脱蜡油溶剂回收系统核算与优化.docx
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脱蜡油溶剂回收系统核算与优化
脱蜡油溶剂回收系统
核算与优化
一、前言:
本课题以茂石化公司南方高级润滑油公司重质脱蜡油回收系统工艺过程为基础,进行系统的物料、能量及部分设备的工艺核算,为装置技术革新、工艺改造提供理论依据。
系统油品:
轻质减压馏份(减二或减三含蜡油)
系统所用溶剂:
甲苯、丁酮(甲基乙基酮)
溶剂回收系统的目标是:
以最少的热量回收所有的溶剂;
并保证脱蜡油不含溶剂。
溶剂回收系统的原理过程:
过滤所得的滤液(脱蜡液),经回收冷量后,进入本系统之后,经换热系统加热进入三效蒸发系统的低压塔,蒸出部分溶剂;塔底液体经泵增压后再经换热,进入中压塔,蒸出部分溶剂;塔底液体经加热炉加热,送入高压塔,进一步回收溶剂。
高压塔底油中还含有少量的溶剂,直接压送到闪蒸塔,蒸出少量的溶剂;闪蒸底油自流至汽提塔中,经水蒸汽或氮气汽提。
闪蒸塔底得不含溶剂的脱蜡油,经换热冷却送出装置。
前四个塔顶的溶剂均为干溶剂,经换热、冷却后合并返回结晶系统循环使用;汽提塔回收的溶剂若以水蒸汽汽提则为含水溶剂,需进一步回收,此处不加以叙述。
二、原始基础数据
系统工艺流程示意图见附-1
系统工艺操作及系统设备结构参数,取自现场标定数据。
装置物料平衡:
入方
出方
项目
流量kg/h
百分率%
项目
流量kg/h
百分率%
原料油
21545
100
脱蜡油
8873
41.2
含油蜡
12672
58.8
合计
21645
100
合计
100
脱蜡油性质数据
项目
单位
测定值
相对密度
0.8852
比色
3.5
粘度
40℃mm2.s-1
143.0
100℃mm2.s-1
14.41
闪点(开口)
℃
280
凝点
℃
-4.9
残炭
%
0.13
酸值
mgKOH/g
0.029
溶剂含量
%
微量
苯胺点
℃
115.4
馏程
HK
414
2%
469
10%
505
30%
534
50%
545
70%
560
90%
575
溶剂组成
项目
采样地点
相对密度
溶剂含量%(重)
溶剂组成
水
丁酮
甲苯
装置进料
0.8395
84.90
0.27
52.61
47.12
塔501顶
0.8236
99.4
0.47
60.54
38.87
塔501底
0.8450
80.21
0.15
47.34
52.52
塔502顶
0.8310
0.33
55.95
43.71
塔502底
0.8569
68.76
0.07
34.89
65.04
塔503顶
0.8435
0.12
38.71
61.18
塔503底
0.8823
7.4
塔504顶
塔504底
0.8825
4.0
塔505底
0.8845
0.017
塔类操作数据
设备
进料温度
塔顶温度
塔底温度
塔顶压力
塔501
109
108
0.08
塔502
130
129
0.16
塔503
205
203
204
0.26
塔504
204
196
198
0.01
塔505
198
174
188
-0.01
加热炉:
滤液进炉温度128℃,计出炉温度206℃
过热蒸汽:
750kg/h,进炉温度135℃,出炉温度343℃
燃料气温32℃,烟气温度247℃
换热器
设备名称
换热器型号
介质
程别
温度
面积
换512
FA700-160-16-4
热
T501顶剂二次
壳程
108
60
160
冷
滤液
管程
29
50
换513
FB900-240-16-4Ⅱ
热
T501顶剂一次
壳程
108
107
240
冷
滤液
管程
50
84
换514/1
FB-600-90-16-2
热
T503顶剂三次
壳程
119
93
90
冷
滤液
管程
84
92
换514/2
FB600-90-16-2
热
T503顶剂二次
壳程
149
119
90
冷
滤液
管程
92
104
换515/1.2
FB900-240-16-4Ⅱ
热
T502顶剂一次
壳程
129
114
240*2
冷
滤液
管程
104
109
换516
FA700-160-16-4
热
T505油一次
壳程
188
122
160
冷
T501底滤液
管程
108
122
换517
FLA1000-345-16-4
热
T503顶剂一次
壳程
202
146
345
冷
T501底滤液
管程
122
130
机泵数据
流程号
泵名称
介质流量
m3/h
介质温度
℃
压力KPa
电流A
进口
出口
额定电流
实际电流
电压
泵507
滤液泵
68.215
-13
20
1600
141
85
393
泵518
塔501底
52.301
108
150
1200
56
38
393
泵519
炉进料泵
35.501
129
230
1700
131
34
393
泵521
脱蜡油泵
12.00
186
50
1000
26
18.8
393
数据来源说明:
1、该数据来自94年8月23日装置实际操作数据
2、脱蜡装置处理原料为大庆减四线糠醛精制馏分油,产品作为白土精制原料。
3、脱蜡装置处理量为:
517.9吨/天,其中蜡液脱蜡油收率为8873kg/小时
三、物料平衡、能量平衡、工艺计算
1、装置物料平衡流量单位kg/h
物流甲苯丁酮油水
入脱蜡液23510.026255.08875.0135.0
汽提水蒸汽430.0
方合计23510.026255.08875.0565.0
脱蜡油8874.3
出T201顶4206.79619.00.1120.3
T202-1顶6880.710046.50.114.0
T202-2顶11786.76495.40.20.7
T203顶412.183.10.1
T204顶223.811.00.2430.0
