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蒸馏装置常压炉新增冷进料改造方案核算与探讨点击：1696 日期：[ 2014-04-26 21:53:23 ] |
| 蒸馏装置常压炉新增冷进料改造方案核算与探讨 周玉鑫,刘丽新 (中石油东北炼化工程有限公司葫芦岛设计院,辽宁葫芦岛125001) 摘要：加热炉的能耗问题是炼油厂非常关键的问题,将需要加热的低温介质脱后原油引入对流室末端,将增加对流室吸收热量,对提高管式炉热效率,减少燃料消耗具有重要的意义。对已建炼油厂管式加热炉新增冷进料技术改造应注意的问题进行初步探讨,并提出相应措施。 关键词：管式加热炉;冷进料;热效率;蒸馏装置 中图分类号：TQ 028. 3+1 文献标识码：A 文章编号：1004 0935(2010)10 1050 03 管式加热炉是石油化工企业消耗燃料的主要设备,据有关资料和能耗统计分析,中石油下属某炼油厂2008年燃料油单耗4. 59 kg/,t燃料气单耗26. 47kg/,t燃料消耗能耗为26. 03 kgEo/,t加热炉能耗占炼油厂总能耗的31. 78%,由以上数据可看出,提高加热炉的热效率已成为炼油企业节能降耗、降低炼油成本、提高经济效益的重要环节[1]。 1 概 述 2009年锦西石化分公司蒸馏车间北蒸馏装置实施单开常压系统的改造, 0. 4 MPa蒸汽用量由原来8 t/h下降到4 t/h,过热蒸汽取热量变小造成对流室出口烟气温度升高至350℃左右,而空气预热器由于空气用量降低,热量回收能力有限,导致排烟温度高达220℃,加热炉热量损失较大,热效率低。考虑将一股脱后原油引入常压炉对流室作为冷进料加热至230℃左右后,并入拔头油进入初馏塔。脱后原油入炉温度120℃。通过改造尽可能回收烟气余热,达到提高炉效率、降低能耗的目的。 2 新增冷进料改造方案核算 2.1 冷进料流量计算 2. 1. 1 脱后原油性质 脱后原油D86CRV馏程见表1。 Aspen plus软件模拟脱后原油性质如下:120℃升至230℃的焓差: 282 kJ/kg。 2. 1. 2 冷进料流量计算 排烟热损失主要是通过排烟温度和排出的烟气体积决定的,和下列因素有关:排烟温度,过剩空气系数。其相互关系见图1[2]。图中q1:排烟热量损失,MW;Q1:燃料总发热量,MW。根据北蒸馏常压加热炉操作参数,由图1可得烟气温度由220℃降至165℃,排烟热损失可减少0. 80 MW。根据脱后原油120℃升至230℃的焓差282 kJ/kg,冷进料流量计算为10. 2 t/h,本次改造冷进料流量取10 t/h。 2.2 全炉核算 通过软件对北蒸馏常压炉全炉核算。原有炉管排管情况不变,对流室上部新增Ф89×6炉管116根,分为4排,每排29根。管心距178 mm,排心距154 mm。加热炉核算汇总表见表2。 2.3 各股脱后原油压降计算 脱后原油分为三股,一股脱后原油10 000 kg/h进入常压炉对流室;另外两股分别进入两组换热器,两股脱后原油进料合计260 834 kg/h。三股脱后原油换热到工艺要求的温度后汇合,一并进入初馏塔。分别对各路压降计算,分析压降是否满足工艺要求。 2. 3. 1 脱后原油进入常压炉对流室的压降 (1)脱后原油进入常压炉流程 一股脱后原油10 000 kg/h,进入常压炉对流室流程见图2。 (2)脱后原油进入常压炉压降计算脱后原油进入常压炉对流室的压降主要有以下几部分:脱后原油经流量计压降,经调节阀压降、加热炉高差压降,加热炉炉管压降及管线压降。各部分压降经计算见表3,压降合计0. 32MPa。 