煉油裝置節(jié)能降耗措施探討

張超 胡永宏 齊永亮 吳瓊

摘 ?????要： 某石化企業(yè)1.0×10⁷?t·a^-1煉油工程項(xiàng)目采用全加氫型工藝流程，煉油工程包括23套主體生產(chǎn)裝置以及一些配套工程。介紹了該企業(yè)裝置的能耗情況，并與大連石化進(jìn)行對(duì)比分析，針對(duì)對(duì)比結(jié)果，在設(shè)備優(yōu)化改造上，如無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、葉輪切削和潤(rùn)滑油站的運(yùn)行，在工藝調(diào)整和優(yōu)化上，如換熱流程、反沖洗過濾器和變頻調(diào)節(jié)，以及環(huán)保節(jié)能措施應(yīng)用，說明了這類節(jié)能降耗技術(shù)的可行性以及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān) ?鍵 ?詞：煉油裝置； 節(jié)能降耗； 設(shè)備優(yōu)化； 工藝調(diào)整

中圖分類號(hào)：TQ06 ????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ????文章編號(hào)： 1004-0935（2024）05-0742-04

隨著能源消耗增加以及化石燃料的枯竭^[1]，石油企業(yè)作為國(guó)有經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，有責(zé)任貫徹新發(fā)展理念，堅(jiān)持“綠色低碳”，節(jié)能降耗^[2]。對(duì)于煉油裝置的節(jié)能減耗，任剛^[3]介紹了煉油設(shè)備運(yùn)行方面的一些節(jié)能技術(shù)以及實(shí)例。高曉玲^[4]介紹了天津石化煉化裝置低壓蒸汽平衡和中亞蒸汽管網(wǎng)存在的問題，通過工藝改進(jìn)解決了主要問題。金秋^[5]介紹了廣州石化加氫裝置通過變頻器改造，節(jié)約了可觀的電耗。宮首超^[6]介紹通過低溫?zé)崂谩p溫減壓的能量回收以及新型保溫材料的應(yīng)用這些節(jié)能措施，使某企業(yè)煉化能耗明顯下降。于洋洋等^[7]介紹了浙石化柴油加氫裝置在電、燃料氣等在設(shè)計(jì)上做的節(jié)能優(yōu)化，有效降低了裝置電耗、燃料氣消耗以及除鹽水等消耗量。彭國(guó)峰^[8]介紹了通過對(duì)四川石化的汽提操作參數(shù)優(yōu)化，降低了該企業(yè)硫磺回收聯(lián)合裝置能耗。李繼翔^[9]介紹了青島煉化催化裂化裝置在操作優(yōu)化調(diào)整實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)加工能耗的降低。劉榮^[10]介紹了上海石化渣油加氫裝置通過新氫壓縮機(jī)新增HydroCOM氣量無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)等措施，改善了該企業(yè)渣油加氫裝置高能耗的問題。

某石化企業(yè)在投產(chǎn)準(zhǔn)備階段和投產(chǎn)期間，針對(duì)節(jié)能減耗方面，采取了一系列措施，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了該石化企業(yè)煉油裝置的基本能耗情況以及在煉油工程項(xiàng)目中的設(shè)備優(yōu)化和改造以及工藝調(diào)整和優(yōu)化，予以分析討論，從而得出一些普適性的行業(yè)降耗節(jié)能方案。

1 ?某企業(yè)煉油裝置能耗分析

某石化企業(yè)1?000×10⁴?t/a煉油工程項(xiàng)目，采用全加氫型工藝流程，主要工藝技術(shù)從美國(guó)UOP公司、DOW化學(xué)等公司引進(jìn)。主要生產(chǎn)裝置包括：常減壓蒸餾、重油催化裂化、渣油加氫脫硫、蠟油加氫裂化、柴油加氫精制、柴油加氫改質(zhì)、連續(xù)重整、氣體分餾、聚丙烯、汽油精制、汽油加氫脫硫、輕石腦油異構(gòu)化、MTBE、航煤加氫精制、硫磺回收、輕汽油醚化、制氫、氫氣回收等23套主體生產(chǎn)裝置，以及公用工程、罐區(qū)、碼頭及碼頭庫(kù)區(qū)、鐵路專用線、100×10⁴?m³原油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)等配套工程，該工程于2010年9月開始投產(chǎn)。該企業(yè)2022年第一季度總耗電257?541?009?kW·h，其中外購(gòu)電235?914?646 kW·h，自發(fā)電16?080?000 kW·h，2021年第一季度總耗電251?994?646 kW·h，同比增加了5?546?363 kW·h，這兩年第一季度各部門耗電情況如圖1所示。

