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超大规模煤焦油蒸馏装置节能实践

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２０ｌ７年３月　第４８卷第２期　燃料与化工　Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　４７　

超大规模煤焦油蒸馏装置节能实践　

吴术彬　刘小敏　雷兴红　梁治学　

（武汉平煤武钢联合焦化有限责任公司，武汉４３００８２）　

摘　要：介绍了单套处理能力５０万ｔ／ａ的煤焦油蒸馏工艺，从导热油换热、减压蒸馏和超大容积管式炉等方面，对　

能量梯级利用、集中加工和装置大型化等进行了分析与应用，提高了能量利用率，大幅降低了焦油加工的能耗。　关键词：煤焦油；蒸馏；节能　中图分类号：ＴＱ５２２．６３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—３７０９（２０１７）０２－００４７—０３　

Ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒ　ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｃｏａｌ　ｔａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ　

Ｗｕ　Ｓｈｕｂｉｎ　Ｌｉｕ　Ｘｉａｏｍｉｎ　Ｌｅｉ　Ｘｉｎｇｈｏｎｇ　Ｌｉａｎｇ　Ｚｈｉｘｕｅ　

（Ｗｕｈａｎ　Ｐｉｎｇｍｅｉ　Ｗｕｇａｎｇ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｃｏｋｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ　４３００８２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｔａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　５００　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｔ／ａ，ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｉｌ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ，ｖａｃｕｕｍ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｆｕｒｎａｃｅ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃａｓｃａｄｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　

ｒｅｄｕｃｅｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔａｒ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｏａｌ　ｔａｒ；Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；Ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　

武钢新建单套处理能力５０万ｔ／ａ的煤焦油处　

理装置是目前国内单套处理能力最大的装置之一，　

装置大型化能显著降低投资、人工和能源消耗，增强　

竞争力，还有利于产品的集中提取。以国内单套处　

理能力５０万ｔ／ａ的煤焦油加工装置为例，结合生产　

实践，浅谈焦油蒸馏装置的节能情况。　

１　工艺介绍　

超大规模煤焦油蒸馏工艺流程见图１，原料焦　

油通过预脱水塔和脱水塔脱水，经过１　蒸馏塔常压　

蒸馏分离出其中的酚油和萘油，再经过２　蒸馏塔减　

压蒸馏分离出其中的洗油、蒽油和沥青。从焦油槽　

来的原料焦油加入Ｎａ　ＣＯ　溶液后依次与洗油、萘　

油、一蒽油馏分换热后进入焦油预热器，经导热油加　

热后进入预脱水塔，在塔顶逸出轻油馏分和水，塔底　

的焦油自流入脱水塔。在脱水塔顶馏出轻油馏分和　

水，塔底焦油用脱水塔底循环泵抽出，经脱水塔重沸　

器进行加热，用导热油作为热源。脱水焦油用泵直　

收稿日期：２０１６—１０—０９　作者简介：吴术彬（１９８６一），男，工程师　接送入１　蒸馏塔，塔底油经循环泵送人１　管式热炉　

加热，１　蒸馏塔顶馏出的酚油一部分作为塔内回流，　

一部分作为产品采出。１　蒸馏塔的侧线采出萘油，　

塔底的另一部分混合油由泵抽出，与２　蒸馏塔底循　

环软沥青混合后经２　管式炉加热后进人２　减压蒸　

馏塔，压力为一８０ｋＰａ（表压）的减压塔顶馏出洗油，　

一部分作为塔顶回流，一部分作为产品采出，塔侧线　

上部采出一蒽油，侧线下部采出二蒽油，塔底沥青去　

生产改质沥青，或经沥青／导热油换热器换热后去油　

库配油和生产中温沥青　。　

２能量的梯级利用　

采用多级换热，将洗油、萘油、蒽油、沥青产品的　

热量进行回收，充分进行换热，提高了进料温度，减　

少了冷却水用量，节约了能源。各换热器回收热量　

情况统计见表１。　

与煤焦油蒸馏装置相配套的导热油系统在回收　

沥青显热的同时，通过导热油炉加热导热油给预脱　４８　燃料与化工　Ｆｕｅ１＆Ｃｈｅｍｉｅａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　Ｍａｒ．２０ｌ７　Ｖｏ１．４８　Ｎ０．２　

