煉油生產(chǎn)過程能量?jī)?yōu)化探討
2011-08-15 00:52:32胡海蘭蘭州石化公司研究院
石油石化節(jié)能 2011年4期
胡海蘭（蘭州石化公司研究院）
煉油生產(chǎn)過程能量?jī)?yōu)化探討
胡海蘭（蘭州石化公司研究院）
在煉油行業(yè)微利、能源形勢(shì)嚴(yán)峻、市場(chǎng)多變的情況下，如何通過優(yōu)化運(yùn)行和管理，不投資或少投資，在現(xiàn)有工藝和設(shè)備條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，已成為煉油工業(yè)的緊迫課題。文中探討了煉油生產(chǎn)過程能量?jī)?yōu)化方法，提出了相關(guān)措施：全面綜合優(yōu)化；改進(jìn)工藝過程；裝置單元間的熱聯(lián)合；改善操作條件；提高能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的效率；蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化；加強(qiáng)能量回收；回收利用低溫?zé)岬取?/p>
煉油：生產(chǎn)過程：能量?jī)?yōu)化：熱進(jìn)料
D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.04.016
1 概述
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快，而能源供應(yīng)緊張，有矛盾日益尖銳之勢(shì)。以石油而論，原油產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度已經(jīng)下降，在可以預(yù)見的時(shí)期里，估計(jì)難以大幅度上升，而對(duì)石油產(chǎn)品的需求卻增長(zhǎng)很快，石化產(chǎn)品進(jìn)口量很大。在這種形勢(shì)下，節(jié)能是至關(guān)重要的一項(xiàng)政策。
煉油生產(chǎn)在原油處理及石油產(chǎn)品生產(chǎn)過程中要消耗可觀的一次、二次能源。經(jīng)過近幾年的努力，我國(guó)煉油企業(yè)能耗指標(biāo)明顯降低，但不少企業(yè)的能耗指標(biāo)普遍高于國(guó)外同類企業(yè)，其中重要的原因是原油處理過程中的各類工藝裝置及相關(guān)的各輔助系統(tǒng)，在設(shè)備與能量的配置上存在不合理狀況。煉油廠的熱能動(dòng)力裝置及系統(tǒng)、煉油工藝裝置產(chǎn)生的工藝熱、各輔助系統(tǒng)用熱及供暖用熱之間的熱聯(lián)合利用等方面還有很大節(jié)能潛力。本文在某煉油廠過程能量系統(tǒng)優(yōu)化工程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討低溫?zé)峋C合利用、催化裝置與煉油工藝裝置及輔助系統(tǒng)的產(chǎn)熱與用熱間的綜合節(jié)能措施[1]。
煉油廠內(nèi)的熱量溫位分布很廣，從常溫到400℃都有，且各裝置內(nèi)熱源、熱阱的溫位分布很不均衡。只在各裝置內(nèi)部進(jìn)行換熱回收，很難實(shí)現(xiàn)完全合理的優(yōu)化匹配，因此，采用夾點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行能量的綜合利用，優(yōu)化生產(chǎn)過程用能，采取優(yōu)化單元裝置用能、熱聯(lián)合及低溫?zé)崂玫却胧菬捰蜕a(chǎn)節(jié)能降耗的重要途徑[2]。
煉油生產(chǎn)過程中能量?jī)?yōu)化和主要節(jié)能技術(shù)措施可以歸納為以下幾類。
2 全面綜合優(yōu)化
全面綜合優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵是要統(tǒng)籌安排，著眼全局，在全廠范圍內(nèi)考慮節(jié)能的有效性。例如氣體分餾裝置采用熱泵可以節(jié)能，但從全局分析，利用該裝置可使用低溫?zé)嵩吹奶攸c(diǎn)，使其作為回收催化裂化裝置排出熱的“熱阱”，則節(jié)能效果更好。另外，在節(jié)能技術(shù)改造中，為降低工藝總用能、增加全系統(tǒng)回收能量潛力和提高部分單元設(shè)備的熱轉(zhuǎn)換效率，必須進(jìn)行綜合平衡考慮，才能取得應(yīng)有的效果。例如，在工藝改造中，增加回收煙氣熱量的面積，可以提高加熱爐的效率。但從全局考慮，通過改進(jìn)工藝過程和優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，確實(shí)可以使加熱爐的熱負(fù)荷大幅度降低[5]，可剛經(jīng)過改造的加熱爐又不適應(yīng)，勢(shì)必又要重新改造，造成設(shè)備、資金等的浪費(fèi)。
3 改進(jìn)工藝過程
主要是采取新工藝、新技術(shù)和新型催化劑、溶劑、助劑等，其節(jié)能作用的本質(zhì)在于減少工藝過程對(duì)能量的總需要量，減少各種能源的供入和轉(zhuǎn)換與回收環(huán)節(jié)的效率損失。目前，以改進(jìn)工藝過程為內(nèi)容的節(jié)能措施主要有以下幾方面：
（1）改進(jìn)工藝和流程。主要有優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)；采取聯(lián)合裝置進(jìn)行交叉換熱，取消中間冷卻，盡量采取熱進(jìn)料；采取優(yōu)化回流取熱分配流程。
（2）運(yùn)用新工藝、新技術(shù)。主要有常減壓干式減壓蒸餾；催化重整、加氫精制催化劑器外再生工藝；在溶劑回收過程中，采取多效蒸發(fā)工藝及臨界回收工藝；催化裂化采取高效霧化噴嘴、提升管出口快速分離技術(shù)。
