炼油生产过程能量优化探讨

胡海兰（兰州石化公司研究院）

炼油生产过程能量优化探讨

胡海兰（兰州石化公司研究院）

在炼油行业微利、能源形势严峻、市场多变的情况下，如何通过优化运行和管理，不投资或少投资，在现有工艺和设备条件下实现节能降耗，已成为炼油工业的紧迫课题。文中探讨了炼油生产过程能量优化方法，提出了相关措施：全面综合优化；改进工艺过程；装置单元间的热联合；改善操作条件；提高能量转换设备的效率；蒸汽动力系统优化；加强能量回收；回收利用低温热等。

炼油：生产过程：能量优化：热进料

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.04.016

1 概述

我国国民经济发展速度很快，而能源供应紧张，有矛盾日益尖锐之势。以石油而论，原油产量的增长速度已经下降，在可以预见的时期里，估计难以大幅度上升，而对石油产品的需求却增长很快，石化产品进口量很大。在这种形势下，节能是至关重要的一项政策。

炼油生产在原油处理及石油产品生产过程中要消耗可观的一次、二次能源。经过近几年的努力，我国炼油企业能耗指标明显降低，但不少企业的能耗指标普遍高于国外同类企业，其中重要的原因是原油处理过程中的各类工艺装置及相关的各辅助系统，在设备与能量的配置上存在不合理状况。炼油厂的热能动力装置及系统、炼油工艺装置产生的工艺热、各辅助系统用热及供暖用热之间的热联合利用等方面还有很大节能潜力。本文在某炼油厂过程能量系统优化工程的基础上，重点探讨低温热综合利用、催化装置与炼油工艺装置及辅助系统的产热与用热间的综合节能措施[1]。

炼油厂内的热量温位分布很广，从常温到400℃都有，且各装置内热源、热阱的温位分布很不均衡。只在各装置内部进行换热回收，很难实现完全合理的优化匹配，因此，采用夹点技术进行能量的综合利用，优化生产过程用能，采取优化单元装置用能、热联合及低温热利用等措施，是炼油生产节能降耗的重要途径[2]。

炼油生产过程中能量优化和主要节能技术措施可以归纳为以下几类。

2 全面综合优化

全面综合优化技术的关键是要统筹安排，着眼全局，在全厂范围内考虑节能的有效性。例如气体分馏装置采用热泵可以节能，但从全局分析，利用该装置可使用低温热源的特点，使其作为回收催化裂化装置排出热的“热阱”，则节能效果更好。另外，在节能技术改造中，为降低工艺总用能、增加全系统回收能量潜力和提高部分单元设备的热转换效率，必须进行综合平衡考虑，才能取得应有的效果。例如，在工艺改造中，增加回收烟气热量的面积，可以提高加热炉的效率。但从全局考虑，通过改进工艺过程和优化换热网络，确实可以使加热炉的热负荷大幅度降低[5]，可刚经过改造的加热炉又不适应，势必又要重新改造，造成设备、资金等的浪费。

3 改进工艺过程

主要是采取新工艺、新技术和新型催化剂、溶剂、助剂等，其节能作用的本质在于减少工艺过程对能量的总需要量，减少各种能源的供入和转换与回收环节的效率损失。目前，以改进工艺过程为内容的节能措施主要有以下几方面：

（1）改进工艺和流程。主要有优化换热网络；采取联合装置进行交叉换热，取消中间冷却，尽量采取热进料；采取优化回流取热分配流程。

（2）运用新工艺、新技术。主要有常减压干式减压蒸馏；催化重整、加氢精制催化剂器外再生工艺；在溶剂回收过程中，采取多效蒸发工艺及临界回收工艺；催化裂化采取高效雾化喷嘴、提升管出口快速分离技术。

