石油化工节能之关键技术

魏 寿 彭

（北京化工大学， 北京 100029）

专家论坛

石油化工节能之关键技术

魏 寿 彭

（北京化工大学， 北京 100029）

讨论了石油化工节能之关键技术，主要涉及装置规模与节能，原料路线与节能，技术路线与节能，设备选型与节能，以及余热回收与节能等重大节能之技术措施。还讨论了化工热力学与节能和化工系统工程与节能等重大理论问题在石油化工节能中的应用。

石油化工节能； 石油化工生产过程； 化工热力学； 化工系统工程

化学工业是用化学变化的方法将原料转化成产品的工业。石油化学工业是化学工业的一个重要分支。狭义的石油化学工业是指将石油转化成汽油，煤油，柴油，润滑油和化工原料，再将烃类（轻烃，石脑油，轻柴油和重油，渣油等）转化成“三烯”（乙烯，丙烯和丁二烯），“三苯”（苯，甲苯和二甲苯），再进一步转化成合成树脂（塑料），合成纤维和合成橡胶的工业。广义的石油化学工业则包括传统的无机化工，有机化工，新兴的精细化工，新材料化工，生物化工，现代煤化工和天然气化工[1]。

生产石油化工产品的核心技术是化学反应，而原料和产物的提纯和分离也是必不可少的步骤。生产石油化工产品的化学反应大多在高温下进行，原料需要加热，产物需要冷却，为了工艺过程的需要，也为了节能，必须进行加热，冷却，蒸发，冷凝，换热等操作。此外，为了保证生产的连续进行，必须使用机，泵输送流体。显然，有了反应设备，分离设备，换热和设备和流体输送设备即可组织石油化工产品的生产[2]。

为了使石油化工产品生产过程运行在最佳状态，以其获得最大经济效益，使其成本最小化，降低单位产品的物耗和能耗最为关键[3]。这其中，反应过程和分离过程不但直接影响物耗，也影响能耗，而换热过程和流体输送过程则直接影响能耗。因此，研究反应过程，分离过程，换热过程和流体输送过程的规律，至关重要。理论研究表明：流体输送过程为动量传递过程，换热过程为动量传递过程和能量传递过程，分离过程为动量传递过程，能量传递过程和质量传递过程，而反应过程即包括动量传递过程，能量传递过程和质量传递过程，也包括化学反应过程。所以，研究动量传递过程，能量传递过程，质量传递过程和化学反应过程的规律，即“三传一反” 的规律，对确保石油化工产品生产过程运行在最佳状态具有重要意义[2]。

石油化工产品生产过程的节能，即可在理论指导下进行，也可凭经验进行；即可定性地加以论述，也可定量地加以计算。下面，将对石油化工节能之关键技术加以论述。

1 定性的石油化工节能技术

1.1 装置规模与节能[4,5]

随着科学技术的发展，高新科技的采用，石油化工生产装置规模的不断扩大，“装置规模越大，能耗越低”早已成为不争的事实。

以乙烯生产为例，20世纪70年代，我国第一套引进的30 万t/a乙烯装置在北京燕山石化建成投产，第一套引进的11.5 万t/a乙烯装置在上海建成投产。这在当时条件下，其规模还是可以接受的。其后，随着“改革开放”的进行，引进规模的扩大，引进装置的规模也越来越大。原有装置则不断进行“扩能改造”。进入新世纪后，杨子巴斯夫60 万t/a（2005年），福建80 万t/a（2005年），稍后，茂名（2006年）独山子（2009年）天津（2010年）镇海（2010年）百万吨/年级乙烯装置相继投产，各大型乙烯装置也经新一轮改造扩能到60～80 万t/a规模。其中，抚顺乙烯扩能到100 万t/a的装置也将于年内投产。

以天津乙烯为例，由于采用新工艺和新技术，乙烯综合能耗仅为580 kg标油/t，已达到国际先进水平。另据全球领先的基准评比公司Solomon发布的全球乙烯装置绩效评价结果，上海赛科2010年已扩建到109百万t/a级的乙烯装置能耗水平在全球108套乙烯装置中名列第二。

