潘从锦，木合塔尔·买买提，杨启宁

(中国石油克拉玛依石化分公司，新疆 克拉玛依 834003)

节能技术在丙烷脱沥青装置上的应用

潘从锦，木合塔尔·买买提，杨启宁

(中国石油克拉玛依石化分公司，新疆 克拉玛依 834003)

某石化公司800 kt/a丙烷脱沥青装置中采用ROSE工艺技术，充分利用高温、高压溶剂的位能和热能；核心设备萃取塔和超临界分离塔采用高效规整填料；使用导热油给装置供热；加热炉采用创新的结构和高效节能燃烧器等节能技术。在减压渣油原料和丙烷溶剂性质相同的情况下，800 kt/a丙烷脱沥青装置综合能耗比250 kt/a丙烷脱沥青装置降低了21.7%，节能效果显著。

丙烷脱沥青 超临界 规整填料 导热油

丙烷脱沥青装置是某石化公司环烷基稠油加工过程中的一个重要环节，是减压渣油的重要处理措施。脱沥青油是生产光亮油(BS)和橡胶油等的重要原料油，而脱油沥青则是重交道路沥青、改性沥青、乳化沥青和阻燃沥青的原料。丙烷脱沥青装置单位能耗的高低会直接影响装置的盈利水平。该公司原有一套250 kt/a丙烷脱沥青装置，由于环烷基稠油原料量增多，原有装置无法满足生产规模扩大的需求[1]；另外，250 kt/a丙烷脱沥青装置能耗较高，若按照该技术方案建设更大规模的同类型装置，则需要的设备多，投资大，不仅装置占地面积大，高能耗也将使该装置失去市场竞争力。为此，该公司于2007年建设了一套800 kt/a丙烷脱沥青装置，该装置采用美国KBR公司的ROSE工艺技术，同样以环烷基减压渣油为原料，产品有脱沥青油和脱油沥青，前者用于生产润滑油，后者用于调合道路沥青，并且该装置还在设计和应用中采用了一系列节能技术。本文介绍节能技术在该800 kt/a丙烷脱沥青装置上工业应用的情况。

1 800 kt/a丙烷脱沥青工艺简介

800 kt/a丙烷脱沥青装置是将减压渣油与丙烷溶剂在萃取塔内混合，丙烷溶剂对减压渣油组分进行选择性萃取，萃取后分为脱油沥青溶液和脱沥青油溶液。脱沥青油溶液被加热后在超临界脱沥青油分离塔中与大部分丙烷溶剂分离，分离后的脱沥青油溶液经中压系统闪蒸出大部分溶剂后再进入低压系统用蒸汽汽提，回收的溶剂经压缩机压缩为液态循环使用。脱油沥青溶液经过中压系统闪蒸和低压系统汽提后，其中回收的丙烷溶剂进入丙烷循环系统，脱油沥青用来调合重交道路沥青等。800 kt/a丙烷脱沥青工艺流程示意见图1。

图1 800 kt/a丙烷脱沥青装置的工艺流程示意

2 装置的节能技术

2.1 采用ROSE工艺技术

丙烷溶剂对减压渣油中润滑油原料的溶解能力随温度的上升而下降，当丙烷溶剂达到或超过96.8 ℃、4.2 MPa的临界点时全部汽化，因此在超临界状态下，溶剂和润滑油原料的分离效果会更好，这样分离后的脱沥青油溶液中只有少量的丙烷气相溶剂，减轻了后续流程中溶剂回收的负荷，减少了回收溶剂所需要的能量。

250 kt/a丙烷脱沥青装置采用临界萃取、临界回收技术，单塔工艺中的脱沥青油溶液分为轻脱沥青油溶液和重脱沥青油溶液两段萃取，溶剂回收系统分为轻脱沥青油溶液和重脱沥青油溶液两套系统[2]。800 kt/a丙烷脱沥青装置建成投产时，采用美国KBR(Kellogg Brown & Root)公司的ROSE工艺技术，装置采用单塔一段萃取工艺技术，与250 kt/a丙烷脱沥青装置相比较流程简单、设备少、操作难度降低。减压渣油进入萃取塔采用非临界萃取，脱沥青油溶液进入脱沥青油分离塔采用超临界回收，脱沥青油溶液中携带的丙烷溶剂由闪蒸塔和汽提塔回收，降低了后续处理脱沥青油设备的安全风险，并减少了溶剂消耗。从脱沥青油分离塔塔顶回收的溶剂温度比较高，可以直接回收利用，另外，超临界状态下回收丙烷所需要的能量远比蒸发回收小，所以溶剂冷却器负荷减少，因此能降低装置的能耗。

