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        MTP裝置E-60536換熱器節(jié)能改造研究

        2020-11-26 07:44:58楊加義雍曉靜關(guān)翀欒輝寶金政偉
        石油和化工設(shè)備 2020年11期
        關(guān)鍵詞:校核冷水熱源

        楊加義,雍曉靜,關(guān)翀,欒輝寶,2,金政偉

        (1.國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司, 寧夏 銀川 750411)

        (2.中國(guó)船舶重工第711研究所, 浙江 寧波 315000)

        國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司投資建設(shè)的首套年產(chǎn)50萬(wàn)噸煤基聚丙烯項(xiàng)目已運(yùn)行10年[1,2]。作為該項(xiàng)目的核心設(shè)備甲醇制丙烯(簡(jiǎn)稱(chēng):MTP)裝置,屬首次大規(guī)模工業(yè)化放大示范應(yīng)用技術(shù)[3]。裝置能耗偏高,為進(jìn)一步提高裝置效能,全廠開(kāi)展工藝優(yōu)化攻關(guān)及節(jié)能降耗研究。MTP裝置脫乙烷塔塔頂?shù)男∮贑2的氣態(tài)烴(1.7~1.8MPa,-33~-35℃)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提壓到3.4~3.6MPa后,大部分到脫乙烷塔回流罐中,分為兩路,其中一路經(jīng)CO2洗滌塔最終加熱器E-60536加熱,進(jìn)入CO2洗滌塔T-60539,采用堿液作為液體吸收劑洗滌氣體以除去其中的CO2。E-60536設(shè)計(jì)采用0.9MPa,175℃的低壓蒸汽為熱源將工藝介質(zhì)C2烴從-13.8℃加熱到30℃,需要消耗一定的低壓蒸汽。

        MTP反應(yīng)器出口的高溫產(chǎn)品氣經(jīng)過(guò)余熱回收系統(tǒng)回收熱量,溫度由480℃降至190℃后,進(jìn)入預(yù)急冷塔和急冷塔與急冷水逆流換熱,急冷系統(tǒng)部分88.4℃工藝水經(jīng)P-60311AB/C直接送至空冷器AE-60311降溫,熱量白白浪費(fèi)。本文就88.4℃的急冷水作為熱源替代原有低壓蒸汽,校核現(xiàn)有的E-60536能否滿(mǎn)足要求,同時(shí)計(jì)算相應(yīng)的激冷水工藝條件,以開(kāi)展節(jié)能改造相關(guān)研究。

        1 設(shè)計(jì)工況下E-60536換熱器概況

        1.1 E-60536基本信息

        CO2洗滌塔最終加熱器E-60536屬于管殼類(lèi)換熱器,如圖1所示,具體參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 E-60536設(shè)備信息

        1.2 設(shè)計(jì)條件下?lián)Q熱器E-60536效率

        通過(guò)計(jì)算,如圖2所示,設(shè)計(jì)工況下,低壓蒸汽加熱換熱器E-60536,需要的低壓蒸汽1.4t/h,換熱功率為805kW,換熱面積余量為44.2%。

        圖1 E-60536結(jié)構(gòu)示意圖

        圖2 E-60536低壓蒸汽工況下校核計(jì)算(面積余量44.2%)

        2 E-60536若采用激冷水為熱源進(jìn)行換熱的效率分析

        2.1 按設(shè)計(jì)工況計(jì)算分析

        采用HTRI6.0軟件計(jì)算,如圖3所示,設(shè)計(jì)工況下激冷水加熱換熱器E-60536需要的激冷水流量約為24.4t/h,激冷水進(jìn)口溫度88.4℃,出口溫度60℃。C2烴的工藝條件與設(shè)計(jì)工況一致,換熱功率為805kW。通過(guò)分析計(jì)算,現(xiàn)有設(shè)備E-60536在加熱介質(zhì)從低壓蒸汽變?yōu)榧だ渌?,由于熱源品位低,存在換熱器面積不夠的問(wèn)題,現(xiàn)有換熱器換熱面積9.2m2,實(shí)際所需面積13m2,換熱面積余量為-42.4%。

