杨加义，雍晓静，关翀，栾辉宝,2，金政伟

（1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司， 宁夏 银川 750411）

（2.中国船舶重工第711研究所， 浙江 宁波 315000）

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司投资建设的首套年产50万吨煤基聚丙烯项目已运行10年[1,2]。作为该项目的核心设备甲醇制丙烯（简称：MTP）装置，属首次大规模工业化放大示范应用技术[3]。装置能耗偏高，为进一步提高装置效能，全厂开展工艺优化攻关及节能降耗研究。MTP装置脱乙烷塔塔顶的小于C2的气态烃（1.7～1.8MPa，-33～-35℃）经压缩机压缩提压到3.4～3.6MPa后，大部分到脱乙烷塔回流罐中，分为两路，其中一路经CO2洗涤塔最终加热器E-60536加热，进入CO2洗涤塔T-60539，采用碱液作为液体吸收剂洗涤气体以除去其中的CO2。E-60536设计采用0.9MPa，175℃的低压蒸汽为热源将工艺介质C2烃从-13.8℃加热到30℃，需要消耗一定的低压蒸汽。

MTP反应器出口的高温产品气经过余热回收系统回收热量，温度由480℃降至190℃后，进入预急冷塔和急冷塔与急冷水逆流换热，急冷系统部分88.4℃工艺水经P-60311AB/C直接送至空冷器AE-60311降温，热量白白浪费。本文就88.4℃的急冷水作为热源替代原有低压蒸汽，校核现有的E-60536能否满足要求，同时计算相应的激冷水工艺条件，以开展节能改造相关研究。

1 设计工况下E-60536换热器概况

1.1 E-60536基本信息

CO2洗涤塔最终加热器E-60536属于管壳类换热器，如图1所示，具体参数见表1。

表1 E-60536设备信息

1.2 设计条件下换热器E-60536效率

通过计算，如图2所示，设计工况下，低压蒸汽加热换热器E-60536，需要的低压蒸汽1.4t/h，换热功率为805kW，换热面积余量为44.2%。

图1 E-60536结构示意图

图2 E-60536低压蒸汽工况下校核计算（面积余量44.2%）

2 E-60536若采用激冷水为热源进行换热的效率分析

2.1 按设计工况计算分析

采用HTRI6.0软件计算，如图3所示，设计工况下激冷水加热换热器E-60536需要的激冷水流量约为24.4t/h，激冷水进口温度88.4℃，出口温度60℃。C2烃的工艺条件与设计工况一致，换热功率为805kW。通过分析计算，现有设备E-60536在加热介质从低压蒸汽变为激冷水后，由于热源品位低，存在换热器面积不够的问题，现有换热器换热面积9.2m2，实际所需面积13m2，换热面积余量为-42.4%。

图3 E-60536激冷水工况下校核计算（面积余量-42.4%）

2.2 按实际工况核算E-60536热源更换后换热性能

现场E-60536长期处于低负荷运行工况，低压蒸汽阀门开度较小，同时C2烯烃的进口温度通常在20℃左右（设计值-13.8℃），实际运行值与工艺设计值偏差较大。根据现场运行的工艺参数，重新进行了E-60536校核计算。

图4 E-60536实际工况下校核计算（面积余量57%）

通过计算，如图4所示，实际运行参数下，激冷水加热换热器E-60536需要的激冷水流量约为5.3t/h，激冷水进口温度88.4℃，出口温度60℃。C2烃的工艺条件与设计工况一致，换热功率为175kW，换热面积余量为57%。

2.3 激冷水为热源采用E-60536最大可处理热负荷

通过计算，如图5所示，设计工况下，激冷水加热换热器E-60536通过增大激冷水的流量，在一定程度上可弥补换热器换热面积不足的问题，但存在极限值。需要的激冷水流量约为180t/h，激冷水进口温度88.4℃，出口温度85℃。换热器的最大换热功率可达到640kW。

图5 E-60536激冷水工况最大处理热负荷分析

3 现场实施激冷水替代低压蒸汽为热源的施工可行性

如图6所示，激冷水来自P-60311，需要在离E-60536换热且最近的地方进行激冷水跨线，跨线（如图6红色箭头所示）可设在低压蒸汽管线调节阀之前，以省去调节阀的投资费用，具有施工可行性。

图6 E-60536工艺流程图

4 结果讨论及建议

激冷水外排时温度高达88℃，潜热较高，直接外排存在热源浪费。采用激冷水替代低压工艺蒸汽，在设计工况下，换热器E-60536的换热面积不足。但实际运行工况与设计工况存在偏差，按实际运行工况核算，E-60536的换热面积余量为57%。采用激冷水来替代低压蒸汽，最大热处理功率640kW下可以节省的低压蒸汽量为1.1t/h。按照低压蒸汽成本120元/吨，每年运行8000h计算，一年最多节省燃料费约106万元，可产生较大的节能改造效益。采用激冷水作为热源替代低压蒸汽，工艺跨线改造简单易行，改造工艺合理，现场施工简单，改造后能够满足现场实际运行工况要求。

◆参考文献

[1] 王林，严国辉，雍晓静，等. 煤基甲醇制丙烯工业装置运行问题探讨[J].煤化工，2014，42(2)：43-46.

[2] 王峰，张伟，雍晓静，等. Lurgi甲醇制丙烯技术的工业应用[J].石油炼制与化工，2014，45(3)：46-50.

[3] 张伟，张堃，雍晓静，等. 煤基MTP装置丙烯收率下降原因分析[J].当代化工，2014，43(6)：900-903.