節能降耗技術發展趨勢

□ 輯錄/由然

煉油化工是高能耗高污染產業，在降低能耗、保護環境、實現節能減排目標過程中擔當著不可替代的重要角色。近年來，世界許多大型石油石化公司為提高綜合競爭力，把節能降耗作為發展戰略的重要內容，提出了降低能耗10－20%的計劃目標。目前，從世界煉油化工節能降耗的路徑看，關鍵是工藝技術的突破與創新。縱覽世界各國煉油化工節能降耗技術的應用發展趨勢，大體包含以下幾個方面。

聯合裝置及集成設計

主要通過裝置大型化及聯合裝置、煉化一體化、裝置熱聯合和多套裝置集成設計等途徑實現節能。有關數據表明，在煉油廠規模相同的情況下，采用聯合裝置可減少設備總投資，提高熱效率。采用煉化一體化能將煉油和石油化工生產聯合在一起，通過資源的優化配置，可提高原料的綜合利用水平，從而實現石化企業的節能降耗并提高經濟效益。采用裝置熱聯合，如從工藝物流的冷卻過程回收熱量來對需要加熱的過程進行加熱，從而代替單獨的加熱設備，可以大大降低傳熱設備的投資費用和熱量回收率。另外，多套裝置集成設計具有很好的節能效果，如Shell公司的Shell Bulk CDU原油蒸餾技術把常減壓蒸餾、加氫脫硫、渣油熱轉化等多套裝置進行組合設計，實現加工流程的系統集成，大幅度減少設備數量，節省投資30%，實現能量的系統優化，燃料油消耗節省15%，運行成本大幅度降低。

燃氣輪機技術

主要采用燃氣輪機―蒸汽聯合循環、燃氣輪機―加熱爐聯合循環，以提高熱電綜合效率。燃氣輪機與加熱爐聯合應用可提高燃氣輪機的效率和總熱利用率，用燃氣輪機直接驅動煉化企業工藝系統的壓縮機可省去能源多次轉換帶來的各種損失。

氣電或熱電聯產技術是近些年來廣泛應用的節能新技術，大約節能30%左右。IGCC（整體煤氣化聯合循環）技術是現代煉油廠實現氣電聯產、渣油改質、減少污染排放的新型技術之一。煉油廠IGCC技術采用高硫渣油（或焦炭）等煉廠劣質進料，通過基于部分氧化的氣化技術產生合成氣，不僅可使合成氣通過燃氣輪機―蒸汽透平發電、產汽，而且可使CO2排放減少40%，SOx、NOx、CO和顆粒物質排放減少80%，使煉廠滿足污染排放標準，帶來顯著的環境效益。

蒸汽和低溫熱能利用

蒸汽合理利用是實現節能目標的主要途徑之一，主要包括提高蒸汽轉換效率，降低供汽能耗；實現分級供熱，蒸汽逐級利用；改善用汽狀況，減少蒸汽消耗；加強蒸汽管網保溫以及選擇蒸汽系統熱功聯產等。低溫熱能利用也是節能重要手段之一，要求盡量減少低溫熱源的產生，做好燃氣系統和蒸汽動力系統的平衡，實現能源的梯級利用，即首先利用高品位能源做功，其次才是工藝利用；同時做好低溫熱的綜合利用，例如低溫熱的工業利用或民用，或將其升級利用于供熱、致冷、發電等方面。

新型節能技術

主要包括機泵變頻調速技術、精餾裝置節能技術、熱泵技術等。1. 變頻調速技術可使機泵在最高效率點附近運行，從而可大大改善許多設備“大馬拉小車”的狀況，對煉油化工企業低負荷或變工況的機泵具有很好的節能效果。2. 精餾裝置是高能耗裝置，傳統的精餾方式熱力學效率很低，能量浪費很大。采用節能新技術后，能耗下降，有很好的節能效果。3. 熱泵技術以消耗一部分低品位能源（機械能、電能或高溫熱能）為補償，實現熱能從低溫熱源向高溫熱源傳遞，由于熱泵能將低溫熱能轉換為高溫熱能，提高能源的有效利用率，因此已成為回收低溫余熱的重要途徑。在蒸餾過程中，采用熱泵可以將塔頂低溫位的熱量輸送給塔底高溫位的熱源，從而有效回收塔頂低溫位熱量，降低蒸餾過程的能耗。與常規蒸餾相比，在產品收率和質量相同的情況下，熱泵蒸餾技術可節約80%以上的能量。

能量系統優化技術

煉油化工能量系統是煉化生產過程中與能量的轉換、利用、回收等環節有關的設備所組成的系統，包括熱回收換熱網絡子系統及蒸汽、動力、冷卻、冷凍等公用工程子系統。對煉化能量系統以能量系統集成和優化的角度，從整體上進行優化，尤其是在設計階段就進行綜合分析，確定最優能量系統，對于裝置節能、提高經濟效益和環境效益均有十分重要的意義。能量系統優化的方法目前主要有夾點技術、數學規劃法、人工智能專家系統。

夾點技術是指在進行換熱的熱、冷物流中存在著一處傳熱溫差最小的點即夾點，夾點處的最小傳熱溫差限制了熱量的進一步回收。夾點技術是換熱網絡、水網絡優化最實用的節能技術。采用夾點技術，對新廠設計而言，比傳統方法可節能30－50%，節省投資10%左右；對老廠改造而言，通常可節能20－35%，改造投資的回收年限一般0.5－3年；水夾點技術在煉廠和化工廠中的應用可節水20－30%。目前夾點技術己得到廣泛應用。

資源利用技術

合理利用煉廠氣（含輕烴和氫），如用吸收―解吸法回收C3以上組分，用膜分離法回收有機蒸氣組分及氫，用變壓吸附法回收氫。回收利用“三廢”（廢渣、廢水、廢氣），降低單位產值的能耗，間接達到節能目的。尋找石油替代能源，包括以煤代油、以氣代油、以焦代油，例如采用水煤漿替代鍋爐燃料；充分利用高硫石油焦，建設循環流化床鍋爐（CFB），替代燃油鍋爐；利用煉廠氣和天然氣資源，替代煉廠制氫用輕油原料和發電產的鍋爐燃料。優化燃料結構，減少作為燃料的石油用量，將替換出的石油資源用來生產石化產品，提高整體效益。