专利名称：一种石油炼制中回收和利用工艺余热的方法
技术领域：
本发明涉及炼油工业中的余热回收领域，具体涉及一种在石油炼制中利用多热水系统回收和利用工艺余热的方法。
背景技术：
在我国过程工业中，炼油工业占据了极为重要的位置，炼油工业的产品是满足国民经济各行业、国防现代化建设和人民生活必不可少的基本原料。炼油工业的特点就是通过热能驱动，将石油中不同组分分离出来，因此，炼油装置生产过程中产生大量的低温工艺余热，如果能够合理的高效的利用这些工艺余热，将会使炼油工业的能耗进一步降低。但是工艺换热后的工艺低温余热，因其来源广，负荷差别大的特点，限制了其利用范围，所以通常采用热水作为热媒，将低温工艺余热收集起来统一利用。传统流程采用一套热水系统进行低温工艺余热回收-利用，但热水网络中热源部分冷流偏少，限制了网络中冷热物流的合理匹配，另外，在热阱部分，同样存在热流偏少的问题，不仅限制热阱用户的低温工艺余热利用，致使热水网络热量回收-利用率低；同时由于热阱用户用热情况的复杂和多变性，不断对网络产生干扰，又由于一套热水系统使得网络柔性不足，传统流程通常会有操作波动大的问题。
发明内容
为克服现有的回收和利用工艺余热方法的上述缺点，本发明提供利用多热水系统在石油炼制中回收和利用工艺余热的方法，包括热源部分取热，热阱部分供热、供热后再返回热源部分取热的工艺流程，具体包括以下步骤(1)热源部分取热在热源部分中，将工艺余热分为200～120℃的高温位和120～70℃的低温位两类，相对应地将热水系统分为高温热水系统(热水换热终温为130～100℃)和低温热水系统(热水换热终温为100～85℃)两种，其中高温热水系统置于工艺物流余热回收流程的上游，以回收全部高温位和部分低温位的工艺余热，并作为高温工艺物流(出换热网络温度200～120℃)的调节手段，低温热水系统则置于工艺物流余热回收流程的下游，回收剩余低温工艺余热，并作为低温工艺物流(出换热网络温度120～70℃)的调节手段；
(2)热阱部分供热在热阱部分中，将用热用户根据其用热负荷的变化分为稳定热阱和不稳定热阱；高温热水系统以供应稳定热阱为主，而低温热水系统则以供应不稳定热阱为主；(3)最后，通过冷却系统分别将高温系统和低温系统的热水冷却至70～50℃，然后再送至热源部分取热。
本发明中的工艺余热是指200～70℃范围内的工艺余热。
为了更好实现本发明，可采取如下优化方案所述步骤(1)中热源部分取热的流程为在热源部分中，来自冷却系统的高温热水系统热水先同分馏塔顶油气换热，然后再同顶循环回流一次换热，换热后高温热水系统热水温度达到100～130℃；来自冷却系统的低温热水系统热水先同分馏塔顶循环回流二次换热，再同柴油和稳定汽油物流换热，换热后热水温度达到85～90℃；所述步骤(2)中热阱部分供热的流程为在热阱部分中，稳定热阱的换热流程为，从热源部分来的高温热水系统热水(100～130℃)先送至气体分馏装置，然后再作为原油加热的热源，最后送至冷却系统冷却；非稳定热阱的换热流程为，从热源部分来的低温热水系统热水(85～100℃)，先用做采暖用热热源，接着用做油品伴热热源，然后再作为生水加热热源，最后送至冷却系统冷却。
本发明的方法是对石化行业的炼油装置和化工装置中的工艺余热利用与回收方法的优化改进。本方法分别针对工艺余热回收与利用系统中的热源和热阱部分进行了优化改进首先，本发明采用热水作为热媒对工艺余热进行回收，通过高低温两套热水系统，对工艺余热进行梯级回收，实现能量回收效率的最大化，同时两套热水系统分别为高温位换热网络和低温位换热网络的调节手段，提高了装置换热网络的灵活度和操作性。