方合计23510.026255.08875.0565.0
–装置物料及单体设备物料平衡
略
2、装置能量平衡
–装置能量平衡及单体设备能量平衡
略
3、装置设备工艺核算
–主要校验换热器传热面积
略
四、计算结果分析
1、产品质量影响因素分析
-水蒸汽汽提
T204为汽提塔,汽提蒸汽用量增大,产品含溶剂越少,质量越高,水蒸汽汽提,产生含水溶剂,对结晶系统产生不良影响,溶剂回收困难。
-干式蒸馏
经灵敏度分析,干式闪蒸除溶剂效果较差,
在197℃,10KPa时,产品中含甲苯21kg/h
4KPa时,产品中含甲苯8.5kg/h
-氮气汽提
197度,50kg/h氮气时,产品含甲苯2.8kg/h
150kg/h0.05kg/h
270kg/h0.001kg/h
2、能耗影响因素分析
塔202-1压力对装置能耗灵敏度分析
T202-1炉负荷T2021顶T2022顶T202-1
压力KPacal/sec.流量kg/h流量kg/h顶温
1956.731+051.958+041.560+04117
2026.790+051.926+041.592+04119
2106.847+051.895+041.624+04120
2186.901+051.865+041.655+04121
2266.954+051.835+041.685+04123
2337.004+051.806+041.714+04124
2417.054+051.777+041.744+04125
2497.101+051.749+041.772+04126
2577.147+051.721+041.800+04127
2657.192+051.694+041.828+04129
五、结论
1、产品质量
干式闪蒸不能满足产品质量要求
水蒸汽汽提可保证产品质量,但产生含水溶剂。
氮气气提既可保证产品质量,又不产生含水溶剂。
2、装置能耗
T202-1压力对能耗影响较大,压力越高,能耗越高。
保证T201进料有足够换热温差,尽可能降低T202-1操作压力。
T202-2压力对装置能耗影响较小
炉出口温度:
195-210℃。
Abstract:
ComputingandOptimizingEnergyoftheSystemofDewaxingOilRecovery
Alllubestocks,exceptthosefromarelativelyfewhighlynaphtheniccrudeoils,mustbedewaxedortheywillnotflowproperlyatlowertemperatures.Dewaxingisoneofthemostimportantandmostdifficultprocessesinlubricatingoilmanufacturing.Solventdewaxingprocessesusesrefrigerationtocrystallizethewaxandsolventtodilutetheoilportionsufficientlytopermitrapidfiltrationtoseparatethewaxfromtheoil.Themostwidelyusedsolventdewaxingprocessesadoptmixturesofmethylethylketone(MEK)andtolueneasasolvent,whileMEKistheextractiveagent,tolueneasolvent.
Thewholesolventdewaxingprocessisverylargeandcomplicated,includingcrystallizingsystem,vacuumfilteringsystem,refrigerationsystem,andrecoverysystemandsecuregassystem,etc.Theoilrecoverysystemisthemostimportantintherecoverysystem,asshowninfigure5.Thesystemconsistsofthreestageflashtower(T201,T202,T202/1),furnace(F201),flashtower(T203),stripper(T204)andcoolingandheatexchangingsystem.
AgreatdealofEnergyisneededintherecoverysystem.Inordertorecoveringtheenergy,thesystemofthreestagesflashandheatexchangingisused.Itshouldbeassuredthatthesystemworkgood,orfuelisincreasedmore,therefor,wemustcomputeandoptimizetheprocessandenergyofthesystem.
计算过程
ASPENPLUSISATRADEMARKOFHOTLINE:
TBDEWAXXOIL
TABLEOFCONTENTS
COMPUTATIONALSEQUENCE
----------------------
SEQUENCEUSEDWAS:
$OLVER10T202-1E224-1,2T201E223-1,2E223P223P224F201T202-2T203
|T204E224-3,4E224-5,7E223-3E224
(RETURN$OLVER10)
OVERALLFLOWSHEETBALANCE
-------------------------
***MASSANDENERGYBALANCE***
INOUTRELATIVEDIFF.