不过，就整体水平而言，我国乙烯与国际先进水平相比，还存在一定差距。例如，在装置规模方面，世界最大的乙烯生产联合体Jam石油化工联合体，日前在伊朗建设的年产132.1万t乙烯装置已投产。中东在建的乙烯装置为150万t/a，拟建的乙烯装置为180万t/a。加拿大已投产的以轻烃为原料的乙烯装置为170万t/a，美国以石脑油轻柴油为原料的乙烯装置为130万t/a。

又如，我国台湾台塑六轻现有乙烯原料年产能达170万t，为台湾最大的乙烯生产厂商；六轻四期计划，拟再增建一套年产能乙烯达120万t的轻油裂解厂，扩建计划完成后，六轻的乙烯年产能将达到290万t，跃居为远东地区最大的乙烯生产基地。

1.2 原料路线与节能[4]

仍以乙烯为例，在乙烯装置产品成本的构成中，原料约占60%～80%，因此，乙烯装置原料路线的选择至关重要。乙烯装置原料路线的选择取决于原料和产品的市场价格，原料和裂解方案确定后的产品分布。世界各国和地区多有所不同。例如，美国和北美多使用石脑油为原料，西欧用乙烷和轻烃，我国则使用天然气凝析油，轻烃，石脑油，轻柴油和加氢尾油等。不过技术经济分析表明：裂解原料的轻质化可获得更大的经济效益。

由于油气资源丰富，中东各国主要以直接来自气田和油田的乙烷、丙烷、丁烷、凝析油以及液化石油气等轻质烃为原料生产下游石化产品。这些原料稍经液化分离即可得到，价格远比需要经原油炼制才能得到的石脑油等原料便宜。中东的乙烯生产成本最低达100美元/t，而美国墨西哥湾沿岸为250美元/t，亚太地区（如马来西亚、澳大利亚、印度）采用乙烷为原料生产的乙烯成本为200～240美元/t。而我国用石脑油裂解装置生产乙烯的平均成本高达530美元/t，比中东地区高出4倍多。

不言而喻，裂解原料的轻质化不仅可以获得很大的经济效益，同时，还可以明显地降低单位产量的能耗。

1.3 技术路线与节能[4]

技术路线的科学性，先进性和合理性是低物耗和低能耗的先决条件。

仍以乙烯为例，理论分析表明裂解反应的特点是：强吸热反应，因此，无论从热力学角度，还是从动力学角度，反应温度必须要高，根据动力学数据优化计算的结果表明：停留时间越短，乙烯收率越高。又由于裂解反应是体积增加反应，所以，降低烃分压有利于反应向生成乙烯方向进行。于是“高温，短停留时间，降低烃分压”就是乙烯裂解反应的技术关键，也是选择乙烯裂解反应关键设备——裂解炉的指南[3]。

目前，世界上乙烯生产装置在技术路线上的主要区别在于选择不同型式的管式裂解炉和不同的分离流程[4]。

乙烯裂解炉通常是根据工艺特点定制的。目前国内的乙烯装置多是购买国外的先进工艺技术专利，裂解炉根据工艺设计由设计方指定的几个厂家进行投标产生。管式裂解炉的主要炉型有[1]：

（1）CBL型裂解炉，即国产乙烯裂解炉。

（2）SRT型裂解炉（鲁姆斯公司）：短停留时间裂解炉。

（3）USC型裂解炉（斯通-韦伯斯特公司S.W）：超选择性裂解炉。

（4）毫秒炉（凯洛格公司 Kellogg），停留时间极短，可控制在0.1 s内。

（5）GK型裂解炉（KTI公司），停留时间控制在0.2 s内。

裂解炉是乙烯装置的能耗大户，其能耗占装置总能耗的50%～60%。降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。裂解炉的能耗在很大程度上取决于裂解炉系统本身的设计和操作水平，近年来，裂解炉技术向“高温、短停留时间、大型化和长运转周期”方向发展。通过改善裂解选择性、提高裂解炉热效率、改善高温裂解气热量回收、延长运转周期和实施新型节能技术等措施，可使裂解炉能耗显著下降。