        圖3 E-60536激冷水工況下校核計(jì)算(面積余量-42.4%)

        2.2 按實(shí)際工況核算E-60536熱源更換后換熱性能

        現(xiàn)場(chǎng)E-60536長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行工況,低壓蒸汽閥門(mén)開(kāi)度較小,同時(shí)C2烯烴的進(jìn)口溫度通常在20℃左右(設(shè)計(jì)值-13.8℃),實(shí)際運(yùn)行值與工藝設(shè)計(jì)值偏差較大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的工藝參數(shù),重新進(jìn)行了E-60536校核計(jì)算。

        圖4 E-60536實(shí)際工況下校核計(jì)算(面積余量57%)

        通過(guò)計(jì)算,如圖4所示,實(shí)際運(yùn)行參數(shù)下,激冷水加熱換熱器E-60536需要的激冷水流量約為5.3t/h,激冷水進(jìn)口溫度88.4℃,出口溫度60℃。C2烴的工藝條件與設(shè)計(jì)工況一致,換熱功率為175kW,換熱面積余量為57%。

        2.3 激冷水為熱源采用E-60536最大可處理熱負(fù)荷

        通過(guò)計(jì)算,如圖5所示,設(shè)計(jì)工況下,激冷水加熱換熱器E-60536通過(guò)增大激冷水的流量,在一定程度上可彌補(bǔ)換熱器換熱面積不足的問(wèn)題,但存在極限值。需要的激冷水流量約為180t/h,激冷水進(jìn)口溫度88.4℃,出口溫度85℃。換熱器的最大換熱功率可達(dá)到640kW。

        圖5 E-60536激冷水工況最大處理熱負(fù)荷分析

        3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施激冷水替代低壓蒸汽為熱源的施工可行性

        如圖6所示,激冷水來(lái)自P-60311,需要在離E-60536換熱且最近的地方進(jìn)行激冷水跨線,跨線(如圖6紅色箭頭所示)可設(shè)在低壓蒸汽管線調(diào)節(jié)閥之前,以省去調(diào)節(jié)閥的投資費(fèi)用,具有施工可行性。

        圖6 E-60536工藝流程圖

        4 結(jié)果討論及建議

        激冷水外排時(shí)溫度高達(dá)88℃,潛熱較高,直接外排存在熱源浪費(fèi)。采用激冷水替代低壓工藝蒸汽,在設(shè)計(jì)工況下,換熱器E-60536的換熱面積不足。但實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況存在偏差,按實(shí)際運(yùn)行工況核算,E-60536的換熱面積余量為57%。采用激冷水來(lái)替代低壓蒸汽,最大熱處理功率640kW下可以節(jié)省的低壓蒸汽量為1.1t/h。按照低壓蒸汽成本120元/噸,每年運(yùn)行8000h計(jì)算,一年最多節(jié)省燃料費(fèi)約106萬(wàn)元,可產(chǎn)生較大的節(jié)能改造效益。采用激冷水作為熱源替代低壓蒸汽,工藝跨線改造簡(jiǎn)單易行,改造工藝合理,現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單,改造后能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況要求。

        ◆參考文獻(xiàn)

        [1] 王林,嚴(yán)國(guó)輝,雍曉靜,等. 煤基甲醇制丙烯工業(yè)裝置運(yùn)行問(wèn)題探討[J].煤化工,2014,42(2):43-46.

        [2] 王峰,張偉,雍曉靜,等. Lurgi甲醇制丙烯技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工,2014,45(3):46-50.

        [3] 張偉,張堃,雍曉靜,等. 煤基MTP裝置丙烯收率下降原因分析[J].當(dāng)代化工,2014,43(6):900-903.

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