2.2 充分利用高温、高压溶剂的位能和热能

经过超临界回收的气相丙烷溶剂温度、压力较高，经过与脱沥青油溶液换热、高压空气冷却器降温、降压，在压力较小损耗的情况下降低温度，作为循环丙烷；使用丙烷循环增压泵升压，达到丙烷脱沥青工艺条件所需要的压力和温度后循环使用。循环丙烷量为总丙烷量的90%，一方面，节约了高压丙烷溶剂的位能和高温热能，减轻了高压空气冷却器的冷却负荷；另一方面，减少了脱沥青油溶液的加热负荷，极大地降低了因升温升压再进行减压降温所带来的动力消耗。

装置内部还有10%的溶剂采用中压闪蒸和低压汽提相结合的工艺流程，充分利用压力等级变化来回收溶剂，由产品带出的溶剂仅为0.48 kg/t，溶剂消耗量比较低，这样有利于节能。

2.3 核心设备采用高效规整填料塔

250 kt/a丙烷脱沥青装置萃取塔采用的是转盘塔，转盘塔的涡流返混现象严重，转速难以调节。萃取塔顶部和中部设置1.0 MPa饱和蒸汽加热器，确保丙烷脱沥青塔的顶部、中部和底部必要的温度梯度；塔体内为8层水轮转盘，丙烷从水轮塔盘底部进入，冲动塔盘旋转，增强丙烷脱沥青的萃取效果。转盘塔中部为集油箱，用以收集重脱油沥青油溶液，然后由侧线抽出；底部出口为脱油沥青溶液；顶部出口为轻脱沥青油溶液。轻脱沥青油分离塔在临界压力和温度下分离轻脱沥青油溶液和丙烷溶剂。由于重质沥青容易结焦，转盘塔的转盘一直没有转动，影响了萃取效果。较差的萃取效果，使得后续的闪蒸、汽提系统负荷增大，导致能耗增大。

800 kt/a丙烷脱沥青装置的萃取塔和超临界脱沥青油分离塔是ROSE工艺过程核心设备。减压渣油和丙烷溶剂在萃取塔内进行逆流接触，脱沥青油溶液从塔顶流出、脱油沥青溶液从塔底流出。脱沥青油溶液和丙烷溶剂在超临界脱沥青油分离塔内分离。

萃取塔和超临界分离塔使用高效规整填料(KOCH-GLITSCH公司提供)和低压降进料分配器(ROSEMAX)。萃取塔采用ROSE技术的高效规整填料及配套的塔内件，与传统的转盘塔相比，具有流通量大，分离效率高、处理能力大、设备尺寸小、效率高的特点，萃取率可提高30%以上，这不仅提高了脱沥青油产品收率，还减少了占地面积，节省了投资；另外较高的萃取能力和较好的分离效果，使得闪蒸和汽提系统负荷减小，高温、高压丙烷循环量大，位能和热能利用率提高，因此能耗降低。

2.4 加热炉的“二合一”优化设计及导热油的应用

2.4.1炉体结构创新，燃烧器高效节能装置的导热油加热炉为新型炉体结构，用“一炉顶二炉”，这不仅简化了流程，而且还节省了投资。加热炉为双室卧管单面辐射方箱炉，导热油介质先经过对流室再进入辐射室加热至300 ℃，对流室上部设置加热蒸汽盘管。加热炉的两个辐射室并联使用，共用对流室、空气预热系统和烟风系统，从而节约了一套对流室、空气预热系统和烟风系统，减少了装置的建设投资费用。具体的加热炉工艺流程示意见图2。