（3）采用新型催化劑、助劑。主要有：催化裂化催化劑再生采用CO助燃劑；催化重整采用雙（多）金屬催化劑；催化裂化采用新一代高選擇性催化劑[3]。
4 裝置單元間的熱聯(lián)合
打破裝置界限，在全局范圍內(nèi)進(jìn)行冷、熱流的優(yōu)化匹配，通過熱聯(lián)合[4]達(dá)到能量多次利用、節(jié)能降耗的目的。
（1）熱聯(lián)合。在確保傳熱溫差合理性的前提下，首先用過剩熱加熱本裝置原料。減少加熱爐負(fù)荷，節(jié)約燃料；供出過剩熱量作其他相鄰裝置的供熱熱源，節(jié)省燃料用量。
（2）熱進(jìn)料。中間產(chǎn)品出裝置前不經(jīng)冷卻，直接進(jìn)入下游加工裝置，減少了冷卻、加熱兩個(gè)單元過程，節(jié)能效果明顯。
5 改善操作條件
改善操作條件是不需要大量投資、便于推廣、效果明顯的節(jié)能措施，但必須保證質(zhì)量并加強(qiáng)管理，盡量配置先進(jìn)適宜的監(jiān)測(cè)調(diào)控手段。
（1）過汽化率的控制和調(diào)整。以常減壓常壓塔為例，過汽化率控制在2%～3%可以降低常壓爐出口溫度。實(shí)踐證明，過汽化率提高l%可使加熱爐負(fù)荷增加2%。
（2）回流比控制調(diào)整。分餾塔的回流比可以通過優(yōu)選方法求得最佳值。
（3）氫油比控制調(diào)整。催化重整、加氫精制等裝置實(shí)現(xiàn)氫油比的優(yōu)化選擇可節(jié)約用電。
（4）操作溫度和壓力的優(yōu)化。分餾塔、反應(yīng)器等設(shè)備的操作溫度和壓力優(yōu)化可以減少電力或燃料消耗。
6 提高能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的效率
提高能量轉(zhuǎn)換設(shè)備效率的節(jié)能措施主要包括：
（1）加熱爐。煉油廠綜合能耗約三分之一是通過加熱爐進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)消耗的。因此，通過強(qiáng)化燃燒、改善傳熱、減少散熱損失、加強(qiáng)煙氣回收等措施來提高加熱爐熱效率是節(jié)能的重點(diǎn)。
（2）工藝設(shè)備。分餾塔、換熱器等設(shè)備通過采用高效塔板和填料技術(shù)，應(yīng)用強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)和元件，達(dá)到節(jié)能降耗目的。
（3）催化裂化再生器。再生器—煙機(jī)—余熱鍋爐是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，并且是一個(gè)功熱聯(lián)產(chǎn)的高效轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括采用煙氣輪機(jī)回收再生煙氣的壓力能；充分利用再生煙氣中CO的化學(xué)能；采取外加熱器，保證焦炭燃燒熱及時(shí)取出；充分利用再生煙氣的顯熱，提高余熱鍋爐效率。
（4）機(jī)泵設(shè)備。應(yīng)用各種調(diào)速技術(shù)，特別是變頻調(diào)速技術(shù)。
7 蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化
煉油廠使用大量蒸汽，對(duì)蒸汽的生產(chǎn)、輸送、利用和回收利用等過程采取有效的節(jié)能措施，是煉油節(jié)能的重點(diǎn)工作之一。包括：①提高轉(zhuǎn)換效率，低供汽能耗；②分級(jí)供熱，充分利用蒸汽能級(jí)；③改善用汽狀況，減少蒸汽消耗；④合理使用伴熱汽(或熱水)，加強(qiáng)凝結(jié)水回收[5]。
8 加強(qiáng)能量回收
主要包括：①工藝過程熱量回收，通過換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)；②工藝過程的壓力能回收，回收這部分能量的主要設(shè)備是液力渦輪機(jī)。
9 回收利用低溫?zé)?/h2>
主要回收措施：①原級(jí)利用，利用方式多種多樣，有預(yù)熱原料、預(yù)熱工業(yè)用水、用于采暖和生活供熱、用于重沸器熱源以及伴熱等；②升級(jí)利用，通過熱泵技術(shù)、吸收制冷技術(shù)和發(fā)電等措施進(jìn)行回收。
煉油主要生產(chǎn)裝置的節(jié)能改造仍然是重點(diǎn)，但只有充分重視公用工程系統(tǒng)的節(jié)能降耗，才能使煉油生產(chǎn)過程節(jié)能工作得到全面發(fā)展。
[1]尹清華，陳清林，華賁，等.過程系統(tǒng)擴(kuò)產(chǎn)與能量綜合同時(shí)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)模型及其策略[J].煉油設(shè)計(jì)，2000，3O(8)：55-59．
[2]宋春敏，孫振光.催化裂化裝置用能分析[J].石油與天然氣化工，1998(4)．
[3]陳峻武，曹汗昌.催化裂化技術(shù)與工程[M].北京：中國(guó)石化出版社，1995．
[4]陳安民.石油化工過程節(jié)能方法和技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，1995．
[5]中國(guó)石化總公司.SH 2600—1992石油化工企業(yè)能量平衡標(biāo)準(zhǔn)[S]．
胡海蘭，1991年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東），高級(jí)工程師，從事能量?jī)?yōu)化工作，E-mail:cnhhl@163.com，地址：甘肅省蘭州市西固區(qū)清水街17號(hào)，730060。
2011-03-18）
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