炼厂凝结水余热回收利用案例

马社忠,史乃博

(1.濮阳石油化工职业技术学院，河南 濮阳 457000；2.河南丰利石化有限公司，河南 濮阳 457000)

0 引言

在石化行业中，蒸汽作为一种常用的热能载体，应用十分广泛。蒸汽在传热过程中释放显热和汽化潜热，产生大量的饱和凝结水。该凝结水所具有的热量可占到蒸汽全热量的20%～30%，且压力、温度越高，凝结水所含有的热量就越多[1-2]，因此凝结水余热回收利用具有很高的经济价值和节能潜力。目前炼厂内比较常用的回收方案有：凝结水密闭回收梯级闪蒸汽再利用、凝结水伴热采暖等[3]。河南丰利石化有限公司(以下简称“丰利石化”)是一家典型的炼油企业，其凝结水量较大，约65 t/h左右，凝结水温度165 ℃，压力0.65 MPa左右，具有较高的热能有待回收。本文重点介绍丰利石化在凝结水余热回收再利用方面的典型案例，分析投用后的节能效果。

1 凝结水系统优化前状况

河南丰利石化建有100 万t/a丙烯原料生产装置(以下简称“202单元”)、40 t/a轻芳烃选择性加氢装置 (以下简称“210单元”)、10 万 t/a丙烯提纯装置(以下简称“219 单元”)、4 万 t/a MTBE 装置 (以下简称“222单元”)等。全厂凝结水量65 t/h左右，且温度、压力较高，能源浪费严重。

1.1 202单元凝结水存在的问题

202单元凝结水主要来源于蒸汽加热设备，其蒸汽换热设备主要有稳定塔底重沸器202-E-320A、解析塔底重沸器202-E-306。两台重沸器均采用1.0 MPa蒸汽作为热源，其中稳定塔底重沸器所排凝结水8.6 t/h，温度198 ℃，压力0.75 MPa，解析塔底重沸器凝结水3 t/h，温度 115 ℃，压力 0.52 MPa。

由此可见，202单元稳定塔底凝结水温度较高，压力较大，状态基本为饱和蒸汽，可利用价值较高。实际运行中该凝结水直接并入厂区凝结水管网，导致凝结水管网带汽，水击严重。进入凝结水站后，压力降低，导致凝结水罐闪蒸出大量蒸汽，能源浪费严重。

1.2 210单元凝结水存在的问题

210单元换热设备使用蒸汽由3.5 MPa中压蒸汽经减温减压后变为1.25 MPa、210 ℃的蒸汽。该单元换热设备用汽优化前数据，如表1所示。

由表1可知，210单元凝结水量大，且温度、压力较高，基本上为饱和蒸汽，同样具有很高的回收利用价值。在实际运行中，该单元凝结水直接送至全厂凝结水管网，是导致全厂凝结水温度较高的主要原因，能源浪费严重。

表1 210单元蒸汽换热设备数据一览表

1.3 219、222单元用汽情况

219单元与222单元使用低压蒸汽作为热源，供装置内重沸器使用。其重沸器运行温度较低，设计负荷较小，使用蒸汽量相对较少，具有很大的优化潜力。该单元换热设备用汽优化前数据，如表2所示。

表2 219、222单元换热设备数据一览表

2 凝结水余热回收利用方案

为了尽可能回收凝结水余热，减少水击现象，提高能源利用效率，制定方案时遵循“温位递减，分级利用”的原则，制定并实施了以下方案。

2.1 202单元蒸汽分级利用

根据202单元解析塔底重沸器、稳定塔底重沸器的运行参数要求，结合蒸汽的实际使用情况，采用蒸汽分级利用的方案，将稳定塔底重沸器的高温凝结水作为热源，送入解析塔底使用，减少解析塔底蒸汽的消耗，同时回收凝结水余热。改造后流程如图1所示。

图1 202单元蒸汽分级利用流程图

技改后稳定塔底重沸器的凝结水通过新增DN100的管线，引至解析塔底重沸器，作为热源并入低压蒸汽管线。实际操作过程解析塔底重沸器优先使用凝结水，热量缺口可通过原蒸汽管线补入低压蒸汽，补入量通过蒸汽调节阀控制。

实际运行效果：稳定塔底重沸器凝结水全部送入解析塔底重沸器后，解析塔底重沸器蒸汽几乎停用，节约低压蒸汽3 t/h。凝结水通过再次利用后，温度由198 ℃降至140 ℃，压力由0.75 MPa降至0.35 MPa。稳定塔底重沸器凝结水余热回收效果显著。

2.2 210单元蒸汽分级利用

根据210单元凝结水排放指标，其凝结水状态基本为饱和蒸汽，富含大量余热，进入凝结水系统后，造成整个凝结水管网温度、压力均较高，能源浪费严重。结合219、222单元蒸汽使用情况、操作温度等指标，可将210单元凝结水引入219、222单元，作为塔底重沸器热源。经测算，若改为210单元凝结水，三台重沸器需约17.5 t/h。抽提系统停运的情况下，缺口3.5～6.5 t/h，可从重沸器入口补充低压蒸汽，满足热量需求。若抽提系统投用后(凝结水20 t/h)，足够219、222单元重沸器使用。改造后流程如图2所示。

图2 210单元蒸汽分级利用流程图

210单元凝结水进入本装置凝结水罐前，通过新增DN 100的管线，送入219、222单元，作为219-E-102、222-E-104、222-E-109的热源。投用时，可先投用210-E-102，待其运行平稳后，投用222-E-109，最后投用222-E-104，抽提停用期间，尽可能让222-E-104补充蒸汽(因其物料加入温度加高，热量需求较大)。

投用效果：该方案投用时，抽提系统处于停运状态，为保证该方案平稳运行，E-104未投用该凝结水。经测算脱丙烷塔重沸器E-102节约蒸汽1.6 t/h左右，甲醇回收塔重沸器E-109节约蒸汽0.9 t/h左右。

2.3 凝结水站优化改造

经过上述方案实施后，凝结水站接收各装置凝结水的温度为145 ℃，总量约60 t/h，其低温热量仍有利用空间。结合除盐水站流程，进行了以下优化改造，回收低温热量。

(1)优化动力除氧水流程，增加除盐水/凝结水换热器，使各装置凝结水进入凝结水罐之前，与除盐水换热，提高除氧器的上水温度，进而减少除氧器的蒸汽消耗。

(2)利用除盐水站现有流程，增加原水/凝结水换热器，利用凝结水余热加热原水，原水加热至40 ℃左右后，进入除盐水系统，有利于除盐水离子交换设施的运行[4]。

3 经济效益测算

按照1.0 MPa蒸汽150 元/t测算，上述方案投用后可节约蒸汽1.65万吨/年，每年降低成本支出247.5万元，经济效益良好。

4 结语

通过本方案的实施，不仅解决了凝结水管网温度高、水击的问题，同时对凝结水的余热进行回收利用，实现了能源的高效利用，降低了生产成本，取得了较好的经济效益，为蒸汽的分级利用，热力管网的优化提供了新思路。