50.39254800.12304.657.480镇海120万 吨/年1021.97/2.940.38234690.078223453.3677茂名100万 吨/年1042.650.38333630.0862233.353.3471.4金陵100万 吨/年1053.00.4230610.0782539.860.0685.7大连220万 吨/年1022.30.4441750.105271864.989.8青岛150万 吨/年1023.00.4038.479.40.106231955.3989.5湛江50万 吨/年1022.20.3847820.0842261.354.0174.3华锦

7、50万 吨/年1052.60.4249740.0873212.555.2372注：1.进料换热器的热端温差=换热器热流入口温度一冷流的出口温度。在RON和H/HC相当条件下温差小则换 2热深度增加。2. 进料加热炉加热温差=出口温度一入口温度。进料换热器冷流出口温度提高则进料加热炉加热温差减少。3. 表中MW/t为每吨重整进料所需的加热量。4. 四合一炉设计能耗是按燃料消耗计算。四合一炉设计能耗比较是表 2。四合一炉是重整单元耗能最大的单体设备，这是由 重整吸热反应所决定的。由于装置规模不同，为了具有可比性，表中列出的四合一炉总 热负荷是以单位重整进料总加热量来表示，即四合一炉总热负荷/重整进

8、料量，单位为 MW/t。表中还列出进料换热器的热端温差（表示换热深度的指标）、进料加热炉的加热 温差、单位进料加热炉加热量和四合一炉能耗占重整单元能耗，以供分析参考。从表2中可见：四合一炉的设计能耗一栏中，大连最大64.9Kg标油/t,茂名最小 53.34Kg标油/t,其差值为10.56Kg标油/t,从表中所列数据看出四合一加热炉是连续 重整单元能耗的主要部分约占71%以上（此值与进料组成、反应苛刻度和H/H有关）。2C从表 2 还可以看出：镇海的两套装置设计参数基本相同,四合一炉设计能耗却相差 4.04 Kg标油/t,其主要原因是进料换热器的换热深度不同，表现为进料换热器热端温 差相差20C

9、，进料加热炉加热温差相差11C，单位进料加热炉加热量相差28%。从表2基本上可以得出一个结论：四合一炉的设计能耗与单位四合一炉总加热量和 进料换热器换热深度密切相关。进料换热器换热深度意味着反应产物的热能更有效的回 收以减少进料加热炉的热负荷，从而减少四合一炉总加热量达到降低能耗的目的。因此， 增加进料换热器换热深度（适当减少热端温差）是重整单元节能潜力之一，但是由于十 多年来，对于大规模连续重整装置的进料换热器基本上都采用法国的 Packinox 独家生 产的焊接板式换热器、价格昂贵，一次投资费用较高，往往会作为装置压低投资的目标 设备，因此不大可能充分利用该设备加大换热深度的优势挖掘节能潜

10、力就很难做到。当 前“节能减排”作为国民经济持续发展的重要国策的形势下，国内自行开发研制高质量、 高效的重整进料换热器是十分必要的。目前国产的焊接板式换热器在质量上尚未过关， 有待改进。此外，国内新开发的立式缠绕管管壳式换热器已在重整以外的装置中成功应 用，据了解其换热深度与焊接板式换热器相当，华锦50万吨/年连续重整业主已经确定 在详细设计中试用，预测与立式管壳换热器相比进料换热器热端温差为31C，可降低 进料加热炉热负荷1.23MW，每年可节约燃料13611，装置能耗可降低2.72 Kg标油/t。 这种适当付出的代价对于实现“节能减排”的目标是值得的，从适当增加设备的一次投 资费用换取长期

11、操作成本的降低以及减少对环境污染的贡献也是合算的。2.2 连续重整氢气压缩机动力设计能耗比较表 3 连续重整氢气压缩机动力设计能耗比较装置项目、镇海80万吨/年镇海120万吨/年茂名100万吨/年金陵100万吨/年大连220万吨/年青岛150万吨/年湛江50万吨/年华锦50万吨/年循 环 氢 压 缩 机压力Mpa（g）入口0.240.240.240.250.240.240.250.25出口0.570.540.550.550.540.570.510.55型式离心离心离心离心离心离心离心离心驱动机动力3.5Mpa 蒸 汽（凝汽）1.0Mpa 蒸 汽（凝汽）3.5Mpa 蒸 汽（凝汽）3.5Mpa