图2 加热炉工艺流程示意

辐射室底部共设置28台底烧扁平瓦斯燃烧器，燃烧系统采用了高效节能的WYYQ型燃烧器。WYYQ型燃烧器采用二次供风技术，它是一种抑制NO2生成及降低燃烧过程气流噪音的燃烧器，具有能量大、弹性宽、适应性强及噪音低等特点，可以保证在较低的过剩空气系数下实现完全燃烧，以减少化学和机械不完全燃烧损失，还可以控制火焰高度，防止对流室超温损坏衬里[3-4]。该燃烧系统不仅有优越的环保效果，同时，保证了燃料气与助燃空气混合更均匀，燃烧更充分，从而达到节能和环保的目的。

2.4.2导热油传热方式的综合应用原有250 kt/a丙烷脱沥青装置使用圆筒式加热炉，燃料气燃烧后直接对脱油沥青溶液管道供热，2001年曾发生过因管道泄漏而造成的炉管烧穿事故。由于加热炉只能对一种油品介质供热，其它闪蒸塔等需要供热的设备只能采用饱和蒸汽加热措施，蒸汽消耗巨大。

800 kt/a丙烷脱沥青装置设计采用导热油加热炉，将炉内燃料气燃烧产生的热量通过导热油运载到用热设备中。导热油能在较低的温度下获得较高的热负荷，而且有较好的稳定性。对比250 kt/a丙烷脱沥青装置明火直接加热工艺介质的加热炉系统：①导热油的均匀热传递可以做到准确地控制温度；②可以使加热炉安装远离油气资源处理的区域，从而降低了危险等级；③导热油系统可以用1台加热炉为多个用热设备提供热量。装置选用的高温合成导热油凝点能达到-40 ℃，较高的比热容[300 ℃时为2.989 kJ/(kg·℃)]、较小的流体黏度(100 ℃时为5.9 mm2/s)能减少流体输送能力的损耗；较大的导热系数[300 ℃时为0.108 9 W/(m·℃)]，能有利于流体传热，减少加热炉和换热设备的换热面积。该导热油具有良好的热稳定性和化学稳定性，在操作温度范围内不会发生性质变化。目前导热油已经连续运行7年，没有发生变质现象，运行一直稳定。

2.4.3热管式空气预热系统的应用导热油炉的燃料为系统脱硫干气和天然气，设置1台热管式空气预热器，由热管、管板和壳体组成，热管是通过在全封闭真空管内工作介质的蒸发与凝结来传递热量。空气预热器采用卧式结构，对流室出口的烟气经热烟道送至热管式空气预热器，预热热管降温后，由烟气引风机经冷烟道返回炉顶烟囱排入大气。冷空气由空气鼓风机送入热管式空气预热器与热管换热后，经热风道送至炉底供燃烧器燃烧使用[5]。

热管式空气预热器降低了排烟温度，提高了空气入炉温度，降低了燃料消耗，使燃烧效率达到89%。同时，还降低了引风机和鼓风机的功率消耗，节约了电能。因此，采用热管式空气预热系统节能效果显著，经济效益良好。

3 节能效果

在减压渣油原料和丙烷溶剂性质相同的情况下，比较了800 kt/a和250 kt/a丙烷脱沥青装置每加工1 t减压渣油所需要的能耗，结果见表1。

表1 800 kt/a和250 kt/a丙烷脱沥青装置加工能耗对比 MJ/t

由表1可见：①由于250 kt/a丙烷脱沥青装置的冷换设备多，使用循环水较多，因此能耗较800 kt/a丙烷脱沥青装置高；②250 kt/a丙烷脱沥青装置萃取塔和轻、重脱沥青油溶液闪蒸塔、重油介质管道均采用蒸汽伴热，而800 kt/a丙烷脱沥青装置的萃取塔和脱沥青油溶液闪蒸塔均没有使用蒸汽加热器，重油介质管道一部分采用蒸汽伴热，另一部分采用导热油伴热，蒸汽消耗大幅减小；③250 kt/a丙烷脱沥青装置的加热炉只对闪蒸前的脱油沥青溶液进行加热，800 kt/a丙烷脱沥青装置导热油加热炉不仅加热闪蒸前的脱油沥青溶液和脱沥青油溶液，还要供热部分导热油伴热线，所以后者燃料气消耗高于前者。通过表1对比两套装置加工1 t原料所需要的总能耗可以看出，800 kt/a丙烷脱沥青装置综合能耗比250 kt/a丙烷脱沥青装置降低了21.7%，节能效果显著。

