影響常減壓蒸餾裝置能耗的問題分析與節能對策

程志芳 李鴻慶

【摘 要】根據常減壓蒸餾裝置的生產工藝特點，通過對裝置在生產過程中能量消耗及構成的分析，找出關鍵耗能過程，提出能耗各個環節節能措施，通過優化，提供合理的工藝流程和過程控制，加強工藝操作管理，將常減壓蒸餾裝置的能耗降到最低。

【關鍵詞】常減壓蒸餾;能耗;問題分析;節能對策

作為原油加工的第一道工序，常減壓裝置能耗占全煉油廠總能耗的15%左右，隨著原油成本不斷上升，煉油企業所面臨的壓力越來越大，降低生產成本提高企業競爭能力是企業生存發展的必然途徑。

1、常減壓蒸餾裝置能量結構分析

常減壓裝置的加工過程是加熱——蒸餾——換熱——冷卻，即原油通過換熱流程或加熱爐被加熱到較高的溫度然后進入精餾塔，利用精餾原理把原油分離為汽油、煤油、柴油等餾分產品，這些產品再經過換熱冷卻，完成整個生產過程。

常減壓蒸餾裝置主要用能形式是熱、蒸汽、流動能。其中熱、功、蒸汽是由電和燃料轉化過來的（加熱爐、機泵等）。能量經轉換設備進入分餾塔后，連同能量回收系統（中段回流）完成工藝過程，一部分進入產品，大部分進入能量回收系統，反映在工藝指標上既常壓爐實際提供能量是270～360℃這一段。能量在一系列的轉換和傳輸過程中，其強度參數不斷下降，直到裝置不能回收，最終通過冷卻、散熱等渠道排放到環境中，連同轉換過程中的損失一起構成了裝置能耗。

2、影響常減壓蒸餾裝置能耗的問題分析

2.1過汽化率問題

過氣化率的高低從不同方面來看，其達到的效果不同。經過分析對比之后得出三點規律：第一，閃蒸段壓力與每噸常渣的汽提蒸汽量保持不變時，閃蒸段溫度每增加4℃，可增加l%過汽化率;第二，當閃蒸段溫度和汽提蒸汽量都不變時，閃蒸段壓力每降低15.3%，也可增加1%過汽化率;第三，當閃蒸段溫度和壓力都不變時，每噸渣油的汽提蒸汽量每增加3kg也可增加1%的過汽化率。從上文中可以看得出來，提高過氣化率可以通過對蒸段溫度、蒸段壓力以及塔底汽提蒸汽量進行調整來達到目的。因此，降低常壓爐出口溫度能夠提高輕油收率，降低塔頂的冷卻負荷。

2.2中段回流取熱分配及返塔溫度差問題

在石油煉制過程中，石油產品的收率與質量和分配中段回流的取熱息息相關，常減壓裝置上部側線的質量以及收率會受到下部高位熱量取出多少的影響。正確做法是將中段回流的取熱量控制在總段剩余熱量的60%～70%之間，如此一來，上部塔板的內回流就得到充足的保證。在此基礎上，充足的熱量能夠使得上一側線的產品轉化為合格的石油產品。其中需要注意的是，要避免對石油質量的過分控制，以防止石油產品過純。這樣不但對高溫的熱量回收造成影響，還會使得產品收率降低。

2.3加熱爐系統

在石油煉制生產過程中，最主要的能源消耗設備是加熱爐，石油煉制過程中所需要的大部分能量都是由加熱爐提供的。據統計數據來看，整個常減壓裝置的能源消耗中，有70%～80%是加熱爐系統消耗的，通過分析得出過剩空氣系數以及排煙溫度是影響加熱爐效率的兩個主要因素。

（1）優化過剩空氣系數，減少排煙氣總量。加熱爐會受到過大過剩空氣系數造成的以下三方面影響：第一，排煙溫度保持不變，那么排煙量的大小會隨著過剩空氣系數大小的變化而變化。第二，過剩空氣系數越大露點腐蝕溫度就越高。第三，過大的過剩空氣系數還會加劇爐管的氧化，影響加熱爐使用壽命。（2）確定過剩空氣系數最佳值。從理論上來看，過剩空氣系數的最高燃燒溫度是在a=1時，也就是說燃燒過程中所有進入爐內的氧氣都被燃燒。（3）煙氣熱量回收，維持較低排煙溫度。加熱爐總熱量交換的25%是對流交換熱量所占的百分比，400℃左右是煙氣在輻射室出口所能達到的溫度，對流換熱主要是為了降低此時的溫度。

