1 前 言 　　南陽石蠟精細(xì)化工廠潤滑油糠醛精制裝置，設(shè)計(jì)處理能力為100．8 kt/a，1997年9月建成投產(chǎn)。雖然糠醛精制裝置在設(shè)計(jì)中采用了先進(jìn)的設(shè)備和儀表，但是由于在工藝流程和設(shè)備、過程控制及管線布置等方面存在著一些缺陷，造成裝置生產(chǎn)波動(dòng)大、操作彈性小、能耗高、安全系數(shù)低、經(jīng)濟(jì)效益差，使裝置自身存在的優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮，還制約了石蠟——潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)的效益。為此，依據(jù)糠醛精制裝置的現(xiàn)狀，針對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題，參考其它單位同類裝置改造的經(jīng)驗(yàn)，在過去的幾年中進(jìn)行了4次優(yōu)化改造，問題逐一得到了解決，運(yùn)行的總體經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高。 　　2 糠醛裝置設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn) 　?。?）裝置設(shè)計(jì)加工輕油和重油兩種原料。常四線、減二線、減三線油合稱為輕油，減四線及輕脫瀝青油合稱為重油。輕、重油料切換生產(chǎn)。 　?。?）抽提塔為新型高效填料塔，采用由清華大學(xué)開發(fā)的QH-1型填料及由洛陽石油化工工程公司設(shè)計(jì)的進(jìn)料分布器。 　?。?）抽出液溶劑回收系統(tǒng)采用低—中—高三效蒸發(fā)流程，充分回收溶劑熱量，回收加熱爐的熱負(fù)荷僅為兩效蒸發(fā)流程的67%，可較好地節(jié)能。 　　（4）吸收國內(nèi)同類先進(jìn)裝置的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，在溶劑回收系統(tǒng)增加了精制液和抽出液閃蒸塔，以減少溶劑回收系統(tǒng)的負(fù)荷，降低能耗。 　?。?）采用PROCESS模擬程序進(jìn)行工藝流程模擬，優(yōu)化操作條件。 　?。?）部分冷換設(shè)備采用螺紋管、內(nèi)插物等高效傳熱設(shè)備，可強(qiáng)化傳熱，減少換熱沒備，節(jié)省投資，并適應(yīng)工況變化。 　?。?）自動(dòng)控制系統(tǒng)采用美國ABB公司的DCS集散控制系統(tǒng)，屏幕顯示直觀清晰、調(diào)節(jié)方便、操作穩(wěn)定，而且具有記憶、報(bào)警、打印等功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制水平的升級(jí)。 3 裝置設(shè)計(jì)中存在的不足 　　3．1 一效蒸發(fā)塔蒸發(fā)率低 　　主要問題是：把抽出液加熱爐的對(duì)流室作為一效蒸發(fā)塔進(jìn)料的最后加熱措施；一效蒸發(fā)塔進(jìn)料流程在加熱爐的對(duì)流室前后有2個(gè)大型的“U”型彎；部分換熱器在計(jì)算中傳熱系數(shù)取值太高。由于用對(duì)流室加熱時(shí)，熱穩(wěn)定性較差，再加上對(duì)流室前后的2個(gè)大“U”彎分別為DN 300 mm和DN 350mm的管線，流程長，散熱損失大，非常容易形成液體積聚，抽出液在換熱器中的壓降增大。而在換熱器中，溶劑實(shí)際上是在高于蒸發(fā)塔的壓力下蒸發(fā)的，它所構(gòu)成的背壓溫差損失會(huì)增大，從而形成了蒸發(fā)效果時(shí)好時(shí)壞，蒸發(fā)率低。 　　3．2 抽出油溶劑超標(biāo) 　　由于南陽石蠟精細(xì)化工廠的糠醛裝置設(shè)計(jì)為正序生產(chǎn)方案，抽出油的收率只有15％左右，所以進(jìn)入抽出油閃蒸、汽提塔的物料很少。在裝置試車過程中，初期抽出油汽提塔的塔底溫度只能達(dá)到120～130℃，曾經(jīng)采取抽出油系統(tǒng)部分循環(huán)的辦法增大抽出油的循環(huán)量，才使該塔底溫達(dá)到145～155℃，外送抽出油攜帶溶劑量高達(dá)2％～3％，造成大量的溶劑損失，裝置開工僅40 d就被迫停工進(jìn)行技術(shù)改造。 　　3．