目前，可供实行的乙烯裂解炉的节能措施有[1]：

1.3.1 改善裂解选择性

（1）采用新型裂解炉。新型裂解炉均采用高温，短停留时间与低烃分压的设计。由于停留时间大幅度缩短，毫秒炉裂解产品的乙烯收率大幅度提高。

（2）选择优质的裂解原料。在相同的工艺技术水平的前提下，乙烯收率主要取决于裂解原料的性质。不同裂解原料，其综合能耗相差较大。裂解原料的选择在很大程度上决定乙烯生产的能耗水平。通过适当调整裂解原料配置结构，优化炼油加工方案，增加优质乙烯原料如正构烷烃含量高的石脑油，改善原料结构和整体品质，在提高乙烯收率的同时，还能达到节能降耗的目的。

（3）优化工艺操作条件。通过优化裂解炉工艺操作条件，不仅能使原料消耗大幅度降低，也能够使乙烯生产能耗明显下降。不同的裂解原料对应于不同的炉型，具有不同的最佳工艺操作条件。

（4）裂解炉单元配套建设空气预热器，可以节约燃料气、回收急冷水的热量，达到充分利用低温热节能的目的，在取得较明显的节能效果和经济效益的同时还可以减排大量的烟气，实现清洁生产。1.3.2 延长裂解炉的运行周期

（1）优化原料结构与工艺条件

裂解原料组成与性质是影响裂解炉运行周期的重要因素。一般氢含量高、芳烃含量低的原料具有良好的裂解性能，是裂解炉长周期运行的必要条件。对不饱和烃含量较高的原料进行加氢处理，是提高油品质量的有效途径。当裂解原料一定时，工艺条件是影响裂解炉运行周期的主要因素。低烃分压、短停留时间和低裂解温度有利于延长裂解炉运行周期。

（2）采用在线烧焦。裂解炉在线烧焦是在炉管蒸汽-空气烧焦结束后，继续对废热锅炉实施烧焦。与传统的烧焦方式相比，在线烧焦具有明显的优势。一是裂解炉没有升降温过程，可以延长炉管的使用寿命，并可节省裂解炉升降温过程中燃料与稀释蒸汽的消耗；二是由于在线烧焦，裂解炉离线时间短，可以提高开工率，并可增加乙烯与超高压蒸汽的产量。目前BASF在线烧焦程序已在国内外乙烯裂解炉上成功应用了多年，事实证明，采用在线烧焦可大大减少废热锅炉的机械清焦次数，有效地降低乙烯装置的能耗。

其次，在分离流程的选择方面，目前最具竞争力的有3种：顺序分离流程、前脱乙烷前加氢流程和前脱丙烷前加氢流程。采用顺序分离流程的有鲁姆斯公司（Lummus）和凯洛格公司 (Kellogg)，采用前脱乙烷的有林德公司（Linde），采用前脱丙烷的有斯通-韦伯斯特公司S.W。

采用何种分离流程最佳的影响因素很多，如：装置规模，原料路线，技术路线，设备选型，加工方案，装置负荷，操作的稳定性，操作周期，控制方案等，须视具体情况而定。

1.4 设备选型与节能[6]

除装置规模，原料路线和技术路线外，设备选型同样对装置的节能有重要影响。

下面，分别讨论反应设备，分离设备，换热设备和流体输送设备的节能。

1.4.1 反应设备的节能

通常，反应设备即是用能大户，又是余热供应大户。仍以乙烯裂解为例，前已述及裂解炉的遴选规则，这里再对裂解设备的差异略加论述。事实上，裂解设备的差异主要反映在炉型上。管式裂解炉型有很多种，但从辐射段炉管的结构形式上分，它们可分为两大类：直通式和分支式。Lummus和Linde是分支式炉型，S.W则是直通式。两大类炉型结构各不相同，应用效果则取决于各家对不同原料裂解机理的掌握和在工程化实践经验的区别上。在实现大型化的途径方面，一种是通过加宽辐射室的宽度，以容纳更多组炉管；一种是通过采用两个辐射室（双炉膛）共用一个对流段来容纳双倍数量的炉管；有的公司则两者兼而用之。

