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常减压换热终温影响因素分析及改进措施

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵武戌李卫军王主

[导读] 摘要：针对常减压装置加热炉炉膛温度偏高，燃料气用量大等现象，通过技术分析总结，以提高换热终温，降低加热炉负荷和装置能耗。

        中国石油天然气集团公司长庆石化分公司
        摘要：针对常减压装置加热炉炉膛温度偏高，燃料气用量大等现象，通过技术分析总结，以提高换热终温，降低加热炉负荷和装置能耗。
        关键词：常减压装置;换热终温;加热炉;能耗
        1 前言
        常减压装置在整个炼厂中，是能耗比较高的装置。而在常减压装置中，燃料气的消耗就占到60%～85%。因此，对于常减压装置来说，如何降低加热炉燃气用量，是降低能耗的主要手段。除了提高加热炉热效率外，对于降低加热炉燃气量的最主要手段，就是如何提高原料进加热炉温度，也就是换热终温。
        2 常减压换热终温现状
        现在常减压换热终温基本上维持在270℃左右，距离设计值288℃还有十几度，说明换热终温仍然有提高的空间。
        3 影响因素分析
        3.1 初馏塔、常压塔、减压塔塔顶压力高低
        塔顶压力高，塔内油品分压升高，生产相同标号的侧线产品，对应的各侧线抽出温度、中段回流抽出温度、塔底抽出温度都会提高。这样换热器热源温度升高，换热器提供给原料的热量增加，换热终温也会有所升高。相反，塔顶压太低，热源温度、品质降低，换热终温就会降低。
        3.2 初馏塔顶汽油、初侧线油拔出率高低
        在其它条件不变的情况下，当降低初馏塔顶汽油、初侧线油收率时，由于更多的轻质油没有分馏出来，导致初馏塔塔底温度下降，加之初馏塔底油组分变轻，换热效果差，换热终温也就随之下降。通过下面一组数据，就可以看出初馏塔顶汽油、初侧线油拔出率对于换热终温的影响：（TI51308初馏塔塔底温度；TI51421换热终温）
                                                          表（一）：汽油收率14%各温度数据

这段时间汽油收率生产组要求按14%控制，可以看出初馏塔底温度和换热终温都有明显下降。当汽油收率提高至15%，再看下面一组数据，就能看出汽油收率提高时，换热终温也就随之升高。
表（二）：汽油收率15%各温度数据

        同时，初侧线油量变化对于初馏塔底温也有影响，初侧线油抽出量越大，初馏塔底温度就越高，初馏塔底油性质越重，对于换热终温的提高越有利。
        3.3中段取热分配
        常减压装置各中段回流都与进加热炉原料换热，怎么样充分回收高品质的热源，合理分配中段回流流量，对于换热终温的提高都至关重要。高温中段回流量越大，对于换热终温的提高越有利，反之换热终温越低。减压塔减三中回流量低，取热量小，大部分热量要依靠换热源品质较低的减一线及一中回流取热，而减一中只有一台与原油换热的换热器，导致热量不能充分回收。减三中回流量低的原因，一方面是因为减三中换热流程管阻压降大，在生产组调整操作时，开大减三中换热器副线，流量也能提高，但副线打开后，流量虽然提高，取热量却无明显变化。装置运行一段时间后，由于管线和换热器内结垢，管阻压降同样会升高；另一方面就是减三中回流泵出口压力低，正常时压力只有1.1Mpa，无法克服管阻压降和提供足够扬程。
        3.4不同运行时间换热终温对比
        本周期开工之后，各项操作参数基本没有大的变化，但换热终温从2016年7~9月份的282℃左右，下降到了今年7~9月份的270℃左右，初馏塔底温度较之前下降2℃，但换热终温下降10℃之多，说明在E1026~E1030A~D之间的取热量降低。通过下面两组数据，就能明显看出这两个时间段换热终温的变化：

                表五：不同运行时期换热终温对比
        测量E1024~E1030A~D各换热器管壳程进出口温度，可以找出这部分换热量减少的原因，下面数据为实测换热器管壳程进出口温度：
                                                             表六：实测各换热器进出口温度

        从数据可以看出，E1028初底油与常四线换热，没有温升，分析原因是今年常四线抽出量控制较低（6t/h），热源流量低，无法供给足够热量；E1027C/D初底油与减三中换热，进出口温度也没有变化，原因分析是减三中换热器副线开度过大，导致减三中进换热器量小，换热量降低。
        4 提高换热终温措施
        4.1 适当提高三塔顶压力
        塔顶压力提高后，相应的换热器热源温度就会升高，换热终温也会升高。当常压塔顶压力在0.075Mpa~0.085Mpa之间时，中段抽出温度和侧线抽出温度较常压塔顶压力在0.055Mpa~0.065Mp升高4~5℃，换热终温升高3℃左右。
        4.2增加换热面积
        从后续装置原料温度和各侧线出装置温度来看，常减压装置目前的换热器数目和换热面积，能够确保回收大部分的热量。因此，换热器就没有增加的必要。对于传热能力方面，建议可以定期切除换热器，进行清理，以确保换热器有较高的传热能力。
        4.3发挥初馏塔作用，提高轻质油拔出率
        在达到生产要求和产品质量要求前提条件下，提高初馏塔顶汽油和初侧线油的拔出率，初馏塔底油温度升高，轻组分含量减少。初馏塔底至加热炉换热器换热效果增加，换热终温就会提高。同时常压炉原料性质变重，加热炉负荷降低。
        4.4 合理分配中段回流量，降低管阻压降
        中段回流一方面是维持塔内热量平衡，另一方面是保证塔内气、液相负荷均匀。下部的中段回流温度较高，作为换热介质品质高，因此，增加抽出温度较高中段回流的流量，相应的减少上部中段或循环回流取热量，对于换热终温的提高也是有利的。但下部中段回流量增加，会减少其上方的内回流量，对分离效果不利。所以，只能在不影响分离效果的前提下，适当提高下部中段回流量。
        针对管线换热器结垢严重，通过P1032A加注阻垢剂至P1019A/B入口，在线除垢和抗垢，以降低减三中流程管阻压降。管阻压降降低后，可以逐步关小E1027C/D副线阀门，恢复该换热器取热效果。重新计算减三中管流程阻压降和合理的减三中回流泵扬程，更换合适的减三中回流泵，以达到生产要求。
        4.5 合理的加工负荷
        加工量越小，能耗越高，换热终温越低。正常生产期间，尽量维持加工量在装置负荷的90%左右。这样也不至于换热终温太低，还能使装置能耗维持在较低的水平。
        5 结论
        换热终温的高低，能反映出常减压装置换热网络优化的好坏，热量回收能力的大小。换热终温越高，不仅可以降低用于加热原料所消耗的燃料气量，还可以降低后续冷却设备的冷却负荷。因此，应该千方百计想尽一切办法，不断的去提高换热终温，降低装置能耗，提高装置经济效益。
        参考文献
        [1]作者：书名：常减压蒸馏装置技术问答；出版社：中国石化出版社；出版日期：2010年5月.
        [2]数据来自常减压装置记录报表.
        [3]加注阻垢剂参考HK-17DC分散型抗垢剂在运行一部常减压装置试用方案.