第４３卷第９期 ２０１５年５月 广州化工 Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．９ Ｍａｙ．２０１５ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 乙烯冷能利用方案设计 徐玲芳 （南京扬子石油化工设计工程有限责任公司，江苏 南京２１００４８） 摘 要：某厂Ｅ０装置和ｃ０：装置需运行冷冻机组为装置提供冷量。低温乙烯作为下游原料时，需用蒸汽加热气化，为充 分利用乙烯冷能，达到节能降耗的目的，现对其工艺流程进行方案优化设计。本文设计两种方案，分别对这两种方案进行了分析 和比较，在保证充分利用能源的情况下，方案一更具有操作可行性和稳定性。 关键词：乙烯冷能；方案优化设计；节能 中图分类号：ＴＥ０８ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—９６７７（２０１５）０９—０１８８—０２ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｏｌｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ＸＵ厶ｎｇ＿ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｚｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｆｏｒ ＥＯ ａｎｄ ＣＯ２ ｐｌａｎｔｓ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｗａｓ ｇａｓｉｆｉｅｄ ｂｙ ｓｔｅａｍ ｈｅａｔｉｎｇ ａｓ ｆｅｅｄ ｓｔｒｅａｍ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ＵＳＷ ａｎｄ ｓａｖｗ ｔｈｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｌｄ ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｗｏ ｓｃｈｅｍｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｌｄ ｅｎｅｒｇｙ；ｏｐｔｉｍｉｚｅ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ 随着我国石化行业乙烯装置的兴建，以及沿海地区乙烯储 ９５０ ｋＷ。 存规模和需求的增大，近年在较大型的乙烯储运装置中低温储 为优化工艺，降低能耗，现进行方案设计，将乙烯的冷能 存法得到了大量的运用…。低温储存法具有储运压力低、安全 利用至Ｅ０和ｃ０ 装置，减少原有的冷冻机组的负荷。 性高、储运量大等特点嵋 而备受关注。 低温乙烯储存蕴藏着可观的冷量，这部分冷量如果能够得 到合理利用，将极大降低工厂的能耗，提高工厂的经济效 益 Ｊ。本文对现有２万罐低温储存的乙烯冷量改造利用进行方 案设计，对设计的两种方案进行了分析和比较。优化后所采用 的方案产生的经济效益比较可观，实现了节能降耗的宗旨。 ２方案设计 原有ＣＯ 装置冷冻水组成为：乙二醇０．４７ｗｔ％，水 ０．５３ｗｔ％；冷冻水进出口温度一１５—－３０℃。原有ＥＯ装置冷冻 水组成为：乙二醇０．４７ｗｔ％，水０．５３ｗｔ％。冷冻水进出口温度 一５一一１５℃。 １ 现有工艺流程及能耗分析 １．１现有工艺流程 某厂乙烯存储输出工艺为：输出乙烯先经节能器Ｅ－３０２与 储罐产生的ＢＯＧ进行换热，换热后的乙烯经乙烯汽化器Ｅ一６０１ 和乙烯过热器Ｅ一６０２加热至２Ｏ℃后进下游装置。下游ＥＯ装置 及ＣＯ 冷量由现有的冷冻机组提供。 本次设计采用乙醇作为中间介质。 ２．