2. 3. 2 脱后原油经2组换热器换热后压力降 (1)脱后原油经换热器换热流程假设2股脱后原油压降相同,流量均分,一股正常流量为130 417 kg/h, 2股进料合计260 834 kg/h。经2组换热器换热后汇合,温度由120℃升至230℃,进入初馏塔。 具体换热流程见图3。 (2)脱后原油经换热器换热后压降 2股脱后原油经过各换热器的压降经核算见表4。2股脱后原油经换热器换热后压降分别为0. 35MPa, 0. 33MPa, 2股压降基本匹配,不会出现明显偏流现象,假设成立。 2. 3. 3 结 论 由上述计算结果可看出,脱后原油在正常流量的情况下,进入两换热器的压降在0. 34 MPa左右,进入常压炉压降为0. 32 MPa。进入常压炉压降小于并接近于进入换热器的压降值,脱后原油引入常压炉对流室不存在严重偏流或压力不够的问题。 2. 3. 4 开工初期应注意问题 开工初期,由于脱后原油流量较小,一般为正常流量的2/3。此时通过两组换热器后,脱后原油压降只为正常流量情况下的1/2以下。详细压降核算情况见表5。 此时进入加热炉对流室的一股脱后原油也按正常流量的2/3考虑,压降计算在0. 25 MPa左右,远高于脱后原油进入换热器的压降,为防止发生脱后原油偏流,炉管烧焦的情况,应采取以下措施: (1)密切关注加热炉冷进料炉管进料量,人为调整去往换热器的脱后原油压力降,如:加大调节阀压降,以保证加热炉冷进料达到设计流量。 (2)应在加热炉冷进料入炉前管线新增扫线蒸汽。开工初期,首先通入蒸汽,以防止炉管内介质流量较少结焦或干烧。 3 新增冷进料带来的问题及解决对策 3.1 露点腐蚀问题 低温露点腐蚀与燃料含硫量及管式加热炉的排烟温度有关。燃料含硫量越高,露点温度就越高;为防止低温露点腐蚀,选择的排烟温度必须高于烟气的露点温度。北蒸馏常压炉以燃料油、系统瓦斯、自产瓦斯为燃料,对燃料含S量、烟气组成分析测定,计算得烟气露点温度为145℃。本次改造设计排烟温度165℃,超过露点温度20℃。 常压炉新增冷进料后,排烟温度降低。特别在冬季,当排烟温度过低时,余热回收换热面上会造成低温露点腐蚀,即当排烟温度低于烟气的露点温度时,在换热面上将产生硫酸腐蚀。另外,换热面在露点下积的灰将是“粘灰”,粘灰是很难清除的。这种粘灰越积越多,烟气侧阻力迅速增加,甚至使余热回收系统难以操作而被迫停运[3]。 为防止低温露点腐蚀,本次改造新增DN300冷空气旁路调节预热空气量。当排烟温度低于烟气露点温度时,则减少进入空气预热器的冷空气量,提高空气预热器烟气出口温度。 3.2 对蒸馏装置蒸馏换热的影响 由于脱后原油抽出一股冷进料进入常压炉对流室,原换热流程会受一定影响,但由于抽出量占总量的3. 69%,通过调整原换热流程的产品后冷器循环水量可以解决。 4 ·结 语 对于炼油装置,新增冷进料进入加热炉对流室不失为提高热效率的一项技术改造措施,但一定要对入炉压降详细核算。装置开工初期及运行过程中,应密切关注加热炉冷进料炉管进料量,通过调节阀调整去往换热器的脱后原油压力降,保证加热炉冷进料达到设计流量,防止压力不够冷进料上不去以至于炉管烧焦的发生。 参考文献 [1] 郑华东.管式加热炉炉管的干冰清洗[J].石油化工设备技术, 2004, 25(4): 49. [2] 石油化学工业部石油化工规划设计院.管式加热炉工艺计算[M].北京:石油工业出版社, 2009. [3] 钱家磷.管式加热炉[M].北京:中国石化出版社, 2003: 522. |
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