12、背 压至1.0Mpa3.5Mpa 背 压至1.0Mpa3.5Mpa 背 压至0.45Mpa1.0Mpa 蒸 汽（凝汽）1.0Mpa 蒸 汽（凝汽）增压机压力Mpa（g）入口0.240.240.240.250.4810.510.240.24出口1.671.621.621.622.8452.32.42.78形式电动往复离心离心离心离心离心电动往复电动往复驱动机动力6000V电机3.5Mpa 蒸汽 （凝汽）3.5Mpa 蒸汽 （凝汽）3.5Mpa 蒸汽 （凝汽）3.5Mpa 蒸汽 （凝汽）3.5Mpa背压至1.0Mpa6000V电机6000V电机循环氢 压缩机 设计 能耗MJ/t384.89431.

13、16349.82128.51230.48365.33342.24379.54Kg标油/t9.1310.38.363.075.58.238.179.06增压机设计能耗MJ/t716.08718.49807.29699.65775.23301.64658.59699.7Kg标油/t17.1017.1619.2816.7118.527.215.7316.71合计能耗MJ/t1100.971149.651157.12828.181005.72666.971000.831079.24Kg标油/t26.2327.4627.6319.2724.0215.9323.925.77氢油分子比1.7/2.51.97

14、/2.942.653.02.23.02.22.6重整反应苛刻度RON102102104105102102102105循环氢气体压缩机量循环氢循环氢循环氢循环氢循环氢+增压氢循环氢+增压氢循环氢循环氢3.5Mpa蒸汽单耗t/t0.1240.210.3440.4640.5581.014-0.21-0.22实耗t/h14.43（-27.6）32（-35.14）43（29.36）58（-27.86）146.2（-73.6）181.1（-46.7）（-11.7）（-13.09）l.OMpa蒸汽单耗t/t0.150.256-0.4-0.60.110.16实耗t/h22.6-32-104.1-107.36.

15、09.80.45Mp a蒸汽实耗t/h-73.8注：1. 3.5Mpa 蒸汽实耗中有前后两项，前者为压缩机耗汽，括号内为四合一炉对流段产汽以供参考，耗汽为 “”，产汽为“”；单耗仅为压缩机单耗。2. 1.0Mpa、0.45Mpa 蒸汽压缩机耗汽为“”，背压汽“”。3. 蒸汽的单耗和实耗不含润滑油泵、封油泵是否用蒸汽驱动。连续重整的循环氢压缩机和重整氢增压力两个台位的氢气压缩机动力设计能耗列 于表 3，这两个台位的压缩机动力能耗也是比较大的。从表 3 所列的 100 万吨/年以上 规模的五套均采用蒸汽透平驱动的离心式压缩机，其余三套规模较小的其增压机采用电 动往复式压缩机。从表中的设计参数可见，

16、前四套增压机出口压力位1.62Mpa(g),这 是与已有炼油企业的氢气管网压力相适应，后四套为新建炼油企业，氢气管网压力均高 于2.0 Mpa(g)，因此增压机出口压力均在2.3 Mpa(g)以上，其中两套规模为50万吨/ 年的装置中循环氢压缩机和增压机分别采用蒸汽凝汽透平驱动的离心机和电动往复式 压缩机(小规模电动压缩机升压易于实现)。另外两套规模大的装置均采用蒸汽透平驱 动的离心式压缩机；为了合理配制和减少增压机制造难度，目前采用的是循环氢与重整 氢在循环氢压缩机中全量压缩，压缩机出口的一部分作为循环氢，另一部分作为重整氢 进入增压机进行两段升压的方案。这种方案的循环氢压缩机的气体流量接近

17、独立循环氢 压缩机的一倍左右，蒸汽耗量也相应增加。从表3看出；采用全凝汽透平的镇海120万吨/年和茂名的压缩机总设计耗能最高， 青岛采用全背压透平的压缩机总设计能耗最低，两者差值为11.53 Kg标油/t。采用一 台背压、一台凝汽的金陵压缩机总设计能耗比全凝汽的两套低约8.19Kg标油/t。青岛 与华锦的压缩机总设计能耗相差9.84 Kg标油/t,因为青岛为全背压蒸汽透平，华锦为 一台凝汽透平、一台电动。由此可以看出，这是造成在表1两者在重整单元设计能耗相 差最大的主要因素。从表1表3的数据分析青岛项目尽管其四合一炉燃料能耗不低， 增压机出口压力比较高，但是采用了全背压式透平驱动是可以使重整单