其中，動(dòng)力單元占比21%，煉油裝置占比57%，非煉油裝置17%，生產(chǎn)輔助占比5%，能耗主要發(fā)生在石油煉化和提供動(dòng)力上。

取2023年3月該廠的各裝置耗電量和加工量作為研究對(duì)象，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表格數(shù)據(jù)可計(jì)算該企業(yè)電單耗值，與大連西太平洋石油化工有限公司（以下簡(jiǎn)稱大連西太）各裝置電單耗的對(duì)比如圖2所示，該企業(yè)在常減壓、催化、氣分、蠟柴油及渣油加氫、連續(xù)重整、聚丙烯、儲(chǔ)運(yùn)及動(dòng)力系統(tǒng)電耗均高于大連西太。

因而對(duì)該企業(yè)電單耗大于大連西太的裝置進(jìn)行專項(xiàng)分析，在常減壓裝置上，發(fā)現(xiàn)大部分泵機(jī)效率在75%～80%相較于大連西太低了10%，導(dǎo)致電單耗高約4.5?kW·h/t，相比高了87%；在催化裂化裝置上，是由于設(shè)計(jì)兩器壓力低從而讓產(chǎn)品收率高，設(shè)計(jì)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)壓力高有利于催化富氣吸收效率，產(chǎn)品分離精度高，導(dǎo)致電單耗高約5.2?kW·h/t，相比高了14%；在氣體分餾裝置上，該企業(yè)脫丙烷塔回流比3.0、丙烯塔回流比21，而大連西太脫丙烷塔回流比2.0、丙烯塔回流比16，停用脫戊烷塔，從而在電單耗高約3.2?kW·h/t，相比高了27%；在蠟油加氫裝置上，該企業(yè)蠟油新氫機(jī)二開一備，而大連西太的蠟油加氫裝置與柴油加氫共用1臺(tái)新氫機(jī)和貧胺液泵，導(dǎo)致電單耗高約3.1?kW·h/t，相比高了6%；在柴油加氫裝置上，該企業(yè)啟運(yùn)新氫壓縮機(jī)，而大連西太使用的補(bǔ)充氫是加氫裂化和重油加氫裝置排放的廢氫，導(dǎo)致電單耗高約5.85?kW·h/t，相比高了76%；渣油加氫裝置上，該企業(yè)相比于大連西太高壓設(shè)備功率大，原料泵及新氫機(jī)電耗高，導(dǎo)致電單耗高約9.8?kW·h/t，相比高了26%。芳烴抽提相較于大連西太的單苯抽提，增加一個(gè)甲苯塔組成雙苯抽提工藝，導(dǎo)致電單耗多了一個(gè)甲苯塔的電耗（包括2臺(tái)塔頂空冷，3臺(tái)產(chǎn)品空冷，1臺(tái)回流泵，1臺(tái)塔底泵），高了5.85?kW·h/t，相比高了53%；聚丙烯該企業(yè)用的是氣相流化床工藝，聚丙烯擠壓造粒機(jī)是熱油通過電加熱熔融粉料，而大連西太的聚丙烯裝置采用環(huán)管工藝，通過蒸汽加熱，導(dǎo)致電單耗高約5.85?kW·h/t，相比高了76%。

2 ?煉油裝置節(jié)能降耗策略

2.1 ?設(shè)備優(yōu)化和改造

2.1.1 ?無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在煉油企業(yè)中，加氫裝置往復(fù)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)的主要方式是旁通返回調(diào)節(jié)，即當(dāng)裝置耗氫量小于機(jī)組的壓縮量時(shí)，多余氫氣由壓縮機(jī)出口通過返回線回到壓縮機(jī)入口。該調(diào)節(jié)方式安全性較差、經(jīng)濟(jì)性也不夠，能耗會(huì)產(chǎn)生較大浪費(fèi)。而使用HydroCOM無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，能減少壓縮機(jī)的氣量負(fù)荷，在做到降低壓縮機(jī)電耗的同時(shí)能較大地減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

該煉化企業(yè)加氫裝置有3臺(tái)新氫壓縮機(jī)，正常是二開一備，壓縮機(jī)主電機(jī)型號(hào)為TAW1800-?18/3250WTHF1，工作的兩臺(tái)電機(jī)采用HydroCOM無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和逐級(jí)返回進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)，使用HydroCOM無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機(jī)組每年每臺(tái)大約節(jié)省600多萬元，而每年柴油精制和加氫裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行帶賀爾碧格無級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓縮機(jī)10個(gè)月以上，全年將可增效504萬元。