其次，本发明通过分析热阱特点，在热阱部分中，将用热用户根据其用热负荷的变化分为两类，第一类用户用热负荷基本不随时间变化，一直保持稳定，称为稳定热阱；第二类用户用热负荷随季节变化，或者其用热负荷不定期的发生较大变化，将其称为不稳定热阱。在工艺余热回收系统中，高温热水系统以稳定热阱为主，而低温位热水系统则以不稳定热阱为主，然后根据热阱的温位高低同热水进行匹配，组成工艺余热回收系统。通过对用热用户的分类供热，不仅提高了系统的能量利用效率，而且同时增强了系统的稳定性。
本发明与现有技术相比，还具有如下优点和有益效果1、本发明完善了现有热水换热网络流程，优化了系统能量的回收，降低了相关装置的冷却和加热负荷。
2、本发明是工艺物流换热网络的有益补充，增加了其灵活性和稳定性。
3、本发明改进了现有热水能量利用流程，优化了热水能量利用，同时增强了热水系统的稳定性。
图1是现有1催化裂化装置热水换热网络框图；图2现有2催化裂化装置热水换热网络框图；图3是现有1、2催化裂化装置热水换热网络原则流程示意图；图4实施例1的热水换热网络原则流程示意图；图5实施例1的高温热水换热网络和低温热水换热网络框图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的本发明的保护范围并不仅限于此。
比较例现有的催化裂化装置中的工艺余热回收和利用方法现有催化裂化装置中工艺余热的回收和利用方法中，热水网络热量回收部分换热流程如下所述。炼油厂拥有两套相同的催化裂化装置分别为1催化裂化装置和2催化裂化装置，这两套催化裂化装置均拥有各自独立的热水系统，用以回收本装置中的低温工艺余热。如图1所示，在1催化裂化装置，热水一次(650t/h)并联三路分别通过换热器1-6、换热器19-22和换热器7-10分别跟塔顶油气、稳定汽油三次、柴油三次换热，换热后合并，温度从65℃升高至80℃；并再次分成三路，一路不换热，另两路分别通过换热器11-14(两并两串)和换热器15-18(两并两串)同顶循环回流和柴油二次换热，然后三路合并，热水温度从80℃升高至95℃，然后进热水利用系统。如图2所示，在2催化裂化装置，热水回水(465t/h)先通过换热器23-28跟塔顶油气换热温度从60℃升高为75℃，然后并联两路，一路通过换热器31-34、换热器29分别跟顶循环回流和稳定汽油二次换热，另一路通过换热器35-38和换热器30分别跟柴油三次和一中三次换热，然后两路合并，热水温度达到95℃，送进热水利用系统。
如图3所示，现有的热水利用部分的换热流程是，来自1催化裂化装置的90℃热水通过发变电车间分配给气分装置、原油罐区加热及生活区采暖使用，由于用热负荷受季节影响严重，回水温度在80℃～70℃间波动，回水送至冷却器冷至65℃，返回1催化裂化装置主分馏塔循环使用；来自2催化裂化装置的99℃热水通过发变电车间分配给产品精制加热、工艺物流伴热和生活区采暖使用，由于公司产品精制方案改变以及主要采用蒸汽做工艺物流伴热热源，其热水的利用率很低，回水温度在80℃左右波动，回收热量基本由后冷冷却，回水送至冷却器冷至60℃后，送回2催化裂化装置主分馏塔循环使用。
实施例1 本发明的工艺余热的回收和利用方法注本例中所述的1催化装置和2催化装置与上述比较实施例中所称的1催化装置和2催化装置相同。1催化裂化装置主分馏塔顶循环回流简称1催化顶循，1催化裂化装置主分馏塔一中段循环回流简称1催化一中，2催化裂化装置主分馏塔顶循环回流简称2催化顶循，2催化裂化装置主分馏塔一中段循环回流简称2催化一中。
如图4所示为，本发明的双热水网络系统，热水利用部分流程。本实施例采用两套热水系统实现对前例中两套催化裂化装置工艺余热的利用，其中图4左边表示高温热水系统供应稳定类热阱，右边为低温热水系统供应非稳定热阱。
120℃高温热水系统热水和90℃低温热水系统热水分别通过在线油检测器，送至高温热水缓冲罐和低温热水缓冲罐。热水在缓冲罐内停留10～20分钟，再由热水泵输送至用热用户，实现热水的循环使用。