在回收裂解气的余热方面，乙烯装置都尽可能地提高急冷油塔的塔底温度，以便发生更多的稀释蒸汽。要提高急冷油塔的塔底温度，首先遇到的问题就是急冷油的粘度问题。为此，在急冷单元增加减粘系统，用乙烷裂解气汽提或高压蒸汽汽提的方法实现急冷油减粘，即可实现急冷油塔底急冷油温度的优化控制。

谈到反应设备的节能，不能不涉及加热炉的节能，特别是管式加热炉的节能。管式加热炉是炼油生产装置的主要设备之一，又是炼油生产装置的能耗大户。据统计，中国石化集团公司现有600多台炼油加热炉，总热负荷超过5 000 MW。从炼油综合能耗的组成看，燃料油和燃料气的消耗占第一位。因此，开发节能型加热炉对于企业节能是重要的发展方向。通常，管式加热炉的节能可以从以下几方面入手：改造炉管布局，提高辐射传热能力；降低过剩空气系数，提高对流换热能力；采用螺纹管，扰流子，热管等空气予热器组件，提高余热回收能力；优化改造燃烧器，应用新型节能燃烧器，以强化燃烧等。

1.4.2 分离设备的节能

分离设备的节能，对于石油化工产品的生产而言，主要是指精馏塔的节能，包括单塔的节能和精馏塔序列的节能[6]。

单塔的节能效果主要依靠降低回流比（需增加塔板数），降低塔的操作压力（降低回流比），改变进料位置，改变进料状态，采用高效塔板或填料，采用热泵系统，设置中间冷凝器和中间再沸器等方法来实现。

精馏序列节能措施有：

（1）多效精馏，如：德国Hoechs公司在5万t/a酒精装置中采用四效精馏方案,可节省蒸汽70%。

（2）低温精馏的热泵系统

例如：（A）用外部丙烷致冷剂的热泵循环低温精馏分离丙烯-丙烷；（B）用塔顶蒸汽压缩的热泵循环低温精馏分离丙烯一丙烷；（C）用再沸器液体闪蒸的热泵循环低温精馏分离丙烯—丙烷；三种热泵系统的热力学效率η均高于普通低温精馏，公用工程费用也明显低于普通精馏。流程（C）的η最高,公用工程费用最低。

（3）设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏，如常减压装置中的“常一中”,“常二中”,“常三中”和减压塔的“减一中”,“减二中”等中间冷凝器。1.4.3 换热设备的节能

换热设备的节能主要是指单台换热设备的节能和换热网络的节能。

单台换热设备的节能可在付立叶导热方程的指导下进行。根据付立叶微分导热方程，传热的推动力为温度梯度，即温度沿传热方向的差，显然，冷热物流换热温差越大，单位时间内传递的热量越大，但热量的有效能损失也越大。根据付立叶导热方程可知，单位时间内传递的热量与总传热系数成正比，与总传热面积成正比。提高总传热系数的方法有很多，例如，选择传热系数大的材质，如铜明显优于钢，但设备造价高，设备折旧费用大；又如，在石油化工产品生产过程中经常使用的管壳式换热器中设置折流板和挡流板制造湍流以增大总传热系数；再如，定期清洗换热设备以减少结垢热阻对降低总传热系数的影响。同样，采用螺纹管，翅片管，扰流子，热管等也可强化换热过程。

换热网络的节能则比单台换热设备的节能要复杂的多，通常可在“夹点技术”[7,8]的指导下进行。1.4.4 流体输送设备的节能

流体输送设备的节能主要是指压缩机和泵的节能。如乙烯生产中的能耗大户——“三机”——裂解气压缩机，乙烯压缩机和丙烯压缩机的节能。泵和压缩机也是高分子合成材料成型加工过程中的耗能大户。