4 结 论

某石化公司800 kt/a丙烷脱沥青装置中采用ROSE工艺技术，充分利用高温、高压溶剂的位能和热能；核心设备萃取塔和超临界分离塔采用高效规整填料；使用导热油给装置供热；加热炉采用创新的结构和高效节能燃烧器等节能技术。尤其是采用美国KBR公司的ROSE工艺技术，装置为单塔一段萃取工艺流程，与250 kt/a丙烷脱沥青装置相比流程简单、设备少、操作难度降低， 为国内首次工业应用，解决了同类装置大型化的技术难题以及工业应用存在的问题，为丙烷脱沥青装置在节能、增效方面提供了可借鉴经验。在减压渣油原料和丙烷溶剂性质相同的情况下，800 kt/a丙烷脱沥青装置综合能耗比250 kt/a丙烷脱沥青装置降低了21.7%，节能效果显著。

[1] 甄新平，张洪，秦本记，等.800 kt/a溶剂脱沥青装置产品方案选择[J].石油炼制与化工，2010，41(7)：45-48

[2] 潘从锦，范良学，侯丹丹，等.两套不同丙烷脱沥青装置的工艺技术及运转效果对比分析[J].石油炼制与化工，2014，45(12)：59-62

[3] 纪春春.WYYQ—DQ型油气联合燃烧器在常压加热炉中的应用[J].石油化工设备，2011，40(S1)：69-70

[4] 木合塔尔·买买提，潘从锦，英哈木江，等.糠醛精制装置的能耗分析及节能措施[J].石油炼制与化工，2014，44(1)：102-105

[5] 潘从锦，木合塔尔·买买提，张卫，等.丙烷脱沥青装置导热油炉的节能改造[J].炼油技术与工程，2013，43(11)：56-59

简 讯

国际油价暴跌对中国煤化工行业的影响

原油价格暴跌，让本就因环保、碳排放等问题备受诟病的煤化工行业境遇更加尴尬。目前油价或已跌至煤化工行业盈亏点之下，若油价持续低迷，煤化工行业或近崩溃。

最近，国家能源局原局长张国宝表示，新型的煤化工包括煤制油、煤制天然气和煤制烯烃，油价降低后，石脑油制烯烃对煤制烯烃就有了成本上的竞争力。业内人士分析，原油价格在100美元/bbl(1 bbl≈159 L)时，煤化工行业一般都有较好的经济效益，在90美元/bbl时，有些企业仅能获得微利。从目前表观情况看(当前煤价等静态条件下)，煤制气和煤制油产品的盈亏点分别在油价为65～75美元/bbl和75～85美元/bbl，烯烃和甲醇等化工产品的盈亏点约在油价为65～70美元/bbl。当前的油价已低于煤化工产品的盈亏点。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]

APPLICATIONOFENERGYSAVINGROSETECHNOLOGYINPROPANEDEASPHALTINGPROCESS

Pan Congjin，Muhtar Mamat，Yang Qining

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCompany，Karamay，Xinjiang834003)

The 800 kt/a propane deasphalting unit of a petrochemical company adopts the ROSE technology to utilize the potential energy and thermal energy from the effluents with high temperature and pressure. The extraction column and supercritical separation tower use high efficiency structured packings. The heat transfer oil is used for heating. An innovative structure of the heater and a high efficiency energy saving burner are used. Using the same vacuum residue and propane solution， the comprehensive energy consumption of 800 kt/a propane deasphalting unit adopting ROSE technology is 21.7% lower than that of the comparative 250 kt/a unit

propane deasphalting； supercritical； structured packing； heat transfer oil

2014-09-04；修改稿收到日期： 2014-12-12。

潘从锦，高级工程师，工程硕士，主要从事炼油化工生产、设备技术管理工作，公开发表论文30篇。

潘从锦，E-mail：pcjksh@petrochina.com.cn。