2.1.2 ?葉輪切削

在對(duì)該石化企業(yè)常減壓裝置分析中發(fā)現(xiàn)，機(jī)泵效率普遍偏低，原因是在泵機(jī)的選型上，采用了偏大的方式以讓泵機(jī)能正常滿足需要，但在一定程度上導(dǎo)致了泵機(jī)的揚(yáng)程過剩，從而造成電耗的浪費(fèi)。對(duì)于這種情況，采用的方法大多為葉輪切削、抽級(jí)或者更換。該企業(yè)將精制分餾塔頂回流泵葉輪、蠟油加氫裂化分餾塔頂回流泵葉輪、渣油加氫分餾塔頂液出裝置泵葉輪和分餾塔頂水相出口泵葉輪均切削了20?mm左右，節(jié)約耗電量約為16.6?kW·h。

2.1.3 ?潤(rùn)滑油站的運(yùn)行

該石化企業(yè)裝置的大型備用機(jī)泵，都配有專用潤(rùn)滑油站，而且油站的螺桿泵連續(xù)運(yùn)行，時(shí)刻為大型機(jī)泵提供潤(rùn)滑油，經(jīng)裝置大檢修期間的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這些潤(rùn)滑油站不必要連續(xù)運(yùn)行，也能保證機(jī)泵正常備用。經(jīng)計(jì)算，該裝置有1臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的電機(jī)和機(jī)體共配有2個(gè)油站，1臺(tái)高壓胺液泵配有1個(gè)油站，1臺(tái)高壓進(jìn)料泵配有1個(gè)油站，潤(rùn)滑油泵運(yùn)行總功率達(dá)20.5?kW，改進(jìn)前它們都是連續(xù)運(yùn)行，年耗電量達(dá)179?580?kW·h，按0.5元/kW·h計(jì)算，則需費(fèi)用為89?790元人民幣。后經(jīng)實(shí)驗(yàn)，各備機(jī)油站改為間歇運(yùn)行，每周運(yùn)行兩小時(shí)即可，其他時(shí)間則停油泵，定期巡檢觀察，前2個(gè)月每月分析1次潤(rùn)滑油質(zhì)量，若無影響，則將油泵間歇運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)至10天1次，油品分析時(shí)間延長(zhǎng)至3個(gè)月一分析，觀察是否有影響。對(duì)比三種情況，耗電量和費(fèi)用結(jié)果如表2所示。

通過對(duì)比，油站間歇運(yùn)行，在保證機(jī)組正常備用的前提下，也能極大地節(jié)省電耗，為企業(yè)減少不必要的支出。現(xiàn)已在全公司推行此項(xiàng)目，節(jié)約費(fèi)用已高達(dá)80萬元。

2.2 ?工藝調(diào)整和優(yōu)化

2.2.1 ?換熱流程

該石化企業(yè)裝置換熱設(shè)備，熱高分氣-混氫共2臺(tái)，反應(yīng)餾出物-原料油1臺(tái)，反應(yīng)餾出物-混氫2臺(tái)，熱高分氣-原料油1臺(tái)，熱高分氣-低分油1臺(tái)。氫氣、原料油分別與反應(yīng)餾出物、熱高分氣換熱，原料油與氫氣分別設(shè)置流控，流程復(fù)雜，換熱器臺(tái)數(shù)較多。在通過運(yùn)用高效換熱器，精心調(diào)整換熱流程，充分利用加氫反應(yīng)放出熱量來加熱原料油，利用分餾塔底油來加熱原料油，減少換熱器副線流量，減少燃料氣消耗，在最佳狀態(tài)下，能節(jié)省燃料氣約800?Nm³/h。

2.2.2??反沖洗過濾器

該石化企業(yè)加氫裝置采用反沖洗過濾器來過濾原料油中大于20?μm的雜質(zhì)，但最初的設(shè)計(jì)是采用氮?dú)庾鳛榉礇_洗的氣源，消耗氮?dú)饧s2?000 Nm³/h，這部分氮?dú)膺M(jìn)入火炬系統(tǒng)，無法回收，增加火炬系統(tǒng)處理的難度。這也使得空分空壓裝置的壓縮機(jī)供氣能耗增大。后經(jīng)改進(jìn)，采用燃料氣替代氮?dú)庾鳛榉礇_洗氣源，燃料氣進(jìn)入火炬系統(tǒng)的氣柜后，能被回收利用，全廠能耗大大降低。

2.2.3??變頻調(diào)節(jié)