现以裂解气压缩机为例，讨论压缩机的节能。由于裂解气压缩为非理想压缩过程，即绝热或多变压缩过程，比等温压缩过程功耗大得多。增加压缩机的段数，进行段间冷却，可以减少过程的不可逆性，使其接近等温压缩过程，因此，裂解气压缩机通常设计成四段或五段。对于以石脑油为原料的乙烯裂解，林德公司的分析表明：五段优于四段。当采用五段压缩流程时，合理地设计其出口流程，还可获得进一步的节能效果。例如，将裂解气压缩机五段出口的冷凝液从一次闪蒸改为二次闪蒸，将第一次闪蒸的气体返回压缩机五段出口，将第二次闪蒸的气体返回压缩机五段入口，就可实现节能之目的。

1.5 余热回收与节能[9]

余热回收是最重要的节能技措之一。石油化工生产过程的余热主要来原于：化学反应的放热，例如，乙烯裂解炉的出口物料，催化裂化反-再系统的烧焦烟气，延迟焦化的熄焦气体；高温工艺热物流；工艺加热炉和大型蒸气锅炉排放的烟气；燃气轮机排放的尾气；背压式透平或抽汽式透平排放的蒸气；低温位工艺热物流以及通过水冷却器和空气冷却器所排放的低温位水和空气。

高温位的余热，由于温度高，可作功能力强，有效能值大，可回收价值高，因而早以引起人们的广泛重视，高温位余热的回收和利用也已取得了很大成功。特别是“有效能分析方法”和“夹点技术”的大面积和卓有成效的应用，更是为高温位余热的合理利用和分级利用，即“按质用能”奠定了基础。随着科学技术的不断发展与进步和“节能减排”工作的不断深入，低温位余热的回收和利用也已提到日程，并且受到越来越多的重视。不过，低温位余热的回收和利用在很大程度上受技术经济指标的约束。技术上先进，经济上合理，操作上可行，环保上认可，是考虑低温位余热回收和利用的先决条件。目前，低温位余热的回收和利用在同级利用方面主要是用于予热空气和水，以及产生低压蒸汽和用于提供热水和冬季采暖。在升级利用方面主要是用于“热泵”和“制冷”。

2 定量的石油化工节能技术

2.1 化工热力学与节能[10,11]

应用化工热力学原理指导节能主要是应用“焓平衡分析”，“熵平衡分析”和“有效能平衡分析”来指导节能。

“焓平衡分析”，即通常所说的“热平衡分析”，是热力学第一定律的具体运用。其实质是尽可能减少热损失，如：减少“跑，冒，滴，漏”，加强保温，以减少散热损失；在保证燃料完全燃烧的情况下，降低过剩空气系数，以减少排烟散热损失；在防止露点腐蚀的情况下，用烟气余热予热空气或锅炉给水，以回收热量等。

“熵平衡分析”则是应用热力学第二定律，从减少过程的不可逆性出发，从研究过程的不可逆熵增出发，寻求节能的有效措施。比“熵平衡分析”更加实用的节能分析方法则是“有效能平衡分析”。“有效能平衡分析”也简称为“有效能分析”[7-8]。

化工热力学指出: 热量是低质能量，它不能像电能和机械能那样100%地作功，它只能部分地作功，另一部分将做为废热散发到环境中去。热量在给定环境下所能作出的最大有用功是为有效能（火用）。不能作功的部分是为无效能（无用）。

有效能具有以下特性：

①根据热力学第一定律，在一切过程中，有效能和无效能的总量不变；

②根据热力学第二定律，自然界中一切过程都是具有方向性和不可逆性的，同样有效能的变化也具有方向性和不可逆性：在可逆过程中，有效能守恒；在不可逆过程中，有效能向无效能转化，有效能不断减少。

由过程不可逆性引起的有效能转化为无效能的损失，称为有效能损失。它是能量变质的量度。不可逆性主要来源于摩擦、流体流动的压力差、传热的温差、扩散的浓度差以及不平衡化学反应的化学势差等。

