第五節裂解分离系统的能量有效利用.doc

第一章 烃类热裂解 第五节 裂解分离系统的能量有效利用 一、急冷回收热能的利用 无论是在炼油厂，还是在化工厂，无论是大型工厂，还是小型工厂，能量的回收利用都是工厂面临的重大问题和首要问题。能量消耗的增加，无疑于增加生产的成本，成本的增加，意味着经济效益的降低，直接影响工厂的经济效益，甚至影响工人的工资和工厂的福利待遇。 因此能量回收和利用的好坏，体现了工艺流程及技术的先进水平。 表1-36（P82）列出了一个乙烯工厂能量供给和回收的数据，是年产25万吨的乙烯工厂能量的供给和回收统计数据。从表中的数据可以看出，原料越重，需要供给的能量（热能、动能、电能）也越大。这些消耗的大量能量，也可以尽可能地回收利用。 能量回收在整个工艺流程中主要有三个途径： 1)急冷换热器回收的能量约占三分之一，更重要的是它能产生高温位的能量，发生高压水蒸气，可用来驱动三机（裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机）； 2)初馏塔及其附属系统回收的是低温位的能量，主要用于换热系统； 3)烟道气热量一般是在裂解炉对流室内回收利用，用来预热原料、锅炉给水、过热水蒸气加热等。 表1-36 年产25万吨乙烯厂能量的供给和回收统计 裂解原料 乙 烷 丙烷 石脑油 粗柴油 能量供给 ，GJ/h 原料预热和汽化 102.1 153.2 203.4 322.7 辐射段升温 和反映热 237.8 239.4 340.7 380.1 稀释蒸汽 56.1 58.2 115.9 300.1 裂解气压缩 139.0 164.1 133.9 133.9 冷冻 154.0 188.4 136.9 137.3 其它 15.9 89.6 44.4 44.4 合计 704.9 892.9 975.3 1316.1 能量回收 GJ/h 急冷换热器 138 109 222 264 初分馏塔 17 71 109 180 热烟道气 285 268 410 452 合计 439 448 741 896 对塔底再沸器来说，是回收热量，而对于塔顶冷凝器来说，中间再沸器和中间冷凝器是回收冷量。 二、中间冷凝器和中间再沸器 热量是能量，冷量也是能量。 回收热量是回收能量，回收冷量同样也是回收能量。 对于塔顶塔底温度差别比较大的精馏塔，如果在精馏段中间设置冷凝器，则可以用温度比塔顶冷凝器温度稍高一点的热载体作中间冷凝器的冷源。也就是说，应该在塔顶取的热量，移到精馏段中间来取，这样可以节省塔顶冷剂的用量。 对塔底再沸器来说（以塔底再沸器为基准），中间冷凝器是回收热量；而对于塔顶冷凝器来说（以塔顶冷凝器为基准），中间冷凝器是节省冷量。 对于脱甲烷塔，如果在精馏段中间设置冷凝器，则可以用温度比较高的冷剂来作为中间冷凝器的冷剂，把塔顶的冷量移到中间来取，使塔顶少消耗一些冷量，因此中间冷凝器可用来代替一部分低温级的冷剂消耗，从而节省了低温级的冷剂，节省了能量消耗。 同样，对于一般的精馏塔，如果在提馏段设置中间再沸器，则可以用温度比塔底再沸器温度稍低一点的热载体，作中间再沸器的热源。也就是说，应该在塔底加的热量，移到精馏段中间来加，这样可以节省塔底热载体（热剂）的用量。 对塔底再沸器来说（以塔底再沸器为基准），中间再沸器是节省热量；而对于塔顶冷凝器来说（以塔顶冷凝器为基准），中间冷凝器是回收冷量。 对于脱甲烷塔和乙烯塔等精馏塔，它们的塔底温度都低于环境温度，塔底再沸器实际上就是用来回收冷量的，如果在提馏段设置中间再沸器，就可以回收比塔底温度更低的冷量。带有中间再沸器的乙烯塔见图1-41(P78)。 由于脱甲烷塔塔顶和塔底温度相差较大（塔顶温度-94摄氏度左右，塔底温度8摄氏度左右），设置中间冷凝器和中间在尾气再沸器能明显地节省能量，估算能节省能量27%左右。 中间冷凝器和中间再沸器的负荷如果比较大，塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷会降低，这样会导致精馏段回流比和提馏段蒸气比（气相回流比）减少，回流比的减少，应当相应增加塔板数，才能保证产品的分离纯度，从而使设备投资费用增加。 中间冷凝器和中间再沸器在精馏塔中的位置，要根据工艺要求和具体情况来确定，并对比各种因素的相互影响来进行权衡对比。根据经验，中间冷凝器和中间再沸器一般选择靠近加料口附近。 1.中间冷凝器： 采用中间冷凝器的脱甲烷塔流程图见图1-48(P83)。该流程是逐级分凝、多股进料与中间冷凝（也称中间回流）相结合的流程。 进料经过第一个气液分离罐进行分离，分离罐分离下来的凝液(-29摄氏度)，作为脱甲烷塔的第一股进料；第一个分离罐顶部分出的气体，进入第一个进料冷凝器冷却以后，进入第２个分离罐，第二级分离罐底部分出的凝液（-62摄氏度），作为脱甲烷塔的第二股进料；第二个分离罐顶部分出的气体，