3、降低常減壓蒸餾裝置能耗的對策

3.1優化操作，降低工藝總用能

精餾是蒸餾裝置工藝用能的核心，其用能的多少取決于原油內需總共撥出餾分的比例及產品質量的要求。而影響總拔出率和影響產品質量的關鍵因素為過氣化率和中段取熱

（1）過汽化率。過汽化率問題從常規的節能觀點看，過汽化率越低越節能;從生產操作角度看普遍認為：過汽化率越高;輕油收率越高;產品質量也越好。資料表明常壓塔合理的過汽化率經驗值為2%～4%。

（2）產品質量與節能。在生產中對產品質量的控制既不能忽視也不必過純;過純的要求，既會降低產品收率，又浪費了較高溫的熱量回收，尤其對于蒸餾常二、常三線來說，產品的分布既要考慮收率最大化，又要考慮節能。

（3）中段回流。中段回流在取熱量一定的前提下可調因素有兩個，流量和返塔溫度。習慣的做法是流率小溫差大，這樣的優點是易控制，但從節能的角度上，大流率小溫差其優點是明顯的：大流率有助于提高膜傳熱系數，小溫差有助于提高取熱溫位。

3.2提高加熱爐熱效率

提高加熱爐的熱效率最重要的是要保持加熱爐的正常平穩運行。一方面要穩定供應燃料與油，精準控制爐內的壓力和流量，優化切液操作以保證爐膛里燃料的充分燃燒。另一方面為提高加熱爐的熱效率，必須要減少過剩的空氣，同時在煙氣余熱回收的過程中要采取有效的措施提高排煙的溫度，以達到回收的目的。除此之外，為減小熱阻必須要定期吹灰，這樣才能增強對流室的傳熱。加熱率熱效率的提高除了通過增加熱量來產生，還可以通過防止熱量的散失來達到目的，這需要充分發揮爐體的隔熱保功能，盡可能保住熱量。

3.3優化換熱網絡

優化換熱網絡才能強化換熱效果，提高熱量的利用水平。優化熱化網絡可以采用“夾點”技術來提高初底油換熱終溫，節省燃料，同時還能有效降低加熱爐的熱負荷，提高加工容量。除此之外，優化換熱網絡也是促進加熱爐安全平穩運行的有效途徑，還能延長加熱爐的使用壽命。

3.4優化系統實現整體節能

優化常減壓裝置系統裝置組合，能夠有效優化冷、熱物流的匹配程度，避免“高熱低用”的搭配加大浪費，從而實現熱量資源的優化利用，降低能耗。如在煉油的生產實踐中可以將氧化瀝青裝置和常減壓裝置聯合起來使用，由氧化塔底抽出來的高溫瀝青則可以與經過常減壓裝置出來的原油進行換熱，以此來降低瀝青的溫度，升高原油的溫度，將升溫后的原油再經過瀝青焚燒爐裝置實現與爐內煙氣的換熱處理，這樣可以使原油再次升溫，就不需要再在常減壓裝置中多消耗燃料來加熱原油，以此可以達到節能降耗的目的。

3.5優化工藝操作

優化煉油企業中的常減壓裝置工藝操作也能實現節能降耗。為了達到節能的效果，一是要降低減壓塔的過汽化率，二是調節減壓塔極冷油回注量。為了避免油渣因為高溫而裂解，就需要在減壓塔中注入一定量的極冷油，這樣就可以有效降低油渣的溫度。在這一過程中，優化工藝操作，能在一定程度上調節減壓塔極冷油的回注量，提高原油的換熱終溫，從而降低在換熱過程中的能源消耗量。對于換熱器，由于換熱器中的介質鹽分往往較高，長期經過換熱過程會結成垢流于表面，會在一定程度上降低換熱效率，這就需要優化分解結垢工藝，采用化學化解或是聲波震蕩，消除結垢，提高換熱效率。

4、結語

總之，常減壓裝置能耗比較高，這是原油加工的首要工序所采用的裝置，其能耗占煉化企業總設備能耗的比重很大。因此，煉化企業必須分析能耗的因素，要加強工藝操作管理，優化常減壓裝置的節能改造，提高加熱爐熱效率、加強工藝操作水平、完善裝置系統組合，最終達到常減壓裝置節能改造的目的。

【參考文獻】

[1]董瓊，韓瑛瑛.常減壓裝置節能優化與改造[J].石油石化綠色低碳，2017，2（04）：55-60.

作者簡介：程志芳（1973—），女，高級工，從事常減壓蒸餾裝置操作工作。