芳烴異構化換熱網絡的優化探索
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摘 要：2017年天津石化2#芳烴裝置整體能耗為700kg/標油，針對老裝置產能較低，能耗較高的嚴峻形勢，2018年2#芳烴車間集中開展了多個能源優化攻關行動，本篇文章主要討論關于異構化換熱網絡的一些優化探索。
關鍵詞：換熱器；脫庚烷塔；燃料；效益
1 項目背景
天津石化公司2#芳烴聯合裝置于2000年建成，采用美國UOP公司專利技術，中國石化北京設計院承包設計，裝置包括加氫、連續重整、抽提、分餾、歧化、二甲苯、異構化、吸附分離8個工藝單元，其中重整單元于2004年經過擴能改造后，加工能力提高到80萬噸/年，目前2#芳烴裝置主要產品產能分布分別為對二甲苯30萬噸/年，苯10萬噸/年，混合二甲苯5.7萬噸/年。
2017年天津石化2#芳烴裝置整體能耗為700kg/標油，在全國同行業中處于下游水平，針對老裝置產能較低，能耗較高的嚴峻形勢，2018年芳烴車間在燃料、水、電、氣、風、產品結構等多個方面開展了多項節能降耗攻關行動，其中異構化換熱網絡優化項目是其中的一個典型案例。
2 異構化脫庚烷塔簡介
來自二甲苯塔C402的塔頂物料通過吸附單元進料泵P403泵送至異構化單元換熱，由Tic7016吸附進料溫度控制閥進行分程控制，其中主路經由E707殼程和A703空冷換熱冷卻，與旁路熱物流混合到一起作為吸附進料送至吸附單元吸附塔。異構化高分罐底液經由E701、E706、E707管程升溫后進入脫庚烷塔C701。C701塔底液經由E710和E706換熱器管程降溫后，進入C702白土塔脫除烯烴后作為二甲苯塔C402的進料。其中E706旁路設有白土塔溫度控制閥TIC7023，便于控制C702白土出口溴指數。
3 優化思路
經過前期對于異構化脫庚烷塔的換熱網絡的綜合分析，可采取兩種方法來降低裝置能耗。
方法1：通過降低吸附進料溫度控制Tic7016的設定值，增大E707殼程的熱通量，提高C701進料溫度，降低C701脫庚烷塔熱輸入量。
方法2：通過提高TIC7023的設定值，即提高白土塔的操作溫度，可提高脫庚烷塔底至二甲苯塔的進料溫度，降低C402的熱輸入量。
由于脫庚烷塔與二甲苯塔的熱源均來自于二甲苯單元熱聯合加熱爐F401，所以通過以上兩種優化方法，都可實現降低F401爐的燃料氣使用量的目的。
4 優化措施
①吸附進料溫度的工藝控制指標范圍為165～179℃，目前控制溫度為175℃，可嘗試降低吸附進料溫度TIC7016的設定值，增加主路吸附進料通過E707和A703的流量，即提高C701進料溫度；
?、贑701塔進料溫度提高后，可根據C701塔頂底餾出口組分變化，適當降低C701塔底再沸器熱輸入；
③提高白土塔溫度TIC7023的設定值，可開大E706旁路，關小E706主路；
④C701塔底料進入C402塔溫度上升后，根據C402塔頂底組成變化進行相應調整，逐漸降低F401爐至C402熱輸入量，以節省燃料。
5 過程控制
?、傥竭M料溫度降低后，每周評估一次吸附PX純度、收率、產量變化，如果在吸附進料組分穩定的情況下出現PX純度、收率、產量較大波動時，暫停溫度調整；
?、贑701塔調整過程中，控制塔底NA含量小于1.5%，甲苯小于0.55%；
?、蹍⒄誄702白土歷史資料與目前工況對比，評估C702白土入口溴指數及白土剩余壽命；
?、芨鶕淄粱钚约邦A期壽命進行分階段提溫；
?、軨701塔底料進入C402塔溫度上升后，根據C402塔頂底組成變化進行相應調整，逐漸降低F401爐至C402熱輸入量，節省燃料氣用量；
?、轈702白土提溫過程中，控制C702塔出口溴指數不超過20ppm，如白土活性下降過快，根據預期剩余壽命暫緩提溫；
?、逤402調整過程中，控制C402塔頂C9A不超過500ppm，甲基乙基苯不超100ppm。
6 關鍵數據統計對比
本次優化調整從2018年10月10日開始，12月3日結束，吸附劑進料溫度從175℃下調至165℃，C702白土入口溫度從163℃提高至190℃，脫庚烷塔底再沸量與之相應下調，從195t/h下調至168t/h。脫庚烷塔至二甲苯塔進料由于沒有溫度指示，未納入標定計劃，二甲苯加熱爐燃料氣用量根據二甲苯塔底溫度和塔壓進行相應的下調，從5900Nm3/h降至5400Nm3/h。
7 效益核算
?、倩鶞手担?017年二甲苯加熱爐F401全年燃料氣平均使用量為5900Nm3/h；
?、趦灮笾笜耍和ㄟ^能源優化，2018年F401爐燃料氣平均使用量下降至5300Nm3/h；
?、刍A價格：F401燃料氣密度0.73kg/Nm3，價格為2291元/噸；
④效益計算：通過換熱網絡優化，2018年F401爐節約燃氣效益為：（5900-5300）*0.73/1000*24*365*0.2291=879萬元。
8 優化小結
2018年天津石化2#芳烴車間在水、電、氣、風、燃料、產品結構等方面開展了多項優化攻關行動，總計為車間創效上千萬元，車間平均能耗也由2017年的700kg標油降至2018年的670kg標油，優化工作成績顯著。本次異構化換熱網絡優化項目在不影響吸附劑和脫烯烴催化劑性能及壽命的基礎上，實現了裝置節能降耗的重大突破，也為其他裝置的優化與實踐積累了寶貴經驗。
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