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        氣分裝置塔底熱源優(yōu)化

        2020-05-19 08:53:56時啟濤荊舉祥
        山東化工 2020年7期
        關鍵詞:氣分熱媒管程

        時啟濤,陸 聰,郭 棟,荊舉祥

        (山東三維石化工程股份有限公司,山東 淄博 255434)

        1 現(xiàn)狀及目的

        1.1 現(xiàn)狀

        氣分裝置中,脫丙烷塔進料換熱器(換-1)、脫丙烷塔底再沸器(換-2)、脫丁烷塔底再沸器(換-3)、脫戊烷塔底再沸器(換-4)的熱源為1.0 MPa蒸汽。脫丙烯塔底再沸器換-5/2熱源為催化頂循油,換-5/1熱源為蒸汽。各再沸器蒸汽消耗量如表1所示。

        表1 氣分裝置的蒸汽消耗情況

        現(xiàn)煉油廠可以提供110℃熱媒水120~130 t/h,162℃催化頂循油15.5 t/h,可供氣分裝置再沸器使用。

        1.2 目的

        由于氣分裝置具有塔釜溫度較低的特殊性,可以利用低溫熱源-熱媒水作再沸器熱源。本項目的目的在于合理利用熱媒水及催化頂循油,為氣分裝置再沸器供熱,取代原有蒸汽,降低氣分裝置的能耗。

        2 工藝流程的確定

        熱媒水和催化頂循油進出界區(qū)的條件見表2。

        表2 現(xiàn)有熱源條件

        由于脫丁烷塔、脫戊烷塔、脫丙烯塔底溫度為50~60℃,可以利用110℃的熱媒水作為熱源,熱媒水自總管分別進入各塔底再沸器,換熱后匯至回水總管出裝置,其出裝置溫度不應低于70℃。

        原換-5/2(脫丙烯塔底再沸器)熱源為催化頂循油,換熱后返回溫度為135℃,溫度較高,可以再次取熱利用。脫丙烷塔底溫度為102℃,與熱媒水溫差較小,因此使用催化頂循油作為熱源。使頂循油依次為脫丙烷塔(換-2/2)、脫丙烯塔(換-5/2)提供熱源后,返回催化裝置。出界區(qū)溫度也不應低于70℃。

        3 再沸器的選型與計算

        本項目中,需要新增一臺再沸器供脫丙烷塔用,利用催化頂循油作為熱源。保留原有蒸汽再沸器。其余塔底再沸器接入熱媒水流程,同時也保留蒸汽流程。本文以新增脫丙烷塔底再沸器(換-2/2)為例,介紹有關換熱器選型與計算的知識。

        3.1 再沸器類型的確定

        工業(yè)中應用的再沸器多為管殼式,主要有釜式、熱虹吸式(立式和臥式)、強制循環(huán)式和內(nèi)置式等形式。將釜式再沸器、立式虹吸式再沸器、臥式虹吸式再沸器進行比較(如表3)[1]。

        表3 再沸器類型比較

        本項目中,脫丙烷塔底再沸器(換-2/2)選用臥式虹吸式再沸器,外部結構形式為:

        管箱型式—封頭管箱;

        殼體型式—無隔板分流殼體,一進兩出式;

        后端部型式—鉤圈式浮頭。

        3.2 再沸器內(nèi)部結構的確定

        換熱器的公稱直徑范圍為325~1800 mm;管程數(shù)有2、4、6三種。具體結構選擇參考表4[2]。

        表4 換熱器類型比較

        3.3 計算

        3.3.1 建立模型

        本項目采用化工工藝流程模擬軟件PROII 進行計算,首先先建立換-2/2作為脫丙烷塔的再沸器,換-5/2,換-5/1作為脫丙烯塔再沸器。催化頂循油依次經(jīng)過換-2/2管程、換-5/2管程后出界區(qū)。

        模型建立步驟如下:

        1)將催化頂循油溫度,壓力,流量,餾程,密度等信息數(shù)據(jù)填入物流信息中。設置換熱器參數(shù):選擇計算類型為Rating。初始直徑定為700 mm。熱力學方程選用PR01。

        2)選擇換熱器為單殼程、兩管程,安裝方式為臥式,流型為逆流。換熱器的TEMA類型為:Front -B、Shell -J2、Rear -S。

        3)設定換熱管的內(nèi)徑為20 mm,外徑25 mm,長度為6 m,間距為32 mm,排布類型為:正方形-45℃。折流板切口為25%,板間距為600 mm。

        4)其它值為默認。

        3.3.2 計算結果

        根據(jù)換熱面積余量、壓降及溫度校正系數(shù)等判斷再沸器的型號為:BJS800- 2.5-170-6/25-2。換熱面積余量為30%,氣相返回摩爾分率為20.1%,滿足工藝要求。

        表5 換-2/2計算結果

        氣相返回的摩爾分率計算:709.6/(709.6+2812.5)×100%=20.1%

        4 項目中的配管設計

        本項目中主要包括再沸器的配管和調(diào)節(jié)閥的配管,熱介質(zhì)經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量后進入再沸器管程側(cè),再由管程出口返回主管廊。塔底物料由底部進入再沸器殼程,換熱后沸器的兩個返回口返塔。本項目中的配管設計主要注意以下幾個方面:

        (1)調(diào)節(jié)閥的配管首先要得到準確的安裝尺寸,根據(jù)自控專業(yè)的返回條件進行調(diào)節(jié)閥的配管設計。將調(diào)節(jié)閥垂直布置在水平管道上,底部凈空不小于250 mm,膜頭頂部凈空不小于200 mm,上游安裝放空閥。調(diào)節(jié)閥副線選用截止閥(副線DN≥150 mm時,可用閘閥),副線與調(diào)節(jié)閥上下安裝時,將副線閥與調(diào)節(jié)閥錯開布置。調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的大小頭靠近調(diào)節(jié)閥安裝。底部放空距地面不應小于150 mm。

        (2)再沸器的管線布置應該考慮安裝、檢修及操作所需要的空間。在滿足工藝和柔性要求的基礎上,管道應盡量短、少拐彎、以減少阻力降。工藝介質(zhì)側(cè)應布置的簡單,采用直連的形式。兩個升氣口的管線盡量對稱布置,以使出口的管線阻力相等,從而使其流量相等。管程側(cè)進出口閥門及副線閥門應該安裝在易于操作的位置,并在適當位置設計放空和放凈閥門。布置管線時,考慮再沸器抽出管束的空間不能影響其操作和檢修。

        5 小結

        利用熱媒水、催化頂循油為氣分裝置再沸器提供熱源,降低氣分裝置的蒸汽消耗,達到節(jié)能的目的,同時對于新建和改造項目具有參考價值。

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