1000萬噸年常減壓裝置節能成效分析與對策

高 鵬

（中石化股份天津分公司煉油部聯合五車間，天津 300271）

一、概述：

中石化股份天津分公司1000萬噸年常減壓裝置由SEI設計，天建設時間為2008年1月1日，中交時間為2009年8月31日，于2009年12月19日首次開車成功；裝置主要由原油電脫鹽脫水部分、常壓蒸餾部分、減壓蒸餾部分、輕烴回收部分等組成，同時，裝置內設有塔頂注氨、注緩蝕劑、注水等防腐設施，為防止減渣系統結垢，設有阻垢劑注入系統；裝置加工沙特阿拉伯輕質、重質各50%的混合原油，處理能力為1000萬噸/年，年開工時數按8400小時計；生產乙烯裂解料、重整料、航煤精制料、柴油精制料、加氫裂化料、蠟油加氫料和焦化料等；本裝置采用原油進裝置→電脫鹽→閃蒸塔→常壓塔→減壓塔的工藝路線，同時為回收輕烴和輕、重石腦油的切割，設置了穩定塔和石腦油分離塔，全裝置總能耗的設計值為10.64kg標油/t；開工以來，我們按照原油種類及性質的變化，適時的調整操作、優化生產，截止2010年1-8月份裝置平均總能耗有效的降低到9kg標油/t以下，以下是我們自開工以來所執行的一些優化方案，供大家討論：

二、裝置應用節能技術簡介：

1、裝置采用了原油預閃蒸工藝，將原油換熱至230℃左右進入閃蒸塔進行常壓下一次平衡汽化閃蒸，原油中的輕組分被閃蒸出來，直接送入常壓塔的中部。在閃蒸塔進料段以下設有3層人字擋板，防止進料中的液體對塔底液面造成沖擊。進料段上方設有6層浮閥塔板，保留從常一中泵出口引出的洗滌油回流手段，以防因閃頂氣攜帶量過大對柴油質量造成不良影響；

2、針對本裝置采用蒸汽噴射抽空器加機械抽真空的混合抽空系統，由于采用了減壓深拔技術，減壓加熱爐和減壓塔的操作溫度都較高，減頂不凝氣量達到了2190kg/hr，盡管采用了減頂抽真空系統的優化設計，優化了各級抽空器的壓縮比，但第三級抽空器的蒸汽耗量仍然達到了9t/h，每年將消耗1.0Mpa蒸汽75600t。經過對比，采用機械抽真空系統的效益是明顯的，同時也符合當前國家對節能降耗的需求，因此本次設計選用了蒸汽和機械抽真空混合抽空方案。

3、根據窄點技術開發的換熱網絡優化程序，從全裝置能量利用角度進行系統分析，優化裝置的物料平衡和操作條件，在滿足生產方案、產品質量的前提下最大限度回收裝置余熱。結合裝置現有的生產方案、加工流程和生產條件，公用工程條件多方位地采取節能措施，降低加工能耗。節能手段包括在不影響換熱終溫的前提下利用窄點以下適宜溫位物流發生部分0.35Mpa低壓蒸汽供裝置內自用；加熱低溫熱水最大限度地回收低溫熱量；合理地選擇與下游裝置的熱聯合，確定恰當的產品出裝置溫度。在換熱網絡設計中，選合適的部位采用高效換熱器，如螺紋管、內波紋外螺紋管、螺旋折流板換熱器等，使本裝置在向輕烴回收穩定塔和石腦油分離塔提供重沸器熱源的情況下，換熱終溫計算值達到313℃。

三、裝置系統優化分析與對策：

3.1 換熱網絡優化對能耗的影響

對于裝置內各個系統的能耗平衡來說，全部可以相應的轉化為裝置各個系統熱量的平衡，如果在換熱網絡的設計與計算上很好的引用了窄點技術，那么換熱網絡的優化對換熱終溫的影響將起到決定性的作用，同時也對降低裝置能耗起到關鍵作用。

從本裝置的加工原油性質的變化情況來看，常壓、減壓各個側線產品的收率變化非常大，因此換熱網絡的各個分支溫差最大能達到10℃以上，為了確保原油在各個溫位下都能與相應溫位的熱源換熱，我們通過調整分支換熱網絡的取熱量來控制各分支的終端溫度，并取得了非常好的效果。

3.2 過汽化率的影響

從常規角度來講，過汽化率越低越節能，但是從生產角度來講，過汽化率是取得產品高收率的保證，因此節能與收率之間存在著矛盾，通常我們所控制的過汽化率在2～4%，影響過汽化率的因素有很多，下面我們來簡單介紹一下在摻煉沙輕：沙重=1：1時過汽化率與進料溫度、能耗之間相互的影響。

從上圖可以看出過汽化率與進料溫度的關系大概是進料溫度每增加4℃，過汽化率大概能提高1%左右，但是同時燃料消耗將增加大約0.4kg標油/t，總體能耗將增加約0.25kg標油/t，其中損失的部分增加了一些多余的低溫熱，從這個角度上來講，過度的增加過汽化率會導致能耗的上升，但會得到較高的總拔比能耗值，標定期間摻煉沙輕：沙重=1：1時過汽化率的控制值為3%，總拔出率為80.1%，計算總能耗值為8.6kg標油/t，此時總拔比能耗值為9.31，達到較高的水平。

