煉油常減壓裝置特點及節能新技術方面的研究

楊靜云 賈芳科 楊瑞 張富安

（中石油呼和浩特石化公司 內蒙古呼和浩特 010070）

在常減壓裝置運行過程中，主要包括常壓蒸餾裝置及減壓蒸餾裝置。在煉油廠的常減壓裝置運行過程中，主要是對原油進行脫鹽和脫水處理，之后完成原油常壓蒸餾，最后進行原油減壓蒸餾處理。在常減壓裝置的整體運行中，能量消耗比較大，為了降低常減壓裝置的能源消耗情況，需要對整個裝置的運行工序進行優化和改進。

1 煉油常減壓裝置的特點

1.1 煙氣余熱回收強化

煙氣余熱回收強化是煉油常減壓裝置在運行過程中的主要特點。在煉油廠生產過程中，可以利用常減壓裝置完成煙氣余熱回收。一般情況下，可以配置兩種裝置，主要包括高溫段、低溫段空氣預熱器。在高溫段的導熱元件效率較高，低溫段使用雙向板式預熱器。在實際運行過程中，能夠發揮常減壓裝置的積極作用，內部的余熱量比較高。而相關部位的溫度要控制在安全范圍內，即在130℃以下。在設計常減壓裝置內部余熱回收系統時，需要確保其節能降耗效果［1］。

1.2 過剩空氣系數控制

對過剩空氣系數進行控制也是常減壓裝置在運行過程中的主要特點之一。在煉油廠生產期間，系統內部的過程控制系數比較低的情況下，加熱爐的燃燒效果難以達到實際煉油的具體要求，除了會對煉油工作效率產生影響之外，還會破壞生態環境。而過剩空氣系數相對較大的情況下，空氣會攜帶較多熱量散發，在這種情況下，加熱爐內部的熱強度不能達到要求，可能會對傳熱效率產生影響，影響爐管的使用壽命，并且會污染空氣［2］。在煉油廠生產環節中，利用常減壓裝置加熱爐氧含量控制系統，可以對過剩空氣系數進行有效控制，確保其在合理的范圍內。如果操作人員在火嘴點燃之后，加熱爐內部的含氧量發生變化，可以利用常減壓加熱爐完成排煙壓力控制工作，能夠對加熱爐內部空氣氣壓進行有效調節，確保火焰處在正常的燃燒狀態，保證爐溫的穩定性。在生產過程中，操作人員還可以靈活調節常減壓加熱爐煙道擋板，確保裝置運行過程中內部空氣系數保持在良好的狀態。

1.3 能源消耗大

目前，在煉油廠運行過程中，常減壓裝置消耗的能源量比較大，是煉油廠在生產過程中占生產成本30%以上的環節，也是在所有的生產環節中能源消耗量最大的環節。因此，需要根據煉油廠的具體情況，對常減壓裝置的能耗問題進行深入分析。在我國能源行業管理和優化改進的背景下，開展常減壓裝置能源消耗優化和管理工作至關重要。在常檢驗裝置使用過程中，對相應的能源消耗有明確的規定，但是不同的生產企業使用的生產工藝存在一定差別，再加上生產裝置也各不相同，導致的能源消耗問題也比較多。因此，在對常減壓裝置運行過程中的節能降耗技術進行應用時，存在難以統一的情況，在這一背景下，煉油廠必須對常減壓裝置節能降耗進行深入分析，以常減壓裝置的實際情況對能源消耗主體進行準確把握，從電力、動力、熱量等不同方面開展技術優化和改進工作，對裝置運行產生的能源消耗進行合理控制，在最大程度上降低生產成本，提高常減壓裝置的運行效益。

2 某煉油廠常減壓裝置的用能現狀

在某煉化公司運行過程中，有3套常減壓裝置，原設計的加工能力為150 萬t/a，在煉化公司快速發展的過程中，對常減壓裝置的改造也越來越完善，其加工能力能夠達到800萬t/a，之后再次進行擴能改造，裝置的實際加工能力達到900 萬t/a，是當前規模比較大的常減壓裝置。常減壓裝置改造后的綜合能耗可以大幅度下降，但在具體的運行過程中仍然存在能耗問題，因此，需要從能量轉換、能量利用及能量回收等不同角度出發分析其用能情況。