（3）采用新型催化剂、助剂。主要有：催化裂化催化剂再生采用CO助燃剂；催化重整采用双（多）金属催化剂；催化裂化采用新一代高选择性催化剂[3]。

4 装置单元间的热联合

打破装置界限，在全局范围内进行冷、热流的优化匹配，通过热联合[4]达到能量多次利用、节能降耗的目的。

（1）热联合。在确保传热温差合理性的前提下，首先用过剩热加热本装置原料。减少加热炉负荷，节约燃料；供出过剩热量作其他相邻装置的供热热源，节省燃料用量。

（2）热进料。中间产品出装置前不经冷却，直接进入下游加工装置，减少了冷却、加热两个单元过程，节能效果明显。

5 改善操作条件

改善操作条件是不需要大量投资、便于推广、效果明显的节能措施，但必须保证质量并加强管理，尽量配置先进适宜的监测调控手段。

（1）过汽化率的控制和调整。以常减压常压塔为例，过汽化率控制在2%～3%可以降低常压炉出口温度。实践证明，过汽化率提高l%可使加热炉负荷增加2%。

（2）回流比控制调整。分馏塔的回流比可以通过优选方法求得最佳值。

（3）氢油比控制调整。催化重整、加氢精制等装置实现氢油比的优化选择可节约用电。

（4）操作温度和压力的优化。分馏塔、反应器等设备的操作温度和压力优化可以减少电力或燃料消耗。

6 提高能量转换设备的效率

提高能量转换设备效率的节能措施主要包括：

（1）加热炉。炼油厂综合能耗约三分之一是通过加热炉进行转换时消耗的。因此，通过强化燃烧、改善传热、减少散热损失、加强烟气回收等措施来提高加热炉热效率是节能的重点。

（2）工艺设备。分馏塔、换热器等设备通过采用高效塔板和填料技术，应用强化传热结构和元件，达到节能降耗目的。

（3）催化裂化再生器。再生器—烟机—余热锅炉是一个能量转化系统，并且是一个功热联产的高效转换系统，包括采用烟气轮机回收再生烟气的压力能；充分利用再生烟气中CO的化学能；采取外加热器，保证焦炭燃烧热及时取出；充分利用再生烟气的显热，提高余热锅炉效率。

（4）机泵设备。应用各种调速技术，特别是变频调速技术。

7 蒸汽动力系统优化

炼油厂使用大量蒸汽，对蒸汽的生产、输送、利用和回收利用等过程采取有效的节能措施，是炼油节能的重点工作之一。包括：①提高转换效率，低供汽能耗；②分级供热，充分利用蒸汽能级；③改善用汽状况，减少蒸汽消耗；④合理使用伴热汽(或热水)，加强凝结水回收[5]。

8 加强能量回收

主要包括：①工艺过程热量回收，通过换热网络的优化来实现；②工艺过程的压力能回收，回收这部分能量的主要设备是液力涡轮机。

9 回收利用低温热

主要回收措施：①原级利用，利用方式多种多样，有预热原料、预热工业用水、用于采暖和生活供热、用于重沸器热源以及伴热等；②升级利用，通过热泵技术、吸收制冷技术和发电等措施进行回收。

炼油主要生产装置的节能改造仍然是重点，但只有充分重视公用工程系统的节能降耗，才能使炼油生产过程节能工作得到全面发展。

[1]尹清华，陈清林，华贲，等.过程系统扩产与能量综合同时优化的经济模型及其策略[J].炼油设计，2000，3O(8)：55-59．

[2]宋春敏，孙振光.催化裂化装置用能分析[J].石油与天然气化工，1998(4)．

[3]陈峻武，曹汗昌.催化裂化技术与工程[M].北京：中国石化出版社，1995．

[4]陈安民.石油化工过程节能方法和技术[M].北京：中国石化出版社，1995．

[5]中国石化总公司.SH 2600—1992石油化工企业能量平衡标准[S]．

胡海兰，1991年毕业于中国石油大学（华东），高级工程师，从事能量优化工作，E-mail:cnhhl@163.com，地址：甘肃省兰州市西固区清水街17号，730060。

2011-03-18）