１ 方案一 新增换热器Ｅ一２６０１／Ｅ一２６０２／Ｅ一２６０３。来自乙烯节能换热 器（Ｅ一３０２）低温液相乙烯在换热器Ｅ一２６０１中与一１０℃的乙 醇换热，乙醇被冷却至一３５℃后被依次送往ＣＯ：装置及ＥＯ装 置的冷冻水系统，乙烯被加热后送至Ｅ一６０１（已有）中。 在ＣＯ 装置及ＥＯ装置的冷冻水系统中，乙醇与冷冻水换 热，乙醇被依次加热至一２Ｏ℃／一１１℃。 在上述冷冻水系统中回收的冷量，分别用于ＣＯ 装置及 １．２现有装置能耗 现有节能器Ｅ一３０２的热负荷为５８０ ｋＷ，出口温度为－６３ ｏＣ， 流量为２４ ｔ／ｈ。乙烯汽化器Ｅ一６０１能耗为２７８０ ｋＷ（包含潜热 １７７０ ｋＷ），乙烯过热器能耗为５１０ ｋＷ。ＥＯ装置最大需要冷量 为８００ ｋＷ，ＣＯ 装置最大需要冷量为１３００ ｋＷ。 ＥＯ装置提供一３０℃和一１５℃冷级的冷冻水。 方案一流程图见图１，需要增加的设备见表１，冷能利用见 表２。 ＥＯ装置冷冻机能耗为４５０ ｋＷ，ＣＯ：装置冷冻机能耗为 第４３卷第９期 徐玲芳：乙烯冷能利用方案设计 １８９ 至各冷冻盐水用户 供液温度一１Ｏ℃ Ｅ－２６０３－３００ ｍ 节 器ｖ 。ｌ 回液温度一５℃ 来自各冷冻盐水用户 返回二烯汽化器Ｅ一６０１ 冷冻盐水储罐 （已有） Ｅ一２６０１ 节能换热器 （新增） Ｐ－２６０３Ａ，Ｂ 泵 至各冷冻盐水用户 供液温度一３Ｏ℃ Ｅ－２６０２ 来自乙烯节能器Ｅ一３０２ Ｖ－２６０１ Ｉ ｌ 节能换热器 （新增） 回液温度一２５℃ 来自各冷冻盐水用户 Ｖ一２６０２ Ｕ 冷冻盐水储罐 （新增） ｐ－２６０２Ａ／Ｂ 冷冻盐水泵 （新增） 图１方案一流程图 置 装 憔 表１方案一新增设备一览表 ｌ０℃。乙醇（冷媒）作为载冷介质在低温乙烯装置内封闭循环。 冷冻水被冷却至一３Ｏ℃后，首先被送往ＣＯ 装置。在ＣＯ： 装置中，冷冻水被加热至一１５℃以上，然后再被送往ＥＯ装置。 一在ＥＯ装置中，冷冻水被加热至一５ ｏＣ。 方案一流程图见图２，需要增加的设备见表３，冷能利用见 表４。 注：Ｖ一１４０１利旧。 表３方案二新增设备一览表 表２方案一冷能利用 注：Ｖ一１４０１利ｌＥｔ。 ２．２方案二 到乙烯汽化器Ｅ一６０１ 来自ＥＯ装置 表４方案二冷能利用 冷冻盐水储罐 １（已有） 舅Ｅ骣－螽２６｛０ｆ１｝器冷Ｐ－黼２６０２｝Ａ（ Ｊ 、３方案比较 置 （新增） Ｌ （新增） 来自乙烯节能换 Ｖ醇６０－２钰簇糕器 至ｃ０ 装 从表１和表２上可以看出，两种方案对各装置提供的冷量 基本是相同的。方案一比方案二多增加了１台换热器，２台泵 及１台容器，因此多增加了相应设备的投资额。装置正常运行 时，两种方案均可行。由于原ＥＯ装置采用冷级较高的冷冻水， 因此原换热器均为１０＃碳钢，１０＃碳钢的许用最低许用温度为 ２０℃ ，而ｃ０ 装置中的换热器采用的低温钢。因此，如采 用方案二，一旦ＣＯ 装置停止运行，低温的冷冻水可能会影响 －乙储罐ｆ新增）ｌ Ｐ－２６０１Ａ／Ｂ１ Ｉ ￣ 乙醇循环泵 （新增） 图２方案二流程图 到ＣＯ 装置的换热器材质，需恢复使用原冷冻机组为ＥＯ装置 提供冷量。另外，方案一中两装置的冷源相对独立，受对方的 影响较小，无论以后ＥＯ装置还是ＣＯ 装置扩建均可通过调节 新增节能换热器Ｅ一２６０１／Ｅ一２６０２。来自乙烯节能换热器（Ｅ一 乙烯气化率及Ｅ－２６０２冷媒出口温度进行冷量分配和调节；方 ３０２）低温液相乙烯在换热器Ｅ一２６０１（新增）中与一１０℃的乙醇 案二中受原ＥＯ装置换热器材质的限制，冷量分配可调性较小。 （冷媒）换热，乙烯被加热至一２０℃后，再送往Ｅ一６０１Ａ／Ｂ中。 因此，尽管方案一投资额比方案二大，但从流程的稳定性及现 乙醇（冷媒）被冷却至一３５℃后再在Ｅ一２６０２（新增）与一５℃ 场情况分析，方案一比方案二更稳定和实用。如原ＥＯ装置换 的冷冻水换热，冷冻水被冷却至－３０℃，乙醇（冷媒）被加热至 （下转第２３５页）