在高温热水系统中，来自缓冲罐的120℃、500t/h热水经热水泵加压输送至补水阀门，热水经补水后进入无声蒸汽补热器，经过注入低压蒸汽补热后，将热水送至气体分馏装置、热电站和原油罐区，分别做气分装置热源、预热生水热源和加热原油热源。从高温热水缓冲罐来的高温热水系统热水，先供应气体分馏装置，高温热水120℃、500t/h首先并联两路分别作为脱异丁烷塔和脱丙烷塔塔底再沸器，换热后温度降至105℃，继续作为丙烯塔再沸器热源，换热后温度降至78℃。78℃热水分别作为脱乙烷塔、脱异丁烷塔进料预热器、脱乙烷塔进料预热器热源，换热后再合并为一路热水，温度降为71℃，然后并联两路分别送至罐区预热原油和热电站预热生水，热水出罐区和热电站后，混合后温度降为55℃。
在低温热水系统中，从低温热水缓冲罐来的90℃低温热水1300t/h，热水经补水后进入无声蒸汽补热器，经过注入低压蒸汽补热后，将热水并联三路分别作为生活区采暖热源，原油伴热热源和电站除盐水加热热源。热水离开生活区、热电站以及原油管道后混合，温度降为73℃。从热阱部分返回的55℃高温热水系统热水500t/h和65℃低温热水系统热水1300t/h，分别送至冷却器冷却至55℃和65℃，然后送至1催化裂化装置和2催化裂化装置取热。
如图5所示，本发明的双热水网络系统热量回收部分的换热流程。
首先，来自冷却器的55℃高温热水500t/h首先进入1催化裂化装置取热，在1催化裂化装置，热水先通过换热器1-6跟114℃的塔顶油气换热。换热后，油气降温到79℃，热水则升温到82℃，再去换热器11-14跟150℃的1催化顶循一次换热升温至107℃。其中顶循降温到102℃，107℃的热水再去换热器7-8跟柴油三次换热至111℃后，柴油则降温到110℃。热水在1催化裂化装置被加热至110℃后，则送至2催化裂化装置继续取热。在2催化裂化装置，热水先通过换热器31-32跟133℃的2催化顶循一次换热升温至117℃。换热后，顶循降温到120℃，117℃热水再去换热器37-38跟145℃的2催化裂化装置柴油三次换热，其中柴油降温到126℃，热水则升温到119℃，然后并联去换热器41和换热器30跟部分2催化一中二次(63t/h)换热升温至125℃，换热后的一中二次(63t/h、136℃)则与未参与热水换热的219℃、75t/h的旁路物流混合，然后181℃返塔。
其次，来自冷却器的低温热水65℃并联三路分别送至1催化裂化装置主分馏塔、2催化裂化装置主分馏塔取热和溶剂脱沥青装置取热。
在1催化裂化装置主分馏塔，300t/h、65℃的回水并联通过换热器19-20和换热器9-10分别跟90℃的1催化裂化装置稳定汽油(166t/h)和110℃的1催化裂化装置柴油四次(85t/h)换热。稳定汽油的换后温度是71℃，柴油的换后温度是70℃，热水则被加热到76℃，然后再跟102℃的1催化顶循二次(435t/h)换热到89℃，去发变电车间，顶循则被降温到85℃。
在2催化裂化装置主分馏塔，750t/h、65℃的回水并联成三路。一路400t/h通过换热器23-28(并联)跟塔顶油气(104℃、172t/h)换热升温至86℃，换热后，油气降温到86℃；另一路300t/h通过换热器33-34和换热器39-40(两并两串)跟2催化顶循二次(120℃、484t/h)换热，换热后，顶循降温到82℃返塔，热水则升温到97℃。最后一路50t/h，串联通过换热器35-36和换热器29分别跟2催化裂化装置柴油四次(126℃、84t/h)和2催化裂化装置稳定汽油(125℃、127t/h)换热升温至108℃，换热后，柴油降温到89℃，稳定汽油降温到111℃，三股热水混合后温度为92℃。
前述两路低温热水系统的热水，与来自溶剂脱沥青装置96℃热水250t/h混合。混合后，低温热水系统的热水达到90℃。