3.3 中段回流取熱分配及返塔溫差對能耗的影響

當確定過汽化率及如何控制爐出口溫度之后，中段回流的取熱優化成為塔操作節能的一個關鍵點，他與整個裝置的熱量回收以及換熱網絡的調整有著密不可分的關系，同時與產品的收率有直接關系，如下部高溫位的熱源取熱量過大，將影響到上部產品的收率，因此每個回流的取熱量應嚴格按照該段剩余熱量58～68%左右，還要保證上部塔盤上有足夠的內回流，實現上部塔盤的精餾效果，確保產品質量合格。

當中段回流取熱分配確定以后，剩下的就是優化返塔溫差了，可通過回流量和返塔溫度兩個參數指導調節，習慣做法是提高回流返塔與抽出的溫差，這樣相對來說好控制一些，但是我們為了提高換熱器的膜傳熱系數，加大了回流量，降低了回流的溫差，最終結果是提高了原油的換熱終溫，降低了能耗。

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常壓塔&減壓塔回流與設計回流量對比

調整后原油的換熱終溫提高了將近3℃，降低能耗約0.3kg標油/t。

3.4 加熱爐系統節能分析

從系統角度來分析，加熱爐作為能量消耗最大的單元，有效的回收該系統的余熱以及提高其熱效率是當前節能的一項主要手段，自本裝置首次開工以來，定期的進行預熱器吹灰以確保其換熱效果，同時也對加熱爐的一些泄漏點進行了封堵，從操作上努力降低加熱爐的排煙溫度以及降低其過?？諝庀禂?，達到較高的加熱爐熱效率，以下為加熱爐熱效率的實測數據：

從實測的熱效率來看，加熱爐的能耗降低了1%左右，約0.075kg標油/t

3.5 抽真空蒸汽優化分析

本裝置采用了蒸汽噴射抽空器加機械抽真空的混合抽空系統，一級抽空器按照20%、40%、60%三臺設計，二級抽空器按照3臺各50%設計，三級按照三臺液環式真空泵各50%設計，減塔頂設計絕壓為2.66KPa，實際操作中由于原料性質較輕，減壓進料一直未能達到深拔工況下的常渣性質，因此雖然在減壓塔的汽化段氣相負荷較大，但是裂解氣量卻很小，因此我們在不影響減壓拔出率的前提下對與抽空器的調整上做了一些工作，使其1.0MPa蒸汽的耗量遠遠低于設計水平，具體參照下表。

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因此我們從一級抽空器節約了將近5t/h的蒸汽，能耗也降低了約0.3 kg標油/t。因為二級抽空器耗氣量較小，而且受一級抽空器的排氣壓力和液環泵的入口壓力所限，沒有多少的調整余地，因此未做優化。液環式抽真空泵的投用可節約三級抽真空蒸汽耗量為7.388t/h，節氣效果非常明顯。

3.6 結垢后的清洗工作對裝置能耗的影響

常減壓裝置的換熱網絡在開工的初期、末期會產生不同程度的溫降，一般為4℃/年，造成的能量損失約為0.3 kg標油/t，為此對重質油的換熱器必須進行定期的清垢，而且要加強渣油阻垢劑的注入工作，來確保高溫換熱器的膜傳熱系數，從而保持較平穩的換熱效率。

常減壓電脫鹽含鹽污水與凈化水（電脫鹽注水）的換熱器雖不在原油換熱系統中，但是卻對電脫鹽的原油進罐溫度影響較大，一般為2～10℃的影響，開工以后我們曾經清洗過一次，清洗前二級注水溫度只有50℃，清洗后能換熱到120℃，該水量為80t/h，影響換熱終溫達到5℃左右，對能耗的影響也是相當大的。

結論

通過上述節能優化方案的調整與實施，自2009年12月17日開車以來，裝置能耗的水平已經從開工初期的10.39 kg標油/t降低到了目前的7.55 kg標油/t，創有史以來最高水平。

關于對中石化股份天津分公司煉油部聯合五車間3#常減壓裝置節能的幾點設想：

1、還需要嚴格的控制罐區原油中的含水量，大量的含水將造成大量的能耗損失和加工損失；

2、近快將加熱爐鼓引風機的變頻系統投用，節約電耗；增上回流泵與空冷風機的變頻器；

3、將減壓過汽化油抽出作為重蠟油（蠟油加氫的原料）；

4、檢修時將加熱爐內部的防輻射涂料重新修補完善，降低爐體散熱損失；

5、對于裝置內破損的保溫進行修補完善；

6、將減壓加熱爐單面輻射改為雙面輻射，有效降低爐管油膜溫度，同時降低燃料消耗；

7、增加裝置的水伴熱數量，降低1.0MPa蒸汽的耗量；

[1]林世雄.石油煉制工程第三版.石油工業出版社；2000年.

[2]王 兵.常減壓蒸餾裝置操作指南.中國石化出版社；2006年.