浅析二甲苯装置节能优化

杜娟 施家琪 温必稳

中国石油四川石化有限责任公司 四川 成都 611930

摘要：为了达到更好的节能优化效果，进行二甲苯装置换热网络分析是当前工业企业运营中较为热门的讨论话题，在论证中一般采用软件分析的方法，主要从二甲苯的装置优化方案的制定和二甲苯装置的运行情况进行分析。

关键词：二甲苯；装置优化；节能优化

前言

二甲苯装置由连续重整单元、芳烃抽提单元、歧化烷基转移单元、二甲苯分馏单元、异构化和吸附分离单元组成，整个装置的组成单元较多，工艺流程较长，能耗较大。根据芳烃的整个工艺流程将组成单元进行划分，二甲苯分馏单元、异构化和吸附分离单元是一个完整的整体，在二甲苯的生产过程中，这三部分可以同时运行或停止。根据二甲苯的能源消耗组成进行分析，二甲苯分馏单元、异构化和吸附分离单元这三部分所消耗的能源量之和，占二甲苯装置总的能源消耗量一半以上，达到52.51%。因此，需要对能耗高的这三部分进行能耗调整，利用大系统理论，对整个装置的工艺流程进行优化，进而降低这三部分的能源消耗量，从而实现二甲苯装置的节能优化改造。

一、二甲苯装置用能情况分析

1、二甲苯装置换热网络分析

采用AspenPlus软件对二甲苯装置正常运行时的装置换热情况进行换热网络夹点分析，有针对性地选择夹点进行工艺物流分析，主要考虑以下两个方面：进行装置换热的物流和分馏塔顶冷却塔底再沸。该换热网络的问题所在：①夹点上有冷却器，重芳烃依靠冷却水进行降温处理；②垂直方向上缺少必要的换热器，温差大的换热器数量过多，造成了温度较高的能量部分浪费严重；③异构化单元存在升温冷却重复进行，升温降温过程浪费较多的能量。

2、二甲苯装置低温热分析

二甲苯装置的工艺流程长，循环过程中使用的物料种类多，物料分离的过程也非常多。整套装置一共包括7个精馏塔，其中的二甲苯塔、重芳烃塔主要负责升压操作，可将塔顶气相中储存的热能进行适当的回收利用；剩下的塔是常压塔，塔顶的冷凝作用造成了低温热源能量较多，主要通过空气冷却器和水冷却器进行降温处理，低温热源的能量浪费严重。通过对二甲苯装置的低温热进行统计，得到了低温能量情况。抽余液塔、抽出热塔和脱庚烷塔中存储的低温能量较多，占所有低温能量的76.7%，并且平均温度也较高，因此，通过利用该部分的热量，从而达到降低二甲苯装置能量消耗的目的。

二、节能改造方案及效益分析

针对二甲苯装置换热网络及低温热没有得到利用的问题，提出改造优化思路，使二甲苯装置能源能够得到很好的利用。

1、换热网络优化

根据对二甲苯装置换热网络的分析，结合二甲苯装置实际生产情况，提高异构化脱庚烷塔塔底物料至二甲苯单元二甲苯塔的进料温度，具有一定的优化空间。通过新增换热器NE－701，脱庚烷塔进料与脱庚烷塔顶气换热进行换热，一方面将脱庚烷塔塔顶气相余热回收利用，另一方面将高分罐底物料由104℃提升至125℃;新增换热器NE－702，脱庚烷塔底油与白土塔出料进行换热，将二甲苯塔进料温度由180℃提高至200℃，脱庚烷塔塔底油换热后再与高分罐底物料换热由125℃提升至148℃，脱庚烷塔塔底物料至二甲苯塔的进料温度提升后，二甲苯塔底加热炉的热负荷将会降低，节省了燃料气，从而起到了节能降耗的效果。优化前后的换热流程分别见下图。

优化前二甲苯装置换热网络

优化后二甲苯装置换热网络

2、低温热利用优化

根据对二甲苯装置的低温热分析可知，低温热较多的主要是吸附分离单元的抽余液塔和抽出液塔塔顶气相余热。由于受到工艺过程的限制，芳烃装置内没有好的低温热阱可以利用，因此，在设计过程中未考虑到对抽余液塔和抽出液塔塔顶余热进行利用。对低温热利用从大系统进行整体考虑，新建一套热水站系统，利用抽余液塔、抽出液塔塔顶气潜热产生热水，热水温度140℃，压力1.5MPa，热水经外输管线分别输送至化工部的乙二醇装置和热电部。

乙二醇装置热水利用系统包括2台热水换热器、2台冷水换热器、1套溴化锂冷冻水站。抽余液塔和抽出液塔所产的热水分别与1#乙二醇装置和2#乙二醇装置的环氧乙烷汽提塔进料换热，提高环氧乙烷汽提塔进料温度，换热后的热水均降温至105℃，混合后再送至溴化锂冷冻水站，利用后热水温度75℃，返回抽余液塔和抽出液塔热水站系统循环利用。冷冻水站产生10℃左右的冷冻水，分成两股，分别与1#乙二醇装置和2#乙二醇装置的环氧乙烷洗涤塔进料换热，以降低洗涤塔进料温度。

热电部热水利用系统中设置了1台换热器，用抽余液塔和抽出液塔所产的热水加热除氧器给水，将除氧器给水温度从目前的常温提高至65℃，利用后的热水温度为50℃，返回抽余液塔和抽出液塔热水站系统循环利用。

三、结束语

总而言之，二甲苯装置由于工艺流程复杂、能耗较高的特点，导致了装置能源利用率低，造成严重的能源浪费。本文通过对二甲苯装置的用能情况进行全面系统的分析，结合二甲苯装置的实际运行情况，提出了具有一定实际意义的节能措施，对提高二甲苯装置的能源利用率具有一定的参考价值，进而促进我国二甲苯装置制造水平的不断提高。

参考文献

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