本实施例提出了一种新的基于热水系统回收催化裂化工艺余热的方法和一种新的基于热水系统在气体分馏装置、动力车间、油品车间、采暖中利用工艺余热的方法。节能效果如下1、减少当量循环冷却水消耗2750t/h。其中1催化裂化装置800t/h、高温热水系统1000t/h、低温热水系统950t/h。循环冷却水能耗按0.1KgEO/t计算，合计节约标准燃料油消耗275KgEO/h。
2、减少低压蒸汽消耗33t/h。其中气分装置24t/h、电站9t/h。按压蒸汽能耗76KgEO/t计算，节约标准燃料油2508KgEO/h。
3、由于2催化裂化装置热水系统换热流程调整的需要，2催化裂化装置油浆少发生中压蒸汽4t/h，按中压蒸汽能耗定额88KgEO/t计算，能量损失为352KgEO/h。
合计上述三项，该低温低温工艺余热回收与利用方案总节能量2431KgEO/h。按原油加工量649.55t/h计算，炼油能耗下降3.7KgEO/t原油。
如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种石油炼制中回收和利用工艺余热的方法，包括热源部分取热，热阱部分供热、供热后再返回热源部分取热的工艺流程，其特征是，包括以下步骤(1)热源部分取热在热源部分中，将工艺余热分为200～120℃的高温位和120～70℃的低温位两类，相对应地将热水系统分为高温热水系统和低温热水系统两种，其中高温热水系统置于工艺物流余热回收流程的上游，以回收全部高温位和部分低温位的工艺余热，并作为高温工艺物流的调节手段，低温热水系统则置于工艺物流余热回收流程的下游，回收剩余低温工艺余热，并作为低温工艺物流的调节手段；(2)热阱部分供热在热阱部分中，将用热用户根据其用热负荷的变化分为稳定热阱和不稳定热阱；高温热水系统以供应稳定热阱为主，而低温热水系统则以供应不稳定热阱为主；(3)最后，通过冷却系统分别将高温系统热水和低温系统热水冷却至70～50℃，然后再送至热源部分取热。
2.根据权利要求1所述的一种石油炼制中回收和利用工艺余热的方法，其特征是，所述步骤(1)中热源部分取热的流程为在热源部分中，来自冷却系统的高温热水系统热水先同分馏塔顶油气换热，然后再同顶循环回流一次换热，换热后高温热水系统热水温度达到100～130℃；来自冷却系统的低温热水系统热水先同分馏塔顶循环回流二次换热，再分别同柴油和稳定汽油物流换热，换热后热水温度为85～90℃。
3.根据权利要求1所述的一种石油炼制中回收和利用工艺余热的方法，其特征是，所述步骤(2)中热阱部分供热的流程为在热阱部分中，稳定热阱的换热流程为，从热源部分来的100～130℃的高温热水系统热水先送至气体分馏装置，然后再作为原油加热的热源，最后送至冷却系统冷却；非稳定热阱的换热流程为，从热源部分来的85～100℃的低温热水系统热水，先用做采暖用热热源，接着用做油品伴热热源，然后再作为生水加热热源，最后送至冷却系统冷却。
全文摘要
本发明涉及一种石油炼制中回收和利用工艺余热的方法。本发明的方法包括热源部分取热，热阱部分供热，供热后又返回热源部分取热的工艺流程，具体包括以下步骤(1)在热源部分，高温热水系统回收全部高温位和部分低温位的工艺余热，低温热水系统则回收剩余低温工艺余热；(2)在热阱部分，将热阱部分稳定热阱和不稳定热阱；高温热水系统以稳定热阱为主，而低温热水系统则以不稳定热阱为主；(3)最后，热水在返回热源部分取热前，通过冷却系统将其冷却至规定温度，然后再送至热源部分取热。本发明与现有技术相比，完善了现有热水换热网络流程，优化了系统能量的回收，降低了相关装置的冷却和加热负荷，同时增强了热水系统的稳定性。
文档编号F24D3/00GK101093089SQ20071002867
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者李国庆, 王萌, 李亚军 申请人:华南理工大学