2.1 能量轉換

在能量轉換環節中，轉換效率會對裝置的整體能耗產生直接影響。裝置標定的能量轉換率為87.5%，比我國的《基準能耗》低1.5%左右，說明在能量轉換環節裝置運行仍然存在一些問題。裝置能量供入與《基準能耗》相比更高，為29.3MJ/t，但是燃料低20MJ/t，蒸汽高38.4MJ/t。這主要是因為在減壓塔抽真空用汽為10t/h，但是在裝置運行過程中，自產的0.35MPa蒸汽品質不佳，無法達到要求，使蒸汽被嚴重浪費。在能量轉換過程中，其能耗比《基準能耗》的標準高10.1MJ/t，排煙低6MMJ/t。因為在運行過程中使用熱油式空氣預熱器，排煙的溫度比較低，煙氣中的O含量為3.2%，過剩空氣系數也比較低，導致煙氣被帶走的熱量比較少，并且爐內使用的噴涂層為陶纖襯里井噴HT-1 高溫輻射涂料，導致爐壁與環境溫差在20℃以下，散熱量比較少［3］。此外，在裝置運行過程中，使用的變頻器數量比較少，部分機泵實際運行工況與設計工況存在一定偏差，導致其整體運行效率無法達到要求，會影響能量轉換環節的能耗水平。

2.2 能量利用

能量利用環節是煉油廠用能體系的核心環節，其總用能會對常減壓裝置的用能水平產生一定影響。因此，在能量利用過程中，降低工藝用能是提高常減壓裝置節能效果的關鍵措施。原油性質、蒸餾工藝等與加工方案之間的關系比較密切，原油輕度越小，拔出率越高，產品的分離精度也會不斷提升，工藝用能也在不斷增加。目前，在對工藝用能進行分析時，標定伊朗輕質原油的常壓拔出率為51.4%，比我國的《基準能耗》高16.1%。在對該煉油廠的相關數據進行計算時，裝置工藝總用能為1070.4MJ/t，高出《基準能耗》19.4MJ/t 左右，在加工國外輕質原油的工藝中屬于較高水平，主要是在運行過程中利用“初餾塔—閃蒸塔一常壓爐—常壓塔—減壓爐—減壓塔”的工藝流程，可以充分發揮節能優勢，降低工藝用能。在標定過程中，閃蒸塔塔頂的油氣流量能夠達到11t/h，直接進入常壓塔上部，能夠減少常壓爐總量大約12.7%。為了對常壓爐的能耗水平進行有效控制，在運行過程中，需要對相關的工藝流程進行有效管理［4］。

2.3 能量回收

在整套常減壓裝置運行過程中，能量回收率達到66.65%，比我國的《基準能耗》更低，說明在裝置運行過程中能量回收方面仍然存在一些問題。對整套裝置進行改造的過程中，可以利用熱回流，回流溫度在80℃以上時，能夠確保常減壓系統的熱回收率；利用減一線及減頂循環預熱空氣，可以提高加熱爐的整體效率，為10.7MJ/t，能夠節省269kg/h 燃料油；在開展初頂油氣、常頂油氣與原油深度換熱工作時，需要對塔頂的油氣低溫熱量進行有效回收，回收完成換熱后，可以確保原油溫度在110℃以上。為了有效回收常壓塔頂的油漆熱量，在開展二次改造工作時，可以增加原油和常頂油換熱器，保證在原油脫鹽之前換熱流程為6 路。改造完成后，脫鹽的原油溫度提升2～3℃，回收的熱量增加4.96MJ/t，能夠降低0.1kg 標油/t。除此之外，對高效換熱器具有較強的節能環保效果，對常減壓裝置進行改造后，主要設計46臺換熱設備，設備為雙弓板結構，將加油換熱器管束改造成螺旋管，可以在一定程度上確保傳熱效益。在標定過程中，常二中取熱量達到43.6%，超出設計值，而減二中回流達到54%［5］。

3 煉油常減壓裝置的節能新技術應用要點

3.1 升級減壓分餾塔

對減壓分餾塔進行升級，實現二塔合一是對常減壓裝置能源消耗進行合理控制的重要手段。企業可以優化升級減壓分餾塔，降低能源消耗。在具體的升級改造過程中，可以利用抽真空系統對減壓分餾塔的蒸汽量進行控制，利用這種技術，可以提高設備的整體運行效率，一般情況下，在設備運行后可以獲取突出的應用效果，在減壓分餾塔升級改造后，能夠大大減少蒸汽噴射氣噴出的蒸汽量。為了確保設備能夠正常穩定運行，可以利用溴化鋰冷卻水系統進行改造，在生產出12℃的低溫水時，可以保證減壓分餾塔在運行時氣部冷凝環節處于低壓狀態，減少壓縮機的用氣量。除此之外，企業需要利用二合一爐替代其他傳統加熱爐，主要是因為二合一爐有兩個爐膛，在兩個爐膛內加熱，可以完成減壓爐加熱工作，并且能夠同步進行常壓爐添加作業。減壓爐在運行過程中，熱量會被傳送到減壓爐內，完成加熱工作后，熱量被送出，這種加熱爐也被稱為純輻射加熱爐。在利用這種加熱爐后，可以降低投入，有效應用傳熱溫差是對加熱爐散熱損耗進行控制的重要措施，可以確保其滿足煉油過程的加熱效率需求。