减少过程压力差、温度差或浓度差，可以减少有效能损失，是过程节能的重要途径。但是在许多情况下,有效能损失是有价值或效益的，并非越小越好。

有效能效率也称热力学效率，是过程热力学完善程度的一种量度，因而也是过程用能好坏的重要评价指标。根据效率的普遍定义：有效能效率＝有效能效益／有效能消耗有效能消耗＝有效能效益＋有效能损失

在有效能分析基础上可以找到减少能量变质以

及降低能耗减少有效能损失的途径。它的主要特点是节能于变废之前，而不是利用于变废之后。

“有效能分析”的最大成就之一是“夹点技术”[7]的提出和所获得的广泛应用与取得的具大经济效益。鉴于此类论文和专著已大量见诸于世，本文将不再赘述，须要指出的是：目前，“夹点技术”已不仅用于节能，“水夹点技术” 已用于节水，“氢夹点技术” 已用于合理用氢[8]。

顺便指出，本文前述的节能技措，大多也以化工热力学为指导。

2.2 化工系统工程与节能[2，12]

化工系统工程是一门新兴的正在发展中的化工应用学科,它应用化学工程和系统工程的基本原理,采用建模,模拟和优化的方法,以电子计算机为工具,在对化工过程进行工艺和经济计算的基础上,对化工过程进行技术经济评价,最终实现化工过程优化设计, 优化操作, 优化控制和优化管理之目的[2]。

从化工系统工程的角度研究节能，就是要站在全局的高度，全面地、系统地、科学地研究能量系统优化的基本思路,找到实现能量系统优化的途径。按照化工系统工程的观点，化工产品的生产过程应尽可能地简单，即反应应尽可能地不使用催化剂，在不得不使用催化剂时，应尽可能地使催化剂具有最好的活性，选择性，收率和寿命；化工产品的生产流程应尽可能地短，分离过程应尽可能地简单，紧凑；换热流程应尽可能地做到合理布局，科学用能，合理用能，按质用能；机泵应尽可能地做到高效，紧凑，节能。

应用化工系统工程基本原理指导节能就是通过建立石油化工生产过程的数学模型，建立石油化工生产过程的流程模拟软件，再通过过程模拟实现生产过程的优化，降低石油化工生产过程的物耗和能耗[12]。

例如，清华大学开发的“EPSOS”（工程过程模拟与优化系统）就是一个可视化的这类软件，国外的ASPEN PLUS ,HYSYS,PRO-Ⅱ也属同类软件，已有许多成功案例用于石油化工生产过程的节能，且有专著出版[1，12]。

值得一提的是：应用化工热力学原理指导节能工作的进一步深入，已将其从“焓平衡分析”，“熵平衡分析”和“有效能平衡分析”发展到应用化工系统工程基本原理指导节能的“总能分析”，即从化工系统工程基本原理出发，站在全局的高度，全面，系统，完整地分析石油化工生产过程用能的基本规律，实现“合理用能”，“按质用能”，“分级用能”，以实现最大限度节能之目的。

例如，大连理工大学化工系统工程研究所[13]以热力学为基础，以化工系统工程理论为指导，提出了“过程系统用能一致性原则”。从用能本质的角度把系统中反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性抽提出来，转化为当量的热源流股和热阱流股，使得大规模、复杂的全过程系统从用能的本质上统一为整体，将能量集成问题转化为相应的有约束换热网络系统的最优化综合问题。

大连理工大学化工系统工程研究所将“夹点技术”的应用进一步扩大，在多过程的全局夹点分析基础上，引入全局组合曲线上蒸汽负荷加减原则和负荷移动原则，对多个过程及其换热网络与公用工程系统进行全局能量集成。

与此同时，大连理工大学化工系统工程研究所还对全局过程节能改造的能量集成方法进行了分析研究；提出了改进的顶层分析法，对公用工程系统剩余热的热功转化途径进行了分析和改进；采用了全局过程产用蒸汽等级优化，使过程改造的全局能量实现集成。

