常減壓蒸餾裝置節(jié)能降耗優(yōu)化措施

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摘要:石油煉制行業(yè)具有高能耗的特點(diǎn)，而加工能耗所產(chǎn)生的生產(chǎn)成本在煉廠總成本中占比僅次于原油采購(gòu)支出。因此，通過降低裝置生產(chǎn)能耗對(duì)于提高煉廠效益具有重要意義。本文以煉廠常減壓蒸餾裝置為討論對(duì)象，重點(diǎn)介紹了包括優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)、采用高效設(shè)備、先進(jìn)余熱回收技術(shù)及裝置間高效聯(lián)合等節(jié)約電能、回收熱能及水資源措施，以期為地方中小煉廠降低能耗、提高效益提供有益參考。

關(guān)鍵詞:高能耗;煉廠;常減壓蒸餾;節(jié)能措施

石油煉制產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最為重要的一環(huán)，高能耗的產(chǎn)業(yè)特色一直嚴(yán)重制約著煉油廠的盈利能力，而產(chǎn)品單一、市場(chǎng)飽和、產(chǎn)能過剩等風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇了地方中小煉油廠的發(fā)展危機(jī)［1－2］。因此通過優(yōu)化裝置生產(chǎn)工藝，降低裝置生產(chǎn)能耗成為煉廠轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。本文選取煉廠中必不可少且能耗最大(約占全廠總能耗的20%～30%［3］)的常減壓蒸餾裝置為研究對(duì)象，分別從熱能、電能及水資源三方面探討相關(guān)的節(jié)能降耗技術(shù)，為控制煉廠生產(chǎn)成本、提高企業(yè)效益提供有益借鑒。

1常減壓裝置熱能的有效節(jié)能

1.1合理布局換熱網(wǎng)絡(luò)

以典型的一脫－兩爐－三塔原油加工方案(原油加工流程為:電脫鹽－初餾塔－常壓爐－常壓塔－減壓爐－加壓塔)為例，根據(jù)原油進(jìn)裝置的換熱情況，通?？蓪⒊p壓裝置劃分為三級(jí)換熱網(wǎng)絡(luò)。其中原油進(jìn)電脫鹽罐前為I級(jí)換熱，電脫鹽罐到初餾塔間原油的換熱為II級(jí)換熱，初餾塔塔底油進(jìn)常壓爐前的換熱為III級(jí)換熱。原油I級(jí)換熱終溫直接影響原油脫鹽效果，原油III級(jí)換熱終溫直接影響燃料氣的消耗情況。因此合理布局換熱網(wǎng)絡(luò)不僅利于裝置操作，同時(shí)通過提高原油進(jìn)加熱爐終溫能實(shí)現(xiàn)大幅降低燃料消耗。夾點(diǎn)技術(shù)［4－5］為合理設(shè)計(jì)布局換熱網(wǎng)絡(luò)提供了有效途徑。根據(jù)冷熱流股間的物性參數(shù)合理確定夾點(diǎn)位置，遵循夾點(diǎn)之上冷流股不設(shè)冷公用工程，夾點(diǎn)之下熱流股不設(shè)熱公用工程及不跨夾點(diǎn)傳熱三個(gè)原則，實(shí)現(xiàn)最小傳熱溫差下的合理利用熱源。最后結(jié)合換熱設(shè)備的實(shí)際情況，對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，設(shè)計(jì)出能量回收最大化、設(shè)備投資最小化的最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)。

1.2提高加熱爐熱效率

作為常減壓蒸餾裝置的核心設(shè)備之一，加熱爐能耗約占整個(gè)裝置的82%～92%［6］。因此提高加熱爐熱效率，減少燃料消耗是常減壓裝置節(jié)能降耗的重要一環(huán)。以燕山石化常減壓裝置加熱爐改造項(xiàng)目為例［7］，其常壓爐熱效率由80.19%提高到了89.20%，減壓爐熱效率由80.03%提高到了87.50%，大幅降低了裝置能耗。目前提高加熱爐熱效率的途徑主要有以下幾點(diǎn):(1)嚴(yán)格控制加熱爐中過剩空氣系數(shù)，加熱爐中過?？諝庀禂?shù)過高會(huì)造成排煙量增大，通過煙氣損失的熱量增大，此外過高的氧含量會(huì)造成爐管氧化加劇，影響使用壽命。而當(dāng)過?？諝庀禂?shù)過低時(shí)會(huì)造成燃料燃燒不充分、不均勻。(2)采用先進(jìn)涂漆和保溫材料，降低爐壁外溫以減少散熱損失。(3)設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)，控制排煙溫度。過高的排煙溫度會(huì)造成大量熱損失，過低的排煙溫度又會(huì)造成煙囪的露點(diǎn)腐蝕。煙氣余熱回收系統(tǒng)的設(shè)置可有效解決上述問題。目前主要通過煙氣－空氣換熱、煙氣－低溫?zé)崴畵Q熱等手段實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收。(4)采用高效燃燒器和爐管吹灰設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃料的充分燃燒和有效傳熱。