水塔和脱水塔供热，导热油系统的主要工艺流程见　

图２。导热油循环量在４００ｍ　／ｈ左右，经过多次的　

生产实践，统计出该导热油炉平均处理每吨焦油消　

耗天然气６．２ｍ　／ｈ左右。导热油炉出口温度设定　

值为２１０￣Ｃ，高限设置值为２２０￣Ｃ，低限设置值为　２００￣Ｃ，平均温度为２１０￣Ｃ，高于上限时导热油炉熄　

火，低于下限时自动点火，导热油出口温度保持稳　

定，另外沥青冷却后的温度一般在２００～２４０￣Ｃ，满足　

了中温沥青放料和配油的温度要求，省去传统沥青　

汽化器，充分回收了沥青显热。　

图１　超大规模常减压煤焦油蒸馏工艺流程　

塞　圭苎换鏊塑　鏊墨情况统　３　负压蒸馏节能效果　

换热前后吨焦油处理量　物料　的平均　时的平均采　温差／℃出量／（ｔ・ｈ　）　平均　回收　比热　热量　／［Ｊ・（ｋｇ・℃）。］／［ＭＪ・（ｔ・ｈ）　］　洗油　９５　萘油　１００　蒽油　１５０　沥青　１２０　０．０７９　Ｏ．１３５　０．１３２　０．５７０　２．Ｏ　１．７９　１．７３　１．６１　ｌ５．０　２４．２　３１．１　１１０．１　

图２导热油系统工艺流程　

从生产过程来看，原料焦油与产品洗油、萘油和　

蒽油换热由于受产品采出量波动的影响，原料焦油　

的温度波动较大；导热油由于充分吸收沥青显热，导　

热油炉间歇性开启，降低了天然气消耗；沥青与导热　

油换热后，温度降低，可直接满足放料和配油的要　

求。换热过程中，对换热器设备质量要求较严格，一　旦换热器出现泄漏，对生产影响较大，本装置主要使　

用浮头式换热器，浮头部分在开停工过程中存在几　

次松动的情况。　该装置高温蒸馏系统即２　蒸馏塔采用负压蒸　

馏，真空排气由塔顶分缩器排出，经真空排气冷凝器　

冷凝冷却后进入真空机组。该蒸馏塔负压稳定在　

一８０ｋＰａ（表压）左右，在生产正常软化点（８０～９０℃）　

的中温沥青时，２　蒸馏塔底温度在３５０￣Ｃ左右，而传　

统的常压蒸馏一般塔底温度需要４１０℃。塔底温度　

降低后，既便于操作和调节，又能有效地防止结焦产　

生，还减少了能量浪费和废气产生。　

在生产过程中，２　蒸馏塔顶采出洗油，若操作不　

当极易导致萘带人真空系统，影响真空系统的稳定。　

如果真空泵被萘堵塞就无法正常工作，导致２　蒸馏　

塔顶的负压不够，影响生产的稳定运行和相关产品　

质量。因此，在生产过程中要严格控制２　蒸馏塔顶　

分缩器的温度，防止萘带入真空系统，另外真空系统　

相应的管道要用蒸汽或电保温。正常生产过程中，　

２　蒸馏塔顶压力实现了稳定。　

经过不断探索改进，２　蒸馏塔（负压塔）塔顶洗　

油采出和塔中部的蒽油采出均取消了采出泵，直接　

通过自流采出，能够自流经换热器与原料换热，进入　

冷却器冷却后到相应的产品槽，大大减轻了操作强　

度，而且采出量比使用泵采出更加稳定。　

４能量利用率　

该煤焦油蒸馏过程中，６０％以上的热量来自焦　２０１７年３月　第４８卷第２期　燃料与化工　Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　４９　

