煉油廠用能優化和低溫熱的運用

摘要：在石油行業中，天然氣和石油是非常重要的能量來源，也是主要的工業原料，所以煉油企業要著力推進節能技術的應用，在保證工業效果的同時達到節省能源和原料、提高經濟效益的目的。文章結合實例對煉油廠的用能優化和低溫熱應用情況進行了分析。

關鍵詞：煉油廠；用能優化；低溫熱；能耗；重油催化裂化；石油行業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE683 文章編號：1009-2374（2016）22-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.016

煉油產業在我國國民經濟中占有重要的地位，也是能源消耗非常多的產業。當前，我國能源過度消耗以及環境問題非常嚴峻，如何加強煉油行業的節能減排效果成為了當前社會各界共同關注的問題。在煉油行業中，應用用能優化和低溫熱等技術，不僅可以降低成本費用，還可以減少能源的投入，達到良好的環境保護效果。

1 煉油廠節能優化措施及其運用

近年來，我國煉油行業為了達到降低成本、節約能源的目的，開展了大量的研究工作，并取得了顯著的成績。通常來說，煉油工藝主要包括換熱、催化反應以及分離等環節。而節能技術在煉油產業中的應用則主要體現在以下六個方面：

1.1 微波分離和磁性分離節能技術及其運用

埃克森美孚公司研制了原油乳化液微波分離技術。該技術能夠通過電磁輻射來達到乳化液分離的目的，最終可以分離為水、固化物和油三種形式。該分離技術應用的轉換設備能夠將電能轉化為電磁輻射，并利用微波發生器來達到和乳化液相互作用的目的。微波分離設施進料速度為0.055～0.139m3/min，乳化液能夠對能量進行吸收，促使溫度上升，上升的幅度可以達到27℃，出口溫度不超過92℃，實際的操作壓力在135～341kPa之間。另外，出口物流通過沉降罐進行分離作業，能夠產生較好的原油處理效果，也減少了其他化學品的損失。

目前，日本、美國等先進國家都開發了磁性分離器，并在實際工作中得到了很好的運用。其中，日本采用的磁分離裝置通過催化劑有效地提高了生產速率，提高了焦炭選擇的科學性，進而提高了減壓渣油摻入量。Magnacat磁性分離器能夠很好地分離催化劑顆粒，特別是對比較老化，受到污染程度較高的顆粒具有非常好的分離效果，這對于延長催化劑使用壽命、增加催化劑活性具有重要的意義。另外，對于滾動磁力組合件來說，能夠較好依照磁性對催化劑進行分離作業。同時，對于RFCC裝置來說，在應用Magnacat后，裝置的進料量得到了顯著的增加，而減壓渣油量同樣可以得到較好的提高，提高幅度通常在10%左右。根據不完全統計，如果在不考慮催化劑冷卻器的情況下，依照最大模式來生產汽油，通過應用Magnacat技術，每桶進料的經濟效益能夠達到0.46美元左右。

我國相關技術的研究工作起步較晚，但目前已經取得了很大的突破。我國大慶石化公司通過科學研究，研制出了FCC廢催化劑磁分離回收裝置。經過權威機構認定，該裝置已經達到了國際先進水平，值得在今后的工作中進行推廣應用。

1.2 抽提蒸餾節能技術及其運用

抽提蒸餾的英文簡稱是ED，該技術主要通過蒸餾和抽提兩種方式來對共沸物進行分離，對于沸點相差不多的溶液成分具有很好的分離效果。在實際工作中，技術人員需要在蒸餾塔頂放入極性溶劑，極性溶劑要為非揮發性溶劑，從而對高活性組分進行溶解，提高組分相對揮發度，從而達到分離的目的。通過專用溶劑混合物能夠很好地對進料進行回收作業，這也在一定程度上有效地拓寬了該技術應用廣度。

1.3 分壁式塔器節能技術及其運用

在煉油產業中，新式塔器塔盤填料技術的應用成為了分壁式蒸餾技術被廣泛運用的原因。目前，巴斯夫公司很好地應用了該技術，并取得了較好的節能效果。分壁式塔器指的是通過直立壁來對塔器進行分隔，3組分組合物通過中間分壁可以達到分離效果，其中質量較大和質量較輕的物質能夠被塔頂、塔底回收，而中間成分可以被塔器背面側線抽去。根據統計發現，應用分壁式塔器技術的節能效果可以達到25%～45%，成本費用可以減少30%左右。同時，在對熱敏產品進行蒸餾作業時，能夠得到很好的產品質量，產品的生產速率也得到了很大的提高。

1.4 超臨界反應節能技術及其運用

近年來，超臨界法的發展速度較快，并在石化行業中得到了較好的應用。諾丁漢伽大學和杜邦聚酷公司通過合作對該技術的應用進行了很好的研究。日本的科學技術研究院也研制了一種良好的科學工藝，從而能夠在比較緩和的情況下，通過超臨界CO作為溶劑來生產環己醇、環己烷。相對于常規技術來說，超臨界法具有很好的環境保護效果，同時也提高了生產KA油的產率。

