芳烃异构化换热网络的优化探索
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摘 要：2017年天津石化2#芳烃装置整体能耗为700kg/标油，针对老装置产能较低，能耗较高的严峻形势，2018年2#芳烃车间集中开展了多个能源优化攻关行动，本篇文章主要讨论关于异构化换热网络的一些优化探索。
关键词：换热器；脱庚烷塔；燃料；效益
1 项目背景
天津石化公司2#芳烃联合装置于2000年建成，采用美国UOP公司专利技术，中国石化北京设计院承包设计，装置包括加氢、连续重整、抽提、分馏、歧化、二甲苯、异构化、吸附分离8个工艺单元，其中重整单元于2004年经过扩能改造后，加工能力提高到80万吨/年，目前2#芳烃装置主要产品产能分布分别为对二甲苯30万吨/年，苯10万吨/年，混合二甲苯5.7万吨/年。
2017年天津石化2#芳烃装置整体能耗为700kg/标油，在全国同行业中处于下游水平，针对老装置产能较低，能耗较高的严峻形势，2018年芳烃车间在燃料、水、电、气、风、产品结构等多个方面开展了多项节能降耗攻关行动，其中异构化换热网络优化项目是其中的一个典型案例。
2 异构化脱庚烷塔简介
来自二甲苯塔C402的塔顶物料通过吸附单元进料泵P403泵送至异构化单元换热，由Tic7016吸附进料温度控制阀进行分程控制，其中主路经由E707壳程和A703空冷换热冷却，与旁路热物流混合到一起作为吸附进料送至吸附单元吸附塔。异构化高分罐底液经由E701、E706、E707管程升温后进入脱庚烷塔C701。C701塔底液经由E710和E706换热器管程降温后，进入C702白土塔脱除烯烃后作为二甲苯塔C402的进料。其中E706旁路设有白土塔温度控制阀TIC7023，便于控制C702白土出口溴指数。
3 优化思路
经过前期对于异构化脱庚烷塔的换热网络的综合分析，可采取两种方法来降低装置能耗。
方法1：通过降低吸附进料温度控制Tic7016的设定值，增大E707壳程的热通量，提高C701进料温度，降低C701脱庚烷塔热输入量。
方法2：通过提高TIC7023的设定值，即提高白土塔的操作温度，可提高脱庚烷塔底至二甲苯塔的进料温度，降低C402的热输入量。
由于脱庚烷塔与二甲苯塔的热源均来自于二甲苯单元热联合加热炉F401，所以通过以上两种优化方法，都可实现降低F401炉的燃料气使用量的目的。
4 优化措施
①吸附进料温度的工艺控制指标范围为165～179℃，目前控制温度为175℃，可尝试降低吸附进料温度TIC7016的设定值，增加主路吸附进料通过E707和A703的流量，即提高C701进料温度；
②C701塔进料温度提高后，可根据C701塔顶底馏出口组分变化，适当降低C701塔底再沸器热输入；
③提高白土塔温度TIC7023的设定值，可开大E706旁路，关小E706主路；
④C701塔底料进入C402塔温度上升后，根据C402塔顶底组成变化进行相应调整，逐渐降低F401炉至C402热输入量，以节省燃料。
5 过程控制
①吸附进料温度降低后，每周评估一次吸附PX纯度、收率、产量变化，如果在吸附进料组分稳定的情况下出现PX纯度、收率、产量较大波动时，暂停温度调整；
②C701塔调整过程中，控制塔底NA含量小于1.5%，甲苯小于0.55%；
③参照C702白土历史资料与目前工况对比，评估C702白土入口溴指数及白土剩余寿命；
④根据白土活性及预期寿命进行分阶段提温；
⑤C701塔底料进入C402塔温度上升后，根据C402塔顶底组成变化进行相应调整，逐渐降低F401炉至C402热输入量，节省燃料气用量；
⑥C702白土提温过程中，控制C702塔出口溴指数不超过20ppm，如白土活性下降过快，根据预期剩余寿命暂缓提温；
⑦C402调整过程中，控制C402塔顶C9A不超过500ppm，甲基乙基苯不超100ppm。
6 关键数据统计对比
本次优化调整从2018年10月10日开始，12月3日结束，吸附剂进料温度从175℃下调至165℃，C702白土入口温度从163℃提高至190℃，脱庚烷塔底再沸量与之相应下调，从195t/h下调至168t/h。脱庚烷塔至二甲苯塔进料由于没有温度指示，未纳入标定计划，二甲苯加热炉燃料气用量根据二甲苯塔底温度和塔压进行相应的下调，从5900Nm3/h降至5400Nm3/h。
7 效益核算
①基准值：2017年二甲苯加热炉F401全年燃料气平均使用量为5900Nm3/h；
②优化后指标：通过能源优化，2018年F401炉燃料气平均使用量下降至5300Nm3/h；
③基础价格：F401燃料气密度0.73kg/Nm3，价格为2291元/吨；
④效益计算：通过换热网络优化，2018年F401炉节约燃气效益为：（5900-5300）*0.73/1000*24*365*0.2291=879万元。
8 优化小结
2018年天津石化2#芳烃车间在水、电、气、风、燃料、产品结构等方面开展了多项优化攻关行动，总计为车间创效上千万元，车间平均能耗也由2017年的700kg标油降至2018年的670kg标油，优化工作成绩显著。本次异构化换热网络优化项目在不影响吸附剂和脱烯烃催化剂性能及寿命的基础上，实现了装置节能降耗的重大突破，也为其他装置的优化与实践积累了寶贵经验。
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