3.2 應用熱媒水系統

對熱煤水系統進行應用也是降低常減壓裝置在運行過程中能耗水平的重要措施。在熱媒水系統進行應用時，使用除鹽水進行加熱除氧工作，可以提高常減壓裝置低溫余熱回收利用的效果。在實際操作中，需要保證循環溫度為60～110℃，在設備的運行過程中，熱媒水通過熱泵產出水蒸氣后，利用除鹽水完成加熱除氧工作，保證對常減壓裝置的低溫余熱進行有效利用。通過溴化鋰生產冷卻水，吸收剩余的低溫熱未被熱媒水回收利用，工作人員需要再利用除鹽水完成再次回收。人員需要保持除鹽水應用過程中的溫度，將溫度維持在140℃，完成除氧器除氧工作，需要注意，常減壓裝置在運行中會消耗除鹽水，而剩余的除鹽水可以直接送到鍋爐房進行加熱，能夠產生水蒸氣。通過這種方式，可以對加熱爐的低溫余熱進行有效回收，對提高能源綜合利用效率具有積極作用。

3.3 降低燃料消耗

在常減壓裝置運行過程中，燃料消耗是能量消耗中占據比例最大的部分，在節能降耗管理過程中，為了降低燃料消耗量，需要對常減壓裝置的節能降耗技術進行充分應用，才能有效控制生產成本，一般可以采取以下方法。

第一，在生產工作到達分流環節時，操作人員需要利用中段取熱方法對產品進行冷卻之后將其抽出。在這一過程中，對取熱比例進行科學設計至關重要。根據相應的研究發現，中段回流環節轉移到抽出段下之后，取熱相對溫度偏高，能夠加強產品質量控制工作，同時能夠保證中段回流的取熱量。

第二，需要降低夾點的熱量傳遞情況。在操作過程中，可以合理調整夾點吸熱情況，上半部分不宜使用冷公用工程，下半部分最好不使用熱公用工程時，可以建設合成網絡，減少溫差分配不均的問題，確保能量能夠循環利用。

第三，常減壓裝置的高溫部位相對較多，整個裝置的高溫渣油、蠟油與低溫原油進行換熱工作，在換熱時，無法保證系統內的保溫效果，會導致超電壓裝置出現熱量損失，從而影響系統的整體熱量利用效率。因此，工作人員需要對運行現場進行管理和檢查，加強傳熱裝置維護工作，確保該裝置的保溫狀態未定。此外，企業可以對新型保溫材料進行應用，提升傳熱裝置整體性能，提高傳熱的整體表現效果，方便對形機泵、閥門、管線等設備進行有效的保溫處理。

第四，企業需要對加熱爐的冷介質進行全面管理，防止冷介質中存在無效加熱情況而導致瓦斯浪費。還可以對現有的工藝流程進行優化，可以利用軟件模擬計算技術消除在傳熱裝置安裝運行過程中存在的問題［6］。

3.4 利用新技術提高加熱爐效率

為了提高常減壓裝置的綜合效益，保證加熱爐的工作效率，需要對新技術進行利用。在煉油廠運行過程中的關鍵設備是加熱爐，加熱爐的能量消耗在一定程度上會對煉油廠的綜合能量損耗產生直接影響。因此，加熱爐具有巨大的節能潛力。在具體的操作過程中，提升加熱爐的工作效率，有利于實現節能降耗目標。

第一，可以對原油獨立換熱流程和常規煙氣與熱進行轉化。主要措施是通過加熱自用式燃燒空氣完成轉化工作，這種轉化方式可以使加熱爐直接對煙氣和的冷流原油進行轉化。這一流程的最突出優勢是將最初的氣體交換熱量改換成氣液交換熱量，能夠提高換熱器余熱回收系統的優化匹配效果。在某煉油廠運行過程中，該裝置在流程改造之后，加熱爐的平均效率已經上升到80%。

第二，需要對加熱爐的煙氣能量回收進行優化和改進。降低排煙熱損失的主要方法是利用排管式空氣預熱器實現。在設備運行過程中，熱管本身處于封閉狀態，管內充滿除熱介質，而管外有齒片，利用介質的冷凝和蒸發，可以確保空氣和煙氣高效換熱，最大負荷為5MW，能夠有效提高加熱爐的整體工作效率，從而降低常減壓裝置的能耗水平。

4 結語

總而言之，在我國煉油廠的發展過程中，常減壓裝置具有巨大的節能降耗潛力，煉油廠需要根據具體情況對常減壓裝置進行優化改造，保證裝置的節能效果。此外，需要改進生產設備，提高系統優化效果，對工藝流程進行調整等，在最大程度上提高加熱爐的整體效率，能夠降低常減壓裝置的能源消耗量。同時，這對提升煉油廠的可持續發展水平也有積極意義。