1.5 膜法分離技術

膜分離技術能夠很好地降低煉油產業中對環境影響，減少能源費用的投入。膜分離技術是當前分離技術中比較前沿的研究，操作方法比較簡單，并具有較好的分離和節能效果。氣體分離技術是分離膜法中主要的應用技術，該技術和傳統的方法相比，最大的優勢就是不需要分離相變就可以達到分離目的。另外，氣體分離技術應用的裝置設施要比胺汽提裝置設施簡單得多，占地面積也相應較小，可以在加工平臺上被很好地應用。

在膜法分離技術中，埃克森美孚公司和格雷斯公司合作進行了先進的工業化研究，其中格雷斯公司研制的聚酞亞胺膜取得了很好的應用效果。該技術通過螺旋纏繞組件來對溶劑進行回收，回收溶劑占總溶劑的比例為20%，而剩余的80%溶劑通過蒸餾方式進行回收，進而有效地增強了回收處理能力，聚酞亞胺膜分離裝置的設備費用一般在600萬美元左右。位于俄羅斯的比密亞斯煉油公司對膜法分離設備進行改進，改進的膜法分離設備已經得到了很好的應用，能夠有效地制造汽油、柴油等工業產品，設備的能耗能夠節省10%左右，成本費用能夠節省50%左右。

1.6 膜法蒸餾技術

Lina S-Tekllno公司通過膜蒸餾技術改進了蒸餾方案。對于膜蒸餾技術來說，設備建造比較簡單，流體產生的阻力較小，并具有良好的分離效果。需要注意的是，如果蒸氣速率較高的話，膜的穩定性將會受到較大的影響，均勻性、傳熱性等都會發生變化，造成分離效果不佳。而新型膜法蒸餾技術則很好地提升了膜法蒸餾的效果，在合適的氣相物流速度下，能夠保證蒸餾膜的穩定性。另外，該技術還能夠對新布局進行重新組合，減小蒸餾塔高度，進而有效地減少了成本費用。改進膜法蒸餾技術最先在安加爾斯克化工廠被應用，至今應用的時間已經達到了3年，運轉的效果比較理想。通過膜法蒸餾技術有效的節約了能源，減少了成本投入。

2 低溫熱利用

2.1 工程項目概述

下面以我國某煉油廠為例，對用能優化和低溫熱技術進行闡述。我國某煉油廠在進行原油加工時造成的能耗較高，而熱源能級的利用不規范是造成能耗較高的主要原因。該工程項目主要通過各個設備不同的低溫余熱來進行熱源的提供，并代替蒸汽加熱，來減小蒸汽的消耗，從而達到節能效果。在本工程項目中主要涉及到重油催化裂化裝置以及氣分裝置。

2.2 方案設計

在本項目中，主要通過各裝置低溫熱來對熱媒水展開加熱作業，實際操作中首先對氣分裝置供熱，剩余熱量作為冬季供暖熱源。工程項目的工作范圍主要包括以下三點：

2.2.1 對氣分裝置需要的熱量進行計算，并調整換熱流程，以裝置內低溫熱作為基礎熱源；對新增、更換的冷換設備進行科學選擇，并明確設備的布局。

2.2.2 以車間裝置為基礎，對熱源流量和重油催化裂化裝置能夠使用的熱量展開模擬計算；對能量梯級進行利用，并對設備的換熱流程進行調整，從而得到熱媒水溫位、循環量。

2.2.3 明確熱水站的位置，科學選擇熱水罐和加壓泵的機型，調整暖水系統的流程。

2.3 方案成效

2.3.1 在該工程項目運行后，以分公司320萬噸/年的加工量為基礎，通過催化裝置的運轉，能夠取熱138.3GJ/h左右，在有效的滿足了氣分裝置使用的同時，在采暖方面也得到了很好的運用。除此之外，催化裝置需要的循環水以及電力等能源的消耗也得到了很好的降低。

2.3.2 在實際的工作中，主要對換熱流程進行了針對性的調整，對于企業的現行設備工作狀況沒有

影響。

2.3.3 在工程項目運行之后，氣分裝置在全力運行時，有效地節省了蒸汽34t/h，企業的原油加工消耗量也得到了顯著的下降。

2.3.4 該工程項目投入總成本費用為1945.32萬元，其中不包含對罐區的改造。項目在運行后，每年可以提高經濟效益約為2341萬，可見投資的收回期限較短，并具有很好的短期投資效應，所以該項目的建設具有很強的現實意義。

3 結語

當前，我國環境保護和能源過度消耗都面臨著比較嚴峻的形勢，因此加強環境保護和節能減排工作非常關鍵。煉油行業一直是能源消耗非常嚴重的行業，向空氣中排放的溫室氣體較多，給自然環境造成了很大的壓力，因此如何加強煉油企業環保節能的效果，服從社會發展的整體需要非常重要。在實際工作中，煉油企業要對用能優化和低溫熱的運用引起重視，加強相關技術的研究，從而有效地提高煉油企業的市場競爭力，推動煉油企業的可持續發展。

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作者簡介：侯金朋（1977-），男（滿族），沈陽新民人，撫順石化公司石油二廠生產運行部工程師，研究方向：煉油焦化、蒸餾工藝能量優化及生產技術革新。

（責任編輯：黃銀芳）