該石化企業(yè)渣油加氫裝置以沙輕、沙中（1∶1）混合原油的經(jīng)常減壓裝置的減壓塔產(chǎn)生熱蠟和熱渣和罐區(qū)的冷蠟和冷渣，渣油（69％）和重蠟油（31％）為原料，經(jīng)過反應(yīng)器反應(yīng)后進(jìn)入熱高分分離器，氣相經(jīng)過E106-107-108-109進(jìn)行換熱冷卻至120?℃后經(jīng)過8臺(tái)高壓空冷冷卻至53?℃左右。同樣的熱低分氣也是需要2臺(tái)空冷冷卻至53?℃左右，裝置的汽提塔頂氣，分餾塔頂氣，柴油出裝置都是需要通過空冷的冷卻效果。該加氫裝置大量采用變頻調(diào)節(jié)的空冷器，減少工頻電機(jī)的使用，能使空冷的耗電量減少30%以上。不僅能降低電耗和水耗，同時(shí)也降低了工作人員在裝置處理量和環(huán)境溫度變化帶來的工作強(qiáng)度，并減少現(xiàn)場(chǎng)啟停空冷器的次數(shù)從而保證設(shè)備的安全長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2.3 ?環(huán)保節(jié)能措施應(yīng)用

現(xiàn)代裝置逐漸大型化，雨污分流任務(wù)也逐漸加大，而該裝置區(qū)占地近30?000?m²，在多雨時(shí)節(jié)，為了避免裝置積水過深，雨水會(huì)經(jīng)裝置機(jī)泵旁的地溝、地漏進(jìn)入含油污水池，而含油污水需要經(jīng)污水處理廠處理合格后才能外送，這無形中增加了企業(yè)污水處理成本。

該煉油裝置在分餾泵區(qū)、高壓胺液泵、原料油泵、密封沖洗柴油泵、注水泵、磷酸鹽撬塊，儀表高壓注油泵等處增加小圍堰，如圖4所示。

小圍堰上設(shè)有閘口，且平時(shí)關(guān)閉，如遇突降大雨，則雨水大部分在裝置大圍堰和小圍堰之間匯集，經(jīng)雨水井進(jìn)入雨水池，不會(huì)被污染，可隨時(shí)外排。而小圍堰內(nèi)部的雨水則經(jīng)地漏進(jìn)入含油污水池。若雨水不能及時(shí)從雨水井排出，則會(huì)漫過小圍堰，從地漏進(jìn)入含油污水，避免裝置內(nèi)雨水滯留液位過高，威脅正常運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，如圖5雨污分流圖所示。

經(jīng)估算，在強(qiáng)降雨天氣，每天可減少外送含油污水量近400?t，按1?t污水處理費(fèi)8元計(jì)算，一天可減少污水處理費(fèi)用約3?000元，這對(duì)于在多雨地帶的煉化裝置，節(jié)能效果還是很明顯的。

3??結(jié)束語

節(jié)能減耗是國(guó)策，也是煉油企業(yè)增加與同行企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)展望，未來的發(fā)展方向，包括更加智能化和可持續(xù)化的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，以及制定更加嚴(yán)格的節(jié)能政策和法規(guī)，促進(jìn)煉油裝置的可持續(xù)發(fā)展。該企業(yè)提出了設(shè)備設(shè)施以及工藝技術(shù)的一些改進(jìn)方案，用實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了可行性，達(dá)成了一定的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)實(shí)施成果的評(píng)估和分析，總結(jié)節(jié)能降耗工作的經(jīng)驗(yàn)和效果，為其他煉油裝置的節(jié)能工作提供借鑒和參考。

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Discussion on Energy Saving and Consumption

Reduction Measures for Oil Refining Units

ZHANG Chao， HU Yonghong， QI Yongliang， WU Qiong

（PetroChina Guangxi Petrochemical Branch， Qinzhou Guangxi 535020，?China）

Abstract：?The 1.0× 10⁷?t·a^-1?oil refining project of a petrochemical enterprise adopts full hydrogenation process， and the oil refining project includes 23 sets of main production units and some supporting projects. In this paper， the energy consumption of the enterprise's units was described， and it was compared with Dalian petrochemical company. In response to the comparative results， the feasibility and economic benefits of such energy-saving and consumption-reduction technologies were illustrated in terms of equipment optimization and modification， such as the operation of the induction gas volume adjustment system， impeller cutting and lubricating oil station， in terms of process adjustment and optimization， such as the heat exchange process， the backwashing filters and the frequency conversion adjustment， and in terms of application of environmental protection and energy-saving measures.

Key words：?Refinery unit; Energy saving and consumption reduction; Equipment optimization; Process adjustment

收稿日期： 2023-09-05

作者簡(jiǎn)介： 張超（1988-），男，廣西省欽州市人，助理工程師，2012年畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)，研究方向：渣油加氫脫硫。