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一套溶剂精制装置加热炉能耗分析及节能优化

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  摘 要:针对2014年“老三套”润滑油节能改造,对NMP溶剂精制装置精制液加热炉分析了改造前后热效率的变化,并根据日常加热炉操作中出现的问题进行研究,提出了改变换热器形式以提高入炉温度,从而减少加热炉热负荷、减少燃料消耗的措施,为装置降低能耗提供可行性途径。
  关键词:溶剂精制;能耗;加热炉;换热器
  第一套溶剂精制装置始建于1959年,原来采用苯酚溶剂精制工艺,1984年装置进行了节能大改造,由苯酚改为NMP(甲基吡咯烷酮)溶剂,抽出液回收由原来的单效蒸发改为双效蒸发工艺,虽然装置采取了很多的措施提高加热炉效率,但装置能耗与国外同类装置相比,还有较大的差距,仅燃料消耗一项就高出1.5-6个能耗单位。从装置能耗结构看,燃料消耗占装置总能耗的70%左右,因此,要降低装置能耗,首先要提高加热炉效率,降低加热炉的燃料气消耗,2014年“老三套”润滑油节能改造将装置现有的精制液加热炉更新为圆筒炉,同时增加鼓引风机及空气预热器系统充分利用烟气中携带的热量预热空气,提高加热炉热效率。
  1 装置能耗分析
  2 旧加热炉存在的问题
  首先根据以往数据的各项指标,来进行初步分析运行情况,
  由表-2可以看出,炉-1氧含量平均值为9.75%;炉-1过剩空气系数平均值为1.76;炉-1排烟温度平均值为274℃;炉-1热效率平均值为78%。
  3 精制液加热炉入炉温度存在的问题
  分析原因可能是由于壳程流动的是自塔-3来的精制油,温度高达265℃左右,查阅相关资料发现可能多为胶质结焦,还有部分沥青质;其次由于所使用的换热器为常用的U形管换热器,所以在曲率较小处会比较容易有不同程度的杂质堵塞,从检修清洗时发现,换热器中冲洗出来的为黑色粉末状杂质,而且从检修清洗完换热器到开始运行后只有半年多的时间就开始堵塞,而堵塞一旦形成就会形成恶性循环,会给操作、生产带来一定的麻烦,而且还会增加能耗;其次精制油到冷-4温度过高,再加上冷换区循环水本身压力、流量就不充足,冷-4换热面积难以对如此高温的精制油降温合格,因此出装置的精制油总是超标,尤其在加工减三线、减四线时,这种情况尤甚。
  4 换热面积堵塞后的状况
  在已知入炉处理量,物料性质(密度,粘度等),换热性质等参数下,通过工艺计算此换热过程的传热系数,根据实际传热数据计算出换热器在堵塞后换热面积仅为53.3m2,而实际需求的最小换热面积为66.6 m2,因此堵塞后的换热器面积不能夠满足换热需求。
  5 采取措施
  现在所使用的为U型管换热器,此类型换热器虽然结构简单,造价便宜,管束可从壳体内抽出,但仅易于清洗壳程,管程不易清洗,在管程曲率较小处很容易堵塞。而采用浮头式换热器将比较好的解决这样的问题。
  6 结论
  通过此次加热炉改造项目:精制液加热炉由原来的双斜顶炉改为圆筒炉,精制液加热炉、抽出液加热炉共用一套烟气余热回收装置,我们预估热效率将会从原来仅有的78%提高到91%左右,抽出液加热炉热效率也有小幅改善,由原来的85%提高到87%左右;精制液加热炉燃料单耗由原来的6.92kg/t降至估算的5.86kg/t,抽出液加热炉燃料单耗由原来的11.77kg/t降至预估的11.5kg/t。
  基于平时操作中遇到的换热器堵塞问题,在此提出了改变换热器的措施来提高入炉温度,经过计算可提高20℃,即相当于提高加热炉热效率,减少加热炉燃料消耗。同时也减少了操作难度,降低了生产安全风险。此措施预估可以将燃料单耗减少1.15kg/t,燃料费用可减少30万/年。
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