油蒸馏１　管式炉（给１　蒸馏塔供热），该设备为圆筒　

立式管式炉，直径为５　６００ｍｍ，总高为３４ｍ，有效热　

负荷为９．４４ＭＷ，属于超大容积管式炉。该管式炉　

与传统管式炉相比，容积和热负荷非常大，同时炉管　

为四管程直径１５０ｍｍ的炉管，管道内走沥青类介　

质，因此缺乏成熟的设备制造和使用经验。刚开始　

使用时，每过一段时间均出现不同程度的结焦。　

根据生产实际，在原超大容积管式炉的基础上　

进行了改进，将原有的６台自然吸风式燃烧器改为　

１台强制通风式燃烧器，另外将废气余热进行利用，　废气排烟温度由４００￣Ｃ左右降至２００￣Ｃ左右，后来该　

管式炉平均处理每吨焦油消耗的天然气由２０．２ｍ　

左右降为１５．５ｍ　左右，同时将１　蒸馏塔的进料管由　

原来经过１　管式炉加热后进塔改为不经过管式炉　

加热直接进１　蒸馏塔，此后该管式炉没有出现结焦　

现象　。经分析，天然气燃烧需要的空煤比为１：１０　

左右，需要的空气量比焦炉煤气或高炉煤气大很多，　

传统自然吸风大负荷燃烧器需要的空气吸入量波动　

较大，因此热效率较低。超大容积管式炉改造前后　

见表２　

表２超大容积管式炉改造前后对比　

５　结语　

在超大规模焦油加工装置的生产实践中，体现　

了焦油集中加工和装置大型化在节能方面的明显优　

势，尤其依靠多级换热和导热油加热实现能量的梯　

级利用，并采用负压蒸馏技术，改进超大容积管式　

炉，提高能量利用率，实现产品自流采出，使焦油加　

工的综合能耗大幅度降低。　参考文献　

［１］肖瑾，姜秋，叶煌．煤焦油蒸馏工艺的选择［Ｊ］．燃料与化工，　

２０１１，４２（２）：５０—５３　

［２］徐兵，刘小敏，秦利芬．超大型煤焦油蒸馏技术的开发及应用　

［Ｊ］．燃料与化工，２０１５，４６（２）：４６—４８．　

甘李军编辑　

（上接第４６页）　

１）重新对蒸汽引射器的蒸汽管线进行保温，避　

免在极端气象条件下蒸汽引射器的失汽现象。　

２）在氧分析仪煤气取样管线Ｖ３旁通阀后的管　

道上增加１个水封，杜绝在失蒸汽的情况下将空气　

吸入氧分析仪。若煤气取样管线上不设Ｖ３旁通阀　

也能保证氧分析仪取样的稳定，则可不设此旁通阀。　

３）在进蒸汽引射器前的蒸汽管道上增加１个　

压力测点，并将信号引至中控室的电脑操作界面内。　

４）蒸汽引射器使用蒸汽压力严格控制在０．３～　

１．ＯＭＰａ，蒸汽温度＞１４５　ｏＣ。　４　结论　

１）电捕焦油器因煤气中氧含量超过连锁值自　

动跳停的情况，并不是煤气中氧含量超过了连锁值，　

而是氧分析仪氧含量显示值虚高造成的。　

２）为保证氧分析仪检测煤气中氧含量的准确　

性，要严格控制蒸汽引射器使用的蒸汽压力，样气水　

洗器使用的软水流量及温度也要符合氧分析仪的要　

求。　

甘李军

编辑

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煤化工空分装置的节能降耗措施及运行总结

煤化工空分装置的节能降耗措施及运行总结

煤化工空分装置的节能降耗措施及运行总结

摘要：随着煤化工大力发展，空分技术不断取得突破，随着空分装置规模化、大型化发展，影响空分装置安全稳定运行的因素日渐增多，轻则导致非计划停车，重则发生着火爆炸事故，为避免同类事故再次发生，以下分析总结影响空分安全稳定运行的因素。关键词：煤化工；空分装置；节能降耗

引言

空分装置流程分为全低压分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、空气增压液氧内压缩。整套设备包括空气过滤、空气压缩、空气预冷、分子筛纯化、全精馏无氢制氩、液体贮存及汽化、仪控、电控等系统。配套机组采用杭汽的汽轮机和陕鼓的离心压缩机。机组的布置形式为EBZ45-6型离心压缩机、齿轮箱、汽轮机、EIZ125等温压缩机。