1.3低溫余熱回收技術(shù)

常減壓裝置中存在大量溫位介于100～150℃間的低溫?zé)嵩粗苯舆M(jìn)空氣冷卻器或水冷器。一方面，造成了低溫余熱資源的浪費(fèi)。另一方面，增大了裝置內(nèi)電能或循環(huán)水的用量。因此回收裝置內(nèi)的低溫余熱資源對(duì)于整個(gè)裝置的節(jié)能降耗具有重要意義。當(dāng)前具有代表性的低溫余熱回收方法主要有以下幾點(diǎn):(1)上下游車間深度聯(lián)合，通過物料的熱直供，實(shí)現(xiàn)上游車間冷公用工程和下游車間熱公用工程能耗的大幅降低。如石腦油直供汽油重整裝置、柴油直供柴油加氫改質(zhì)裝置、蠟油直供催化裝置、渣油直供延遲焦化裝置等。(2)熱媒水技術(shù)，建立熱水站并以低溫?zé)崴疄槊浇榻y(tǒng)一回收裝置內(nèi)低溫余熱資源，取熱后的熱水可供裝置伴熱、罐區(qū)伴熱、辦公樓取暖等。(3)低溫余熱發(fā)電技術(shù)［8－9］，該技術(shù)核心在于低沸點(diǎn)有機(jī)物所做的朗肯循環(huán)(ORC)，通過低沸點(diǎn)有機(jī)物的吸熱膨脹、蒸汽做功冷凝實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為電能。以茂名石化低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目為例［9］，原工藝為140℃柴油經(jīng)空冷降溫后外送，改造后的工藝為140℃柴油經(jīng)ORC余熱發(fā)電機(jī)組后降至62℃返回空冷。改造后實(shí)現(xiàn)年發(fā)電1.452×107kW•h－1，裝置節(jié)能443.03MJ/t。

2常減壓裝置電能的有效節(jié)能

以機(jī)泵為代表的流體輸送設(shè)備是裝置正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一，其電能消耗同樣占據(jù)了裝置總能耗較大部分。由于機(jī)泵選型、原料性質(zhì)或裝置加工量的調(diào)整，機(jī)泵流量、揚(yáng)程偏大的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用對(duì)降低常減壓蒸餾裝置能耗具有重要意義。當(dāng)前機(jī)泵節(jié)電技術(shù)主要有以下兩點(diǎn):(1)選用高效變頻機(jī)泵，根據(jù)裝置負(fù)荷合理調(diào)整電機(jī)頻率;(2)合理選用換熱器及布置管線，控制好物料在換熱及輸送過程中的壓降，減少動(dòng)能消耗。

3常減壓裝置水資源的有效節(jié)能

常減壓蒸餾裝置中主要有電脫鹽注水、冷卻用水、塔內(nèi)汽提蒸汽、加熱爐霧化蒸汽、減壓塔蒸汽抽真空等消耗水資源。針對(duì)裝置內(nèi)水資源的節(jié)能，主要可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮:(1)工藝上采用干式操作，降低汽提蒸汽注入量;(2)采用燃料氣取代燃料油作為加熱爐燃料，減少霧化蒸汽用量;(3)采用液環(huán)真空泵取代蒸汽抽真空;(4)常減壓裝置同其它裝置高效聯(lián)合。如常減壓－硫酸裝置聯(lián)合，將常減壓裝置產(chǎn)生的酸性水送至硫酸裝置酸性水汽提，汽提后的凈化送返回常減壓裝置供電脫鹽注水使用;(5)裝置內(nèi)各伴熱站、蒸汽分液罐底部的高品質(zhì)凝結(jié)水可統(tǒng)一回收利用。

4結(jié)語

常減壓蒸餾裝置是石油加工過程中不可或缺的第一道工序，也是煉廠各裝置中能耗最大的部分，其節(jié)能降耗對(duì)于降低原油加工成本，增加煉廠效益具有重要意義。因此，通過上文可知，常減壓裝置可從優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、選用高效設(shè)備、加強(qiáng)裝置間聯(lián)合等方面入手，實(shí)現(xiàn)熱能、電能及水資源能耗的有效降低。此外，相關(guān)技術(shù)對(duì)于煉廠其它裝置的節(jié)能降耗具有借鑒意義。

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作者：郭忠森 單位：盤錦浩業(yè)化工有限公司