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炼化企业低温余热利用技术

2018-06-13 14:05:42来源:石油石化行业资讯浏览:评论:0

  炼化企业在生产过程中,不可避免地产生大量余热。炼化企业的低温余热是指工艺生产过程中高于油品的储存温度或工艺本身需要温度的未被回收利用的热量。一般认为温位在80-200℃之间的热量均可作为低温余热进行回收利用;高于200℃的热量主要用于发生蒸汽。生产过程中未被利用的低温余热最终会以各种形式排放到环境中,成为废弃热能,其主要通过以下四种途径排放:空冷器排弃、中间产品罐排弃、烟气系统排弃和循环水冷却系统排弃。其中循环水冷却系统排弃的低温余热约占全厂低温余热的80%。

  数据显示,炼化企业的低温余热主要分布于常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、临氢装置,这四部分的低温余热约占全厂低温余热总量的60%~80%。低温余热的主要回收利用途径如下:

  一、直接作一般加热用热源

  1)加热装置低温物流

  利用低温热取代生产中使用的高、中温位热源,不仅可直接减少生产能耗,且由于生产用热大多属连续、负荷稳定的热源,节能幅度大、效益高,因此在安排低温热方案时,应优先考虑。这类用热有:①气体分馏、MTBE等加工装置原料及塔底重沸器加热;②锅炉上水加热;③动力系统补充化学水、新鲜水及电厂除盐水加热;④罐区维温、管线伴热等。

  2)加热生活用水

  采用低温热水取代蒸汽,可降低全厂综合能耗。这类用热一般分为两类:①用于厂区办公和生活采暖;②加热生活用水。这种用热的特点为一年四季均需要,但用热负荷随昼夜变化而变化。因此在制定方案时,应考虑用热量减少时,如何保持系统平衡,取出热量。

  3)干燥材料、部件和废渣

  利用低温余热对生产用原料、固体成品和半成品、生产过程中产生的废渣进行干燥,可节省部分高、中温热源。如低温余热用于炼化厂的污泥干化等。

  二、升级利用

  部分炼化企业的低温余热产量很大,在优先用于连续、稳定的热负荷用户以后,如果仍有剩余,可利用适合的升级技术对这部分余热进行升级,通过提高低温余热品位而用于其他方面。

  1)用热泵升级后用作加热热源

  热泵可以从低温热源中吸取热量,把它传递给被加热的对象(温度较高的物体)。利用热泵提高物流的温度,再使物流用于生产过程,是一种有效利用低温热能的技术手段。许多石油化工装置通过使用压缩式热泵,取得较好的节能效果。

  2)制冷

  低温热制冷主要是吸收式制冷。蒸汽溴化锂吸收制冷已得到普遍应用,用低温热代替蒸汽热源的氨吸收制冷也已投入工业应用。许多石油化工厂在节能改造和节能规划中考虑了采用低温热溴化锂吸收制冷的方案。低温热制冷的用途有两种:一是用于生产,南方夏季气温和循环水温度较高,产品的冷却温度难以满足要求,致使产品收率下降,损失增大。解决催化裂化吸收稳定“干气不干”的状况,除从工艺上改进外,利用低温热制取5~10℃的冷冻水进一步冷却,也可使问题得到改善。二是用于办公和生活空调,减少电耗,氨吸收制冷的工质是氨水溶液,氨吸收制冷温度达-20~-40℃,可用于酮苯脱蜡装置的冷冻系统,大大降低电耗。国内很早就有冷榨脱蜡装置用氨吸收制冷的先例;氨吸收制冷在化肥、化工行业应用较为普遍。

  3)发电

  低温余热在难以找到适宜的同级利用途径时可以用来发电,但单纯采用低温余热发电方案,投资大,发电效率低、投资回收期长,因此发电通常与生产供热、供冷结合,根据温位不同等安排不同用途,形成整体优化方案,这是目前广为采用的低温余热回收利用的方法。

  三、低温余热升级技术

  1)热泵技术

  热泵系统消耗一定的高位能量(电能),驱动制冷剂流动,通过它在蒸发器、冷凝器等部件中的相变(沸腾和凝结),将低温物体的热量传递到高温物体中,提高高温物体温度。热泵系统能够将自身所耗的几倍热能从低温物体传送到高温物体。

  现有的热泵主要有四种类型:机械压缩式热泵、吸收式热泵、蒸汽喷射式热泵和热电热泵。其中,以机械压缩式热泵的应用最多。典型的热泵装置示意如下图所示。

  蒸汽压缩式热泵示意图

  2)低温制冷技术

  低温制冷原理与热泵类似,根据冷冻需要,可制得-20~-40℃的冷冻水。

  3)低温发电技术

  采用水或低沸点有机物工质,由低温热源加热升温后,经扩容、闪蒸后的蒸汽经过汽轮机带动发电机发电。低温发电一般与生产供热、供冷结合使用。

  4)变热器技术

  吸收式变热器是国外近年发展的一种低温热回收利用技术。通过变热器可将低温余热转化为两部分,一部分转化为品位较高的热量,用作加热热源;一部分降低品位成为废弃的低温热量,通过冷却排弃。我国将变热器技术列入高科技研究项目,研究的重点是选用合适的工质,其难点是制取200℃左右的热量。目前普遍认为以含TFE(2,2,2-三氟乙醇)的混合物作为工质较适宜。制取150℃热量的变热器在目前吸收制冷技术的基础上加以改进即可实现。

  四、低温余热利用策略

  低温余热回收可以节约能耗,提高能源利用率,但在回收低温余热时要考虑其技术、经济上的可行性,以及低温余热的利用潜力。在考虑回收低温余热之前,先了解装置本身的热效率是否有可以提高的潜力,从而通过提高本身热效率来减少低温余热散失,这是降低能耗的最佳选择。低温余热利用的主要策略如下:

  1)在回收低温余热时,先考虑气体余热,再考虑液体、固体余热的回收;

  2)先考虑量大易回收的余热,而后考虑量小的余热。

  3)根据热源情况和热阱的需求,尽量做到能级的匹配,提高利用效率。

  4)在低温余热回收利用过程中,应采用大系统装置间热联合,根据“温度对口,梯级利用”的原则,将这些热量集中起来根据热阱状况综合供热。

 

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