3 汽包和蒸汽發(fā)生器安裝位置不合理 　　由于汽包和蒸汽發(fā)生器的位置設(shè)計(jì)得太低，一、二、三效蒸發(fā)塔糠醛溶劑進(jìn)入干燥塔前設(shè)計(jì)有約10m的大“U”型彎，且3個(gè)蒸發(fā)塔共用一條入塔線，當(dāng)三效蒸發(fā)塔的壓力控制閥動(dòng)作時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響一、二效蒸發(fā)塔蒸發(fā)量的大小，形成了流程長、壓降大、背壓溫差損失大、對(duì)蒸發(fā)不利的局面，導(dǎo)致?lián)Q熱回收溶劑的百分?jǐn)?shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。另外，汽包設(shè)計(jì)的負(fù)荷太小，設(shè)計(jì)發(fā)汽量?jī)H為1 000 kg／h，可是，實(shí)際發(fā)汽量有時(shí)高達(dá)1 450 kg／h，經(jīng)常出現(xiàn)低壓蒸汽帶水現(xiàn)象，不能滿足日常生產(chǎn)需要。 　　3．4 精制液加熱爐設(shè)計(jì)負(fù)荷不足 　　由于精制液加熱爐入爐前的換熱器在設(shè)計(jì)中所取數(shù)據(jù)偏高，理論計(jì)算的入爐溫度為178～181℃，而實(shí)際達(dá)到的入爐溫度只有152～154℃；加熱爐的設(shè)計(jì)負(fù)荷為620 kW，實(shí)際負(fù)荷卻達(dá)到了755kW，形成加熱爐超負(fù)荷操作。因此，經(jīng)常出現(xiàn)供風(fēng)量不足，燃燒不完全，加熱爐回火等現(xiàn)象，造成操作波動(dòng)。 　　3．5 精制液汽提塔塔頂攜帶精制油 　　精制液汽提塔是精制油與糠醛溶劑分離的關(guān)鍵設(shè)施。由于汽提塔設(shè)計(jì)的篩板開孔率太小，導(dǎo)致汽提塔塔頂?shù)臍庀嘭?fù)荷太大，造成汽提塔塔頂攜帶精制油。平均每天要外送兩次攜帶油，約1．0～1．2 t，既給操作帶來了很多麻煩，又降低了精制油收率。 　　3．6 抽提塔中段循環(huán)液水冷器結(jié)蠟 　　我國大部分潤滑油糠醛裝置抽提塔的中段循環(huán)冷卻系統(tǒng)是水冷器和空冷器聯(lián)合使用，而南陽石蠟精細(xì)化工廠的糠醛裝置在設(shè)計(jì)中僅選用了水冷器，所加工的原料又是高含蠟量的石蠟基原料，從抽提塔抽出進(jìn)入水冷器的溫度一般在90℃左右，而從水冷器出來的溫度僅為45～50℃。造成石蠟結(jié)晶析出附著在換熱器管束的表面上，使換熱器的傳熱系數(shù)大大降低，導(dǎo)致中段循環(huán)液的溫度降不下來。通常需要把循環(huán)水停下來，升溫化蠟后，再緩慢投入使用，嚴(yán)重影響了抽提塔的平穩(wěn)操作。 4 改進(jìn)措施 　　4．1 優(yōu)化換熱流程，提高一、二效蒸發(fā)率 　　為消除二效糠醛蒸氣與抽出液換熱器的傳熱限制因素，把抽出液加熱爐對(duì)流室撤出一效蒸發(fā)進(jìn)料換熱系統(tǒng)，使抽出液與二效蒸發(fā)的糠醛蒸氣換熱后直接進(jìn)入一效蒸發(fā)塔；二效糠醛蒸氣與抽出液換熱器出口壓力由0．06 MPa降到0．02 MPa，其傳熱溫差由4℃提高到12℃，汽化點(diǎn)提前，換熱效果大大提高；三效蒸發(fā)糠醛蒸氣與抽出液換熱器的換熱面積由20 m更換為110 m2；把閃蒸塔頂氣水冷器改造為換熱器，充分利用熱源，讓閃蒸塔頂氣和一效蒸發(fā)塔進(jìn)料換熱，換熱面積由15 m2更換為70 m2；使一效蒸發(fā)塔的蒸發(fā)率從試車時(shí)的8％提高到30．2％。把二效蒸發(fā)塔進(jìn)料改進(jìn)抽出液加熱爐對(duì)流室，將對(duì)流管由4路并聯(lián)改為串聯(lián)，進(jìn)出口管線由DN 350 mm改為DN 100 mm，作為二效蒸發(fā)塔進(jìn)料的第一個(gè)補(bǔ)熱措施；消除了一效、二效、三效蒸發(fā)塔進(jìn)料和對(duì)流室出口管線上存在的4個(gè)大“U”彎，改為高架管線，減小了管路壓降，同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)糠醛溶劑的藏量減少了約15 t，使溶劑周轉(zhuǎn)的周期縮短。 　　4．2 抽出油汽提塔底增設(shè)再沸器 　　新增1臺(tái)塔底抽出油循環(huán)泵和1臺(tái)40 m2的塔底抽出油循環(huán)加熱器，把精制液汽提塔塔底的精制油作為加熱的熱源。抽出油循環(huán)的人口設(shè)置在第23層塔盤，第23和第24層塔盤開孔率從2．37％增加到2．