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分子筛脱蜡装置长周期运行优化建议

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  摘 要:分子筛脱蜡装置自投用以来,经过不断的参数优化调整、流程优化改造,装置已具备了较强的长周期运行能力。但在长周期运行中也暴露出一定的问题,本文将对出现的问题进行分析并提出相应的优化意见。
  关键词:蒸汽发生器;除盐水;自动阀;换热器
  1.5万吨/年分子筛脱蜡装置采用上海化工院的水蒸气脱附工艺,能够有效的实现正异构烷烃的分离,得到组分纯净的脱蜡油。在装置的正常运行中,通过对工艺参数优化、采暖水换热外输改造等措施,实现了装置的中间热量合理回收利用,确保了装置的高效平稳运行。但伴随装置运行时间的增加,渐渐暴露出了蒸汽发生器易泄漏、中间热回收不足等问题。针对装置出现的问题进行合理的装置优化改造,将是装置长周期平稳运行的关键。
  1 运行中存在的问题
  1.1 蒸汽发生器故障
  分子筛脱蜡装置生产运行中,需要采用高温过热蒸汽进行饱和分子筛的脱附激活,在激活过程中需要经历吹中、脱附两个阶段。吹中阶段自中间油线流程进入中间油蒸汽发生器进行换热;脱附阶段自粗蜡线流程进入粗蜡蒸汽发生器进行换热。在2017年7月,分子筛脱蜡装置运行中发现中间油蒸汽发生器E-104异常排水,排查确定为中间油蒸汽发生器E-104管束泄漏。在2018年7月,粗蜡换热器E-103出现了与中间油换热器管束泄漏相似的情况,经排查确定为粗蜡换热器E-103泄漏。经统计,中间油蒸汽发生器自交付后仅连续运行12个月,粗蜡换热器连续运行25个月。
  1.2 中间热利用不充分
  分子筛脱蜡装置在冬季运行中,采用了采暖水进行低温热量的回收,实现了装置能量的合理梯级利用。但在夏季运行期间,采暖水系统不运行,采用了空冷进行中间油、粗蜡油的冷却,低温热量未得到有效利用,且同时增加了电耗,不利于装置的节能。
  2 现象分析
  2.1 蒸汽发生器故障原因
  ①温差应力引起形变、振动:蒸汽发生器壳程入口温度为85℃,管程入口温度为300℃,换热介质温差较大,产生较高的温差载荷。同时在吸附塔运行中,中间油蒸汽发生器、粗蜡油蒸汽发生器分别有750s、50s的空档期,造成管程反复进料、冷却,加剧蒸汽发生器的温差应力及管程振动;
  ②介质相变引起振动:壳程内除盐水吸热会产生低压蒸汽,进而会有两相流体横向流过管束,相变会激起管束振动,管束的剧烈振动诱使力学性能差较差的缺陷处发生疲劳失效。
  2.2 中间热利用分析
  分子筛脱蜡装置脱附过程中采用了过热蒸汽作为脱附剂,脱附取热后介质温度为140℃、压力为0.06MPa,依旧处于过热状态。由于脱附油气、蒸汽的混合物换热后未发生相变,仅仅释放出少量的显热,大量的热量自蒸汽发生器出口进入了后续的阶段。在装置正常运行时,冬季采用了采暖水换热,得到大量优质的伴热采暖水;但在夏季时使用空冷进行冷却,大量的热量随空气跑损,未得到有效利用。经计算,夏季回收热量为1434kW/h,空冷带走热量为7922kW/h,蒸汽发生器回收热量仅占到了脱附油气热量(根据吸附周期换算后)的25%,后续的相变热量占到脱附油气热量的75%,后续热量回收可一定程度降低装置的能耗。
  3 建议措施
  3.1 脱附流程改造
  蒸汽发生器伴随吸附塔顺控程序的运行,会出现间断性的断料现象,进而引起蒸汽发生器内部管束振动破坏。消除蒸汽发生器的间断性进料可极大程度的减少蒸汽发生器管束振动引起的泄漏。因此,建议将中间油脱附线与粗蜡油脱附线在进入蒸汽发生器前进行连通,实现中间油与粗蜡的同时使用,保证粗蜡及中间油蒸汽发生器的连续使用,消除间歇使用时产生的温差应力,减少管束振动的可能性。同时,粗蜡及中间油蒸汽发生器的并用,可降低蒸汽发生器的使用负荷,延长使用寿命;且在蒸汽发生器出现异常后,粗蜡与中间油蒸汽发生器可互为备用,可有效杜绝因蒸汽发生器故障引起的停工。同时,在粗蜡油蒸汽发生器、中间油蒸汽发生器出口管线进行连通,并在连通管线后安装气动的蝶阀。自动蝶阀与吸附塔顺控程序配合,在吸附塔吹中(或脱附)后延迟1s开启蒸汽发生器后中间油线出口阀(或粗蜡油线出口阀)、同时关闭粗蜡油线出口阀(或中间油线出口阀),实现中间油、粗蜡出料的分离。
  3.2 除盐水回收中间热量
  通过对分子筛脱蜡装置用能调查发现,进入装置的除盐水温度仅为55℃,进入汽包后温度为85℃。在装置除盐水运用上,主要通过蒸汽发生器吸热来实现自产低压饱和蒸汽的目的。目前,装置正常运行时,汽包回收装置低温热量可产出0.22MPa 125℃饱和蒸汽2t/h。除盐水产蒸汽换热区间为85-125℃,蒸汽发生器油气冷却区间为140-85℃,具备汽包底部除盐水与粗蜡、中间油换热的条件,经计算充分换热后可产生2.5t/h的低压蒸汽,能极大程度降低装置蒸汽用量。因此,建议对除盐水泵进口与采暖水泵进出口进行连通、采暖水换热器出口连接至汽包进口,在夏季时采用采暖水泵进行除盐水换热,部分除盐水去采暖水换热器循环换热、部分除盐水自连通至加热炉换热,从而实现空冷停运、中间热量的回收。
  4 結论
  分子筛脱蜡装置通过对脱附流程的改造,可实现蒸汽发生器的连续运行,消除间歇供料引起的管束振动,进一步降低设备泄漏的可能,提升了装置的长周期平稳运行水平。再者,通过对夏季装置中间热的合理利用,可消除夏季空冷运行引起的能量浪费,实现自产蒸汽量的增加,进一步提升装置的总体节能降耗水平。
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