CONVENTIONALCOMPONENTS(KMOL/HR)
TOLUE-01255.154255.154-0.511997E-07
METHY-01364.109364.109-0.119326E-06
WATER31.372431.3724-0.257796E-07
PC411C0.252534E-010.252534E-010.315986E-12
PC420C0.785524E-010.785524E-010.205113E-12
PC441C0.1562870.1562870.618025E-13
PC473C0.3577210.3577210.806935E-14
PC496C0.5407110.5407110.246392E-14
PC525C0.5386450.5386450.618343E-15
PC555C1.138161.138160.195091E-15
PC580C3.682153.682150.482424E-15
PC608C3.058943.058940.299791E-12
PC633C2.463472.463470.118888E-11
PC650C0.1832070.1832070.220884E-12
TOTALBALANCE
MOLE(KMOL/HR)662.858662.859-0.864742E-07
MASS(KG/HR)59205.059205.0-0.734928E-07
ENTHALPY(CAL/SEC)-0.801030E+07-0.729015E+07-0.899021E-01
ASSAYDATAANALYSIS
-------------------ASSAYID:
DEWAXOIL
SPECIFICGRAVITY60F/60F0.8852
APIGRAVITY28.3508
DENSITYGM/CC0.8829
MOLECULARWEIGHTMISSING
DISTILLATIONCURVES
-------------------
PERCENTDISTILLEDVERSUSTEMPERATURE,C
ASTM
PERCENTD86TBP
DISTILLEDLVPCTLVPCT
-------------------------
0414.0408.4
5482.5493.1
10505.0532.2
30534.0575.7
50545.0593.9
70560.0615.8
90575.0635.8
95582.2643.7
100589.4651.6
PRESKPA101.3101.3
PSEUDOCOMPONENTBREAKDOWN
-------------------------
ASSAYID:
DEWAXOIL
MOLEWEIGHTVOLUME
COMPONENTPERCENTPERCENTPERCENT
---------------------------------------------
PC411C0.20660.11910.1286
PC420C0.64260.38280.4116
PC441C1.27860.81880.8717
PC473C2.92662.08722.1896
PC496C4.42363.39923.5296
PC525C4.40673.69953.7950
PC555C9.31158.54738.6602
PC580C30.124529.715529.8063
PC608C25.025926.583126.3857
PC633C20.154222.871722.4866
PC650C1.49881.77531.7345
PSEUDOCOMPONENTPHYSICALPROPERTIES
-----------------------------------
PSEUDOCOMPONENTPROPERTYSUMMARY
COMPONENTNBPAPISGMWTCPC
CCKPA
PC411C410.559041.13410.8196418.7472553.6148969.8831
PC420C419.725940.36940.8233432.5310561.4516950.2038
PC441C440.631838.67480.8315465.0142579.2118907.7088
PC473C472.832536.19010.8438517.8418606.2736848.1094
PC496C496.032334.48690.8524557.9318625.5600809.0595
PC525C524.624632.47980.8629609.5547649.0976764.8631
PC555C554.798030.46300.8736666.4959673.6715722.3846
PC580C580.211828.83900.8825716.2300694.1669689.5401
PC608C607.525027.16400.8918771.2664715.9968656.9016
PC633C633.065825.65920.9003823.9883736.2320628.6233
PC650C650.261624.67750.9060860.0438749.7620610.6966
TBDEWAXXOIL
BLOCK:
E223MODEL:
HEATX
-----------------------------
***MASSANDENERGYBALANCE***
INOUTRELATIVEDIFF.
TOTALBALANCE
MOLE(KMOL/HR)824.748824.7480.000000E+00
MASS(KG/HR)72721.572721.50.000000E+00
ENTHALPY(CAL/SEC)-0.988004E+07-0.988004E+070.000000E+00
***INPUTDATA***
FLOWDIRECTIONANDSPECIFICATION:
COUNTERCURRENTHEATEXCHANGER
SPECIFIEDCOLDOUTLETTEMP
SPECIFIEDVALUEC50.0000
LMTDCORRECTIONFACTOR1.00000
PRESSURESPECIFICATION:
HOTSIDEPRESSUREDROPKPA0.0000
COLDSIDEOUTLETPRESSUREKPA220.0000
DUTYANDAREA:
CALCULATEDHEATDUTYCAL/SEC159688.2823
CALCULATED(REQUIRED)AREASQM13.8898
HEATTRANSFERCOEFFICIENT:
AVERAGECOEFFICIENT(DIRTY)CAL/SEC-SQCM-K0.0229
LOG-MEANTEMPERATUREDIFFERENCE:
LMTDCORRECTIONFACTOR1.0000
LMTD(CORRECTED)C50.2958
BLOCK:
E223-1,2MODEL:
HEATX
***MASSANDENERGYBALANCE***
INOUTRELATIVEDIFF.
TOTALBALANCE
MOLE(KMOL/HR)824.748824.7480.000000E+00
MASS(KG/HR)72721.572721.50.200105E-15
ENTHALPY(CAL/SEC)-0.944680E+07-0.944680E+070.000000E+00
FLOWDIRECTIONANDSPECIFICATION:
COUNTERCURRENTHEATEXCHANGER
SPECIFIEDCOLDOUTLETTEMP
SPECIFIEDVALUEC84.0000
LMTDCORRECTIONFACTOR1.00000
PRESSURESPECIFICATION:
HOTSIDEPRESSUREDROPKPA0.0000
COLDSIDEOUTLETPRESSUREKPA215.0000
DUTYANDAREA:
CALCULATEDHEATDUTYCAL/SEC273544.6548
CALCULATED(REQUIRED)AREASQM37.7271
HEATTRANSFERCOEFFICIENT:
AVE
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