83％。 　　4．3 改進(jìn)汽包和蒸汽發(fā)生器的布置，減小壓降 　　將汽包和3臺(tái)蒸汽發(fā)生器整體上移6 m，三效蒸發(fā)塔壓力控制調(diào)節(jié)閥從地面上移至11 m平臺(tái)，消除了高約10 m的“U”型彎。把汽包（Φ1000mm×2 484 mm×10 mm）擴(kuò)容為Φ1000 mm×5 000 mm×l0 mm。把一、二、三效蒸發(fā)塔糠醛溶劑進(jìn)干燥塔的管線由一路分成3路，減小管路壓降。同時(shí)，將部分一效蒸發(fā)塔回收的溶劑改進(jìn)干燥塔的第12層塔盤，便于在開工初期或一效蒸發(fā)含水時(shí)，使其得到干燥，有效地控制了干糠醛含水。把一、二效蒸發(fā)塔糠醛溶劑入塔口重新設(shè)置，比原設(shè)計(jì)的入塔口位置下降了2 m，消除了“U”型彎。 　　4．4 精制液加熱爐改造 　　利用該廠老常壓裝置閑置下來的加熱爐爐體及原精制液加熱爐的燃燒器，重新設(shè)計(jì)爐管，對(duì)爐管進(jìn)行了擴(kuò)徑，擴(kuò)大了傳熱面積。改造后的加熱爐為提高熱效率，增設(shè)了對(duì)流室。改造后的加熱爐熱負(fù)荷達(dá)到1 200 kW。爐出口轉(zhuǎn)油線由DN 100 mm擴(kuò)大到DN l50mm，并把爐出口管線架高，消除了高約4 m的大“U”型彎，提高了糠醛溶劑在精制液加熱爐出口的汽化率。另外加熱爐爐壁采用陶纖內(nèi)襯，減少散熱損失。 　　4．5 精制液汽提塔塔盤改造 　　通過工藝計(jì)算發(fā)現(xiàn)精制液汽提塔塔盤的開孔率太小，精餾段的開孔率為3％，汽提段的開孔率為2．5％。精餾段氣相負(fù)荷大，氣速太高；汽提段液流強(qiáng)度大，從而導(dǎo)致塔頂攜帶。通過改造，把精餾段的開孔率增大到5．7％，汽提段的開孔率增大到3．0％，攜帶油的外送量從每天2次下降到每周1～2次，使問題得到了根本的解決。 　　4．6 中段循環(huán)液水冷器更換為內(nèi)插物換熱器 　　為了解決水冷器結(jié)蠟問題選用內(nèi)插物換熱器，同時(shí)換熱面積從70 m2增大到160 m2，并調(diào)換管殼程介質(zhì)，中段循環(huán)液走管程，改善流動(dòng)性能，有效地防止了結(jié)蠟。 5 改造后的效果 　?。?）通過優(yōu)化和改造，操作彈性增大了，平穩(wěn)率明顯提高，裝置處理能力由設(shè)計(jì)的100．8 kt／a提高到125 kt／a，處理能力提高約25％。 　?。?）抽提系統(tǒng)的操作環(huán)境得到了改善，溫度梯度均勻，填料層之間的溫度梯度可達(dá)20℃，抽提效果良好，精制油收率從1998年的83．1％提高到2001年的85．4％，提高了2．3個(gè)百分點(diǎn)。 　?。?）糠醛消耗量降低，抽出油含糠醛的量從試車時(shí)的2％～3％下降到0．05％以下，單位溶劑消耗從1998年的2．78 kg／t下降到2001年的1．34 kg／t；環(huán)保指標(biāo)得到了改善，外排污水實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)。 　?。?）糠醛裝置的能耗逐年下降，2002年前10個(gè)月裝置綜合能耗僅為每噸原料758．52 MJ（比1997年下降了62．6％），月能耗最低為每噸原料643．75 MJ。表1為1997～2001年單位加工能耗對(duì)比。 　　表1 單位加工能耗對(duì)比 6 結(jié) 論 　　（1）糠醛干燥塔的設(shè)計(jì)布置應(yīng)靠近換冷平臺(tái)和抽提塔，使糠醛溶劑入塔進(jìn)料管線盡可能地短，以減少管路壓降和熱損失。 　?。?）蒸汽發(fā)生器、汽包的設(shè)計(jì)位置應(yīng)按照干燥塔糠醛溶劑進(jìn)料口的位置向上逆推，按照氣相冷凝液體自流的原則布置，盡可能地改善液體流動(dòng)狀態(tài)，加大換熱溫差。 　?。?）三效蒸發(fā)塔應(yīng)按照二效、一效、三效的順序，自下而上布置，便于三效蒸發(fā)塔向閃蒸塔的自壓流動(dòng)，降低三效蒸發(fā)溶劑的過熱度，實(shí)現(xiàn)低爐溫操作，減小糠醛生焦量。 　?。?）應(yīng)該避免“U”彎的設(shè)置，以減少背壓溫差損失，提高換熱器的傳熱系數(shù)，使換熱回收量和換熱回收蒸發(fā)溶劑蒸發(fā)率增加，提高多效蒸發(fā)的效果，降低能耗。 　?。?）經(jīng)幾次改造后，處理能力可提高25％左右，精制油收率提高2．3個(gè)百分點(diǎn)，能耗下降62．6％。