芳烃联合装置能耗分析及节能降耗措施
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摘 要：本文介绍了中国石油四川石化1000万吨/年炼油与80万吨/年乙烯炼化一体化工程中新建的65万吨/年对二甲苯芳烃联合装置能耗情况以及节能降耗措施。
关键词：芳烃联合装置 能耗
一、芳烃联合装置概况
本项目是中国石油四川石化1000万吨/年炼油与80万吨/年乙烯炼化一体化工程中新建的65万吨/年对二甲苯芳烃联合装置，本联合装置以直馏石脑油、加氢裂化重石脑油以及乙烯裂解汽油为原料，生产对二甲苯、邻二甲苯和苯等芳烃产品，以充分发挥炼油化工一体化的优势，综合利用炼油和乙烯的芳烃资源，实现资源的优化配置和产品的增值。
本联合装置由预加氢、连续重整、催化剂连续再生、芳烃抽提、歧化及苯-甲苯分馏、吸附分离、异构化、二甲苯分馏和PSA九个装置及相应的公用工程部分组成。其中芳烃抽提装置由CPE东北分公司负责设计。装置主要产品公称规模为65万吨/年对二甲苯、5万吨/年邻二甲苯，和90000Nm3/h纯氢气，相对应的各装置设计规模如下：
1. 100单元：预加氢装置 170万吨/年；
2. 200单元：连续重整装置 200万吨/年；
3. 300单元：催化剂连续再生装置 2041公斤/小时；
4. 400单元：芳烃抽提装置（CPENE范围）90万吨/年；
5. 500单元：歧化及苯-甲苯分馏装置 95万吨/年；其中苯-甲苯分馏部分 136万吨/年；
6. 600单元：吸附分离装置 347万吨/年（单系列）；
7. 700单元：异构化装置 281万吨/年；
8. 800单元：二甲苯分馏装置 420万吨/年；
9. 900单元：PSA装置 90000 Nm3/h(产品气)及公用工程。
年开工时间∶8400 小时；装置操作弹性60～110%。
二、芳烃联合装置能耗
1.芳烃联合装置能耗
按照《石油化工设计能耗计算标准》 (GB/T 50441-2007)的规定进行全装置能耗计算,其计算结果列于下表。
装置总能耗为2172320.5MJ/h，对每吨PX的能耗为674.94kg标油/t。(41.86777 MJ/ kg标油)
2.能耗分析
对于某一特定装置来说，其原料来源、产品方案及产品质量要求的不同会导致装置流程长短的差异，使装置能耗差别很大。
本联合装置产品品种齐全,除生产对二甲苯、邻二甲苯外还生产高辛烷值汽油、苯、重芳烃、戊烷、液化气、纯氢、含氢气体等产品。因此，流程长、设备多、需加热和冷却的过程多，这些对装置能耗都有影响。
连续重整装置为深加工装置,重整反应为吸热反应，重整苛刻度越高即反应深度越深,吸热量就越大。装置的能耗除与反应苛刻度及原料性质等有关外，还与产品方案及压缩机驱动方案有很大关系，所以即使同类型装置也会因上述原因能耗相差较大。
将200单元、800单元和其余100、300、400、500、600、700、900、PSA单元消耗公用工程介质量进行绘图比较如下：
由上图可以看出，整个芳烃联合装置中连续重整（200单元）和二甲苯分馏装置（800单元）在整个芳烃联合装置的能耗中所占比例最大，分别是35.2％和32.9％，共计68.01％。因此，连续重整和二甲苯分馏装置的能耗控制是我们重点关注的装置。
以下分别将这两个装置的公用工程介质消耗进行比较。
装置各公用工程介质消耗分析
芳烃联合装置各公用工程介质消耗情况如下：
各装置燃料气消耗情况图
各装置4.0MPa 蒸汽消耗情况图
装置内重要设备消耗公用工程情况具体数据如下：
连续重整装置四合一炉每小时消耗燃料气13.342t/h（645449MJ/h），占总能耗的29.7%；芳烃抽提装置中的抽提蒸馏塔、溶剂回收塔和溶剂再生塔再沸器每小时消耗4.0MPa蒸汽合计41.47t/h（152780.5 MJ/h），占总能耗的7.0%；异构化装置中的循环氢压缩机每小时消耗4.0MPa蒸汽64.1t/h（236144.4 MJ/h），占总能耗的10.9%；二甲苯分馏装置二甲苯塔底重沸炉每小时消耗燃料气12.85 t/h（621181.9 MJ/h），占总能耗的28.6%。以上所述消耗的能耗合计1655555.8 MJ/h，占整个芳烃联合装置总能耗的76.2%（2172320.5MJ/h）。可以说，控制好上述公用工程介质的消耗是能耗控制关键所在。
1.充分利用加热炉烟气余热
本装置中重整“四合一”反应炉由于其操作温度高，且为纯辐射炉，烟气排放温度高，为回收余热，在加热炉顶对流段用来发生4.0MPa(g)蒸汽，使加热炉总效率达91%以上。
为了有效的利用烟气余热，提高加热炉热效率，联合装置其余的加热炉设置了四套烟气余热回收系统：甲苯塔重沸炉、歧化反应进料加热炉、异构化进料加热炉共用一套烟气余热回收系统；二甲苯塔重沸炉采用两套烟气余热回收系统；预加氢进料加热炉、预加氢汽提塔重沸炉共用一套烟气余热回收系统。加热炉对流室烟道出口气体，进入空气预热器，预热后的空气做为加热炉的燃烧空气，使加热炉的整体计算热效率达到91%以上。
2.重整“四合一”炉采用立式炉，以降低重整临氢系统压降，降低能耗。
3.重整进料换热器、歧化进料换热器及异构化进料换热器采用纯逆流板式换热器，以提高传热效率，减小冷热端温差，减少进料加热炉的热负荷，降低装置能耗。
4.二甲苯塔、甲苯塔、重芳烃塔均采用加压操作方案，回收塔顶冷凝热量，二甲苯塔顶冷凝热用作抽出液塔、抽余液塔、成品塔、邻二甲苯塔、脱庚烷塔等塔底重沸器的加热热源，甲苯塔顶的冷凝热用作苯塔塔底重沸热源，重芳烃塔顶的冷凝热用作重整油塔部分重沸热源，该流程的主要特点是能显著的降低装置能耗。
5.吸附分离装置采用性能更好的ADS-37吸附剂，降低了解吸剂用量，且吸附塔操作温度降低至156℃，与以前采用ADS-27吸附剂，吸附塔操作温度178℃比较。能耗降低很多。
6.选用高效塔板，提高分离效率，降低回流比，减少塔底加热炉或重沸器的热负荷，以达到节能的目的。C-6001和C-8002塔盘均采用高效塔盘即MD塔盘。
7.选用高效率泵及电机，以节省能量。
8.芳烃抽提装置采用先进的工艺抽提蒸馏法，比传统的液液抽提法节能15%（以同样规模装置比较）。