18、元的能耗降到最 低，不过采用全背压式的汽用量和背压的低压汽量相当大，见表3中青岛项目数据，只 有在新建炼厂经统筹规划才有可能实现，对于已有的炼厂中新上的装置则只能根据依托 的系统蒸汽平衡来确定其压缩机驱动型式。对于重整装置而言采用一台背压式一台凝汽 式是可行的，也是比较好的选择；因为重整单元的四合一炉可自产3.5Mpa蒸汽其产汽 量相当于循环氢和增压机总的耗汽量二分之一，但是外补二分之一的外供量即可，不过 外送低压蒸汽量也比较大。表3中金陵和大连均采用这种方案，压缩机的总能耗可适当 降低。采用全凝汽式也是由全厂蒸汽平衡来确定的。从表 3 中的湛江和华锦装置规模小，增压机出口压力高，采用电动往复

19、式压缩机， 循环氢和重整分别独立压缩机容易实现，压缩机总能耗也相对较低，但是电动往复式增 压机由于再生系统返回氢气携带粉尘的影响，使压缩机维修频率和费用的加大。2.3 重整氢气压缩机用循环水的设计能耗比较压缩机采用凝汽式其乏汽冷凝方式和循环水的设计能耗见表 4。表 4 连续重整氢气压缩机用循环水设计能耗比较项目装置循环水单耗乏汽冷凝方式循环水能耗t/t循环机增压机MJ/tKg标油/t镇海80万吨/年16.59水冷69.51.66镇海120万吨/年0.66空冷空冷水电2.77 + 25.12水电0.07 + 0.6茂名100万吨/年24.87水冷水冷104.222.48金陵100万吨/年18.7

20、8背压无冷水冷78.691.88大连220万吨/年10.3背压无冷海水冷43.151.03青岛150万吨/年1.95背压无冷背压无冷8.170.19湛江50万吨/年11.31水冷47.391.13华锦50万吨/年16.46水冷68.981.65注：1. 循环水单耗包括压缩机润滑油、封油等冷却用量。2. 乏汽冷凝方式为空冷的能耗包括循环水能耗和空冷器的电耗。循环水的能耗在重整单元中所占比例是很小的，甚至可以忽略，似乎可以不去研究。通过表4所列数据，能耗最大的是茂名采用全水冷方式，能耗为2.48Kg标油/t,循环 水的单耗为24.87t/t,实际耗量为3026t/h,采用全空冷方式的镇海120万吨

21、/年装置 其压缩机的循环水单耗仅为0.66t/t其耗能（含空冷器电耗）为0.67Kg标油/t。青岛 采用全背压式其循环水单耗为1.95t/t,能耗为0.19 Kg标油/t。从上列数据希望得出 一个概念循环水能耗差虽然不大，但是实际耗量却相差很大，对于水资源短缺的情况下， 选用乏汽冷凝采用空冷方式即有利于节水,也符合当前国策,采用空冷的一次投资会比 水汽增加,这也是节水所应付出的代价。3结论综上比较和粗略分析,可以得出以下结论：3.1 重整四合一炉是重整单元能耗最大的设备,一般占单元能耗的 71以上,不同装 置由于原料和苛刻度不同能耗有所不同,但是节能的潜力可以是相同的,就是适当增加 进料换热器的换热深度，提高反应产物热能的回收率，减少进料加热炉的负荷和燃料消 耗，从而降低单元能耗。3.2 重整循环氢和增压机是重整单元能耗第二大设备，驱动机采用全蒸汽凝汽透平和乏 汽全水冷方式其能耗最高，采用全蒸汽背压透平方案其能耗最低，两者能耗约相差 14 Kg 标油/t,对重整单元能耗影响最显著。对于有条件的、新建的连续重整装置可优先选用 蒸汽背压方案，或一台背压、一台凝汽方案。3.3 对于采用凝汽透平方案的其乏汽冷凝采用空冷方式既节能又节水,可作为优选方 案。