1空分装置低压板式换热器吹扫改造

空分装置经过长时间运行后，固体CO2颗粒、分子筛粉尘、机械杂质会在低压板式换热器内聚集，引起板式换热器阻力增加和进塔气量降低。由于无法对堵塞情况进行在线处理，长期以往，装置负荷降低、冷损增大。在开车阶段需要大量空气吹扫板式换热器，延长空分装置开车时间，增加装置能耗。改造措施:为加快空分装置开车进度，缩短低压板式吹扫时间，保证吹扫效果，在低压空气进冷箱管道封头处增加DN250阀门。在停车检修阶段，利用仪表气向下塔充压至0.4MPa，打开该阀门，对低压板式换热器进行反吹扫，可缩短开车吹扫时间。

2空分装置增压机高速轴轴温持续增高处理

空压机组是空分装置关键的动设备，关乎空分装置的整体负荷与稳定运行，其运行状况的好坏直接关系着整条化工产业链的生产经营。空压机组的运行状态主要通过工艺参数以及轴振动、轴温等数据予以呈现，各项指标运行稳定无异常则表明机组运行良好。现有的空压机组中，多轴离心式空气增压机因其能耗低、压缩比高、叶轮数量少、占地面积少等优点，使用最为广泛;但多轴离心式压缩机因其独特的设计原理与结构特点，所有轴系在运行时均需监控轴振动、温度，相较于其他类型压缩机监控点更多，一点波动则“全身”波动，即当某一级或某一点的振动、温度出现异常变化时，均会影响增压机的正常运行。为此，如何保证各级或各轴振值、温度的平稳是增压机良好运行的关键所在。(1)对于大型化工装置而言，各装置生产联系密切，当某台压缩机组轴振动、温度出现异常上涨或波动时，因装置需连续生产无法及时停车检修，须针对异常现象不断进行原因分析并积极进行各项操作尝试，不可放任轴温或轴振值持续上涨，实在无法消除问题时则应尽可能延缓其上涨速度，最后再采取停车检修的方式，由此可将损失降至最低。(2)润滑油油温和油压对压缩机轴温影响最为显著，油温越高，润滑油粘度越小、流动速度越快，降温效果越差;油温越低，润滑油粘度越大、流动速度越慢，降温效果越好。调整过程中发现，油温越高，轴温不但上涨且速率越快，油温越低，轴温下降且相对稳定，但油温不可过低，超出设计值将严重影响机组的运行，同时还需考虑多台机组集中供油时其他压缩机的运行状况。同理，调节油压，增大机组的润滑油量，可带走轴承处更多的热量。

精馏过程的节能途径及新型的精馏技术

精馏过程的节能途径及新型的精馏技术

精馏过程的节能途径及新型的精馏技术

[摘 要] 精馏是化工、石化、医药等过程的重要单元操作，它是一类高能耗的单元过程，其能耗约占化工生产的 60%，其节能途径包括多效精馏、热泵精馏、热耦精馏技术、内部热集成蒸馏塔、新型高效分离技术等。多效精馏由 N 个并列操作的精馏塔构成，再沸器的加热蒸汽可减少到原来单效精馏所需加热蒸汽的 1/N 左右；热泵精馏能使能耗减少 20%左右；热耦精馏比两个常规塔精馏可节省 30%左右；内部热集成蒸馏塔节省的能耗可达

30～60%这些技术已成功地完成了中试，节能可达到 30～60%。

[关键词] 精馏；节能

前言

在工业生产中，石油化学工业的能耗所占比例最大，而石油化学工业中能耗最大者为分离操作，其中又以精馏的能耗居首位。精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂”。

首先，随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分离物料的组分不断增多，分离的产品纯度要求亦不断提高，但人们同时又不希望消耗过多的能量，这就对精馏过程的控制提出了要求。其次，作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理。另外，由于精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。因此，精馏过程的节能潜力很大，合理利用精馏过程本身的热能，就能降低整个过程对能量的需求，减少能量的浪费，使节能收效也极为明显。

据统计，在美国精馏过程的能耗占全国能耗的3％，如果从中节约10％，每年可节省5亿美元。我国的炼油厂消耗的原油占其炼油量的8％～10％，其中很大一部分消耗于精馏过程。因此，在当今能源紧缺的情况下，对精馏过程的节能研究就显得十分重要。例如，美国巴特尔斯公司在波多黎各某芳烃装置的8个精馏塔上进行节能优化操作，每年可节约310万美元。

