第49卷第12期2021年6月
广州化工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.49No.12
赵初禹，孙雪冬，凌晓东
（中海油惠州石化有限公司，广东惠州516086）
摘要：芳烃联合装置内大量低温物料余热无法得到有效利用，只能以空冷形式释放，不仅造成能量的巨大浪费，同时造成公用工程的大量增加，增加了产品的能耗。随着低温热水发电技术的发展，利用低温物料余热产生热水并利用热水发电成为可能。本文以100万吨/年规模对二甲苯的芳烃联合装置为例，分析有机朗肯循环（ORC）发电技术的应用，并采用能耗和价格的计算方法对ORC发电技术进行评价，并对ORC发电技术的应用前景进行了展望。 关键词：芳烃联合装置；低温热利用；ORC发电；能耗
中图分类号：TE09文献标志码：A文章编号：1001-9677（2021）012-0159-02 Analysis of Hot Water Power Generation for Aromatic Complex
ZHAO Chu-yu,SUN Xue-dong,LING Xiao-dong
（CNOOC Huizhou Petrochemical Company Limited,Guangdong Huizhou516086,China）
Abstract:A large amount of low-temperature heat of materials is not effectively utilized in aromatics complexanditisonlyreleasedbyair-cooler.It not only causes a huge waste of energy,but also causes a large increase the utilities and the energy consumption of products.With the development of low-temperature hot water generation technology，it is possible to use low-temperature materials to generate hot water andhot water to generate electricity. Taking the1.0million tons/year of para-xylene as an example,the analysis of ORC power generation technology was evaluated by the calculation methods of energy consumption andpower price.The prospect ofutilization of ORC power generation technology was expected.
Key words:aromatics complex unit；utilization for low temperature heat；ORC powergeneration；energy consumption
近年来，国内市场对对二甲苯（PX）的大量需求［1-2］导致芳烃联合装置在国内掀起了新一轮建设的高潮。传统的芳烃联合装置大量低温物料余热通过空冷的方式释放，未得到合理利用，造成热量的巨大浪费，导致芳烃联合装置的能耗很高，增加了PX的产品的单位能耗。低温物料余热是指温度低于200t，品位相对较低，一般很难利用的热能。芳烃联合装置中低温物料余热主要存在塔顶至回流罐和产品线，包括歧化汽提塔顶、脱庚烷塔顶、成品塔顶、歧化反应产物、对二甲苯产品和重整油塔顶、重芳烃塔顶和甲苯塔顶等位置。
目前的处理方式使用空冷冷却到合适的工艺要求温度，不仅造成能量的巨大浪费，同时造成电能的用量增大，导致公用工程用量和成本增加，降低了对二甲苯产品的市场竞争力。因此，如何合理利用低温物料余热［3-4］，减少能耗，降低操作成本，是增加芳烃联合装置效益的关键。
从热利用效率来看，低温物料直接用作加热热源是最高效的利用方式。但在芳烃联合装置中，低温热是富余的。低温物料的余热品位低，只有生产热水（50~120t）比较可行。随着节能要求的提高以及低温热水有机朗肯循环（ORC）发电技术的发展利用［5-7］，低温物料余热利用已经成为节能措施。
本文以重整生成油为原料，以吸附法技术生产100万吨/年规模对二甲苯的芳烃联合装置为例，分析ORC发电技术的应用，并采用能耗和价格的计算方法对低温物料余热发电技术进行评价，并对ORC发电技术利用的前景进行了展望。
1热水取热位置及数量
本文中生产的热水温度区间为70~120t（120t出水，70t 进水），从生产热水的温位和产生的热水数量考虑，理论上重整油分离塔塔顶（空冷前125t，空冷后84t）、异构化反应物（空冷前156t，空冷后43t）、歧化反应产物（空冷前136t，空冷后43t）、PX产品线（空冷前155t，空冷后56t）、抽余液塔塔顶（空冷前165t，空冷后130t）、成品塔塔顶（空冷前132t，空冷后71t）、等位置都可用于取热水。
溶剂回收塔塔顶（空冷前69t，空冷后40t）、非芳回收 塔塔顶（空冷前96t，空冷后48t）、歧化稳定塔塔顶（空冷前88t，空冷后73t）、甲苯塔塔顶（空冷前190t，空冷后173t）、苯塔塔顶（空冷前98t，空冷后75t）、重芳烃塔顶（空冷前189t，空冷后176t）、重芳烃产品线（空冷前257t，空冷后34t）、抽出液塔塔顶（空冷前156t，空冷后140t）等位置由于温位还有产生热水数量较少的原因都不适合用于取热水。
第一作者：赵初禹（1993-），男，主要从事芳烃装置生产操作。
160广 州 化 工
2021 年 6 月
表1热水取热位置一览表
茂发跳跳糖Fig. 1 Location and quantity of hot water
序号位置空冷前 温度/°c 空冷后 温度/°c
流量/热水量/ (t/h) (t/h)换热 器/个
1
重整油分离塔顶
12584172
1211
2异构化反应物156433875726
3
歧化反应产物136
43280318
3
4PX 产品线
15556
11016125
抽余液塔顶165130803
483
灯光控制器
5
6成品塔顶
132
71
1061111
合计176618
经过计算可以产生70 °C 〜120 °C 的热水1766吨/小时。 ORC 热水发电系统中热水循环流程如图1所示。
异构化反应产物
ORC 发电机组
歧化反应产物
PX 产品线
120戊热水储罐
70度热水储罐
热水泵
抽余液塔顶◎
成品塔顶
热水泵
图1热水循环系统流程
Fig. 1 Process of hot water
从ORC 发电机组出来的70 C 热水先进入70 C 热水储罐， 由泵将70 C 热水输送到各个取热位置的换热器，经过与物料 换热产生120 C 热水，然后汇集到120 C 热水储罐。120 C 热 水经输送泵送至ORC 发电机组进行发电后产生70 C 热水，然 后进行下一个循环。
覆膜胶2 ORC 发电流程
氧化镁板
工质泵
热水(7°咒)
图 2 ORC 发电系统流程
Fig. 2 Process of ORC power system
ORC 热水发电基本流程如图2所示。将120 C 热水引入蒸
发器，与蒸发器中流动的有机工质换热，有机工质通过蒸发器
后，变成具有一定过热度的有机蒸汽；该蒸汽进入ORC 发电机 组，驱动透平机，输出电能；做完功后的有机工质乏汽，进入 冷凝器被循环水冷凝成液态，进入储液罐；通过工质泵，再将 液态有机工质驱动进入蒸发器内与热水换热，依次循环。通过 蒸发器的热水进入预热器，与液态有机工质换热后变为70 C 热水， 去物料余热换热系统进行换热。
3能耗及效益计算
根据计算，需要3台ORC 发电机组，共产生电能3950 kW/h, 按照操作时间8400 h/年计算，每年可发
电3.32X107 kW/h 。从 经济效益计算：按照0. 60元/kWh 计算，每年可产生经济效益 1990万元。从能耗计算：每年可减少能耗7.3X106 kg 标油。
ORC 发电系统及热水换热系统的设备数量及需求见表 2。
表2 ORC 发电系统费用明细表
Fig. 2 Cost details of ORC power system
序号
位置数量单价/万元总价/万元备注1ORC 发电机组31800
5400撬装
2热水换热器18
509003珊瑚姜
热水循环系统
1300
300
4
控制系统12002005基建费用
1
500
500合计
7300
无菌检测系统
根据表2的数据，ORC 发电系统的总投资是7300万元, 投资回报周期是3.67年。
4 ORC 应用展望
经过新一轮的px 装置建设高潮，国内PX 产能趋向饱和， 而各家专利商的生产工艺技术也已经相当完善，能量的利用也 已经基本降低到极限值。因此，降低能耗就成为芳烃联合装置 市场竞争力的主要因素。而ORC 发电技术利用低温物料余热回 收电能，从而降低装置能耗，增加电能收益，使芳烃联
合装置 的效益进一步提高。随着政策对节能环保要求进一步趋严, ORC 发电技术有望成为低温热利用的主要手段。
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