化工精馏高效节能技术的开发及应用

化工精馏高效节能技术的开发及应用

化工精馏高效节能技术的开发及应用

化工精馏是一种将混合物分离成纯净组分的重要工艺。传统的精馏过程需要大量的能源和设备投入，对环境造成了严重污染。为了减少能源消耗和环境污染，近年来，许多高效节能的化工精馏技术得到了开发和应用。

过程集成是一种有效的高效节能技术。通过在不同的精馏塔之间进行热、质量和能量的流动，可以有效地减少能源消耗。过程集成不仅可以减少热量的需求，还可以减少外部操作材料的消耗和废物产生。采用反向工程设计方法，将热质合适的塔纳入某一塔内，从而实现能量和物质的流动，提高精馏过程的能效。

新型的精馏塔设计也是高效节能的重要技术。传统的精馏塔结构往往有许多内置的板式结构，这些板式结构会导致液体在塔内的阻力增大，从而增加了能量消耗。目前，研究人员已经开发出了一种新型的精馏塔设计，即用填料代替板式结构。填料结构不仅可以提供更大的表面积用于传递热量和物质，还可以减少液体在塔内的阻力，从而减少了能源消耗。

使用先进的控制技术也可以实现高效节能的化工精馏。通过使用先进的模型预测和优化方法，可以实时调整操作条件和控制参数，以提高精馏过程的效率和能源利用率。采用模型预测控制技术，可以根据实时测量数据和模型预测结果，调整进料流量、塔内温度和压力等操作参数，实现精确控制和节能。

使用先进的节能设备也可以实现高效节能的化工精馏。采用高效换热器，可以实现余热的回收利用，从而减少能源消耗。采用节能泵和节能压缩机，可以减少能源消耗和运行成本。还可以使用先进的分离膜和吸附剂等技术，实现低温混合物的分离和提纯，减少能源消耗和废物产生。

开发和应用高效节能的化工精馏技术对于减少能源消耗和环境污染具有重要意义。通过过程集成、新型精馏塔设计、先进的控制技术和节能设备的应用，可以实现精馏过程的高效节能，为化工行业的可持续发展做出贡献。

延迟焦化装置节能降耗浅析与实践

延迟焦化装置节能降耗浅析与实践

延迟焦化装置节能降耗浅析与实践

随着工业化的加速发展，能源消耗和环境污染成为了人们关注的焦点问题。在炼油、化工等行业中，延迟焦化装置是一种常见的设备，其主要作用是将重油或焦油转化为高附加值产品。在使用过程中，延迟焦化装置通常会消耗大量的能源并产生较大的标量排放。如何节能降耗已成为工程技术人员亟需解决的问题之一。

一、延迟焦化装置的能量消耗来源

延迟焦化装置在运行过程中，主要能源消耗来源主要包括以下几个方面：

1. 能源消耗：延迟焦化装置需要大量的能源供应，包括电力、燃料、蒸汽等，以驱动设备运转和进行生产反应。

2. 热损失：在高温高压条件下进行焦化反应，会产生大量的热量，如果不能有效地进行热能回收，就会造成能量的浪费。

3. 成分氧化：在焦化装置的操作过程中，由于高温氧化作用，部分可燃气体会被氧化成为二氧化碳、水蒸汽等产物，造成成分的能量损失。

4. 机械损耗：设备在运行过程中，会产生动力损耗和机械摩擦，从而导致额外的能量消耗。

延迟焦化装置的能量消耗主要来源于设备运转、热损失、氧化损耗和机械损耗等多个方面。要想有效地降低其能耗，需要综合考虑这些方面，并进行相应的技术改进和设备优化。

为了降低延迟焦化装置的能耗，工程技术人员们进行了大量的实践探索和技术创新，主要集中在以下几个方面：

1. 设备优化：通过改进设备结构和材料，提高设备的传热效率和机械性能，降低动力消耗和机械损耗。

2. 燃料替代：采用更加清洁高效的燃料，如天然气、混合燃料等，减少能源的消耗和排放。

3. 热能回收：利用余热余能回收技术，将热损失的能量进行有效回收利用，降低能源浪费。

4. 工艺优化：优化生产工艺流程，减少氧化损耗和设备停机时间，提高生产效率和产品质量。 5. 装置改造：对原有的设备进行技术改造和升级，提高设备的性能和使用寿命，降低维护成本和能耗。