所谓全局系统能量集成是指在各生产过程换热网络综合的基础上，通过安排过程之间的热量交换，合理配置热机作功和背压蒸汽加热的关系，以使全局系统总能耗最小。

又如，华南理工大学[14]以能量的合理利用为核心，提出了“三环节理论节能”的概念。

他们认为：本质上存在着“用能三环节”过程：

（1）过程用能的主要形式是热、流动功和蒸汽，它们一般是通过转换设备（如炉、机泵）等转换过来的；

（2）转换设备提供的热、功、蒸汽等形式的能量进入工艺核心环节（塔、反应器），连同回收循环能量一起推动工艺过程完成后，除部分能量转入到产品中外，其余均进入能量回收系统；

（3）能量在工艺核心环节完成其使命后，质量下降，但仍具有较高的压力和温度，可以通过换热设备、换功设备等回收利用。但受工程和经济条件约束，回收不能到底，最终通过冷却、散热等排弃到环境中。

“三环节理论节能”认为：首先应选用或改进工艺过程，减少工艺用能；再考虑经济合理地回收；其不足部分再由转换设备提供。

实质上，这是以“合理用能”为核心，从“备能，用能，节能”三个方面系统地讨论石油化工生产过程的节能问题。

再如，将热和功集成，实行热电联产，应用R-曲线分析，实现公用工程的总体节能，也是应用化工系统工程基本原理指导节能的成功案例和前瞻性案例[15,16]。

热电联产在炼化企业公用工程系统中占有重要地位，R-曲线是评价公用工程系统热电转化效率的一个工具。

热电联产过程的转化效率η定义如下：

相应地，电热比定义如下：

式中：W —表示透平发电量；

Qheat— 表示净蒸汽热量，包括蒸汽加热用量及工艺过程（如汽提塔、蒸汽变换等）用蒸汽量；Qfuel— 燃料的能量。

R-曲线是针对某一特定的公用工程系统，在系统处于最优状态下，绘制出的理论曲线。将工厂实际的电热比及实际转化效率与R-曲线进行对比，可以得到此公用工程系统与最优状态之间的差距，进而为优化热电联产提供指导方向。

3 结束语

综上所述，石油化工生产过程的节能是一项经济效益和社会效益巨大的系统工程，即可在理论指导下进行，也可凭经验进行。通常，在理论指导下，理论联系实际进行，并且，工程实践经验往往是决定成败的关键。它即可定性地加以论述，也可定量地加以计算。在应用热力学第一定律热平衡计算和应用热力学第二定律熵平衡计算时，定量地加以计算对节能分析至关重要，而在应用热力学第二定律进行有效能分析时，结合工程实践经验进行成功的附合实际的定性分析，则往往是决定成败的关键。这是因为：只要工艺过程进行，就必然伴随着有效能的损失，关键是有效能的损失是否合情合理，是否值得，而绝非有效能损失越低越好。通常，必须在“有效能损失降低带来的节能效果”与“设备折旧费用增加”之间进行权衡，决定取舍。特别需要指出的是：通过案例分析研究，举一反三，往往是积累工程实际经验，解决工程技术领域节能实际问题，并取得成功的关键。

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Energy Saving Techniques in Petrochemical Production Processes

WEI Shou-peng
（Beijing university of chemical technology，Beijing 100029，China）

Energy saving techniques in petrochemical industry were introduced, including the scale of plants, raw materials, technological scheme, production equipment and waste heat recovering methods. Applications of thermodynamic analysis methods and chemical process systems engineering methods were discussed.

Energy saving techniques； Petrochemical production processes； Thermodynamic analysis； Chemical process systems engineering

TQ 083+.4

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2011-08-08

魏寿彭，男，教授，“首都五一劳动奖章”获得者，国务院政府特殊津贴享有者，北京市第十届人民代表大会代表。1960年毕业于莫斯科石油学院,1988-1989年曾以高级访问学者身份赴英国伦敦帝国理工学院。长期从事石油化工、化工系统工程、管理科学与工程方面的教学与科研工作。领导并从事过国家自然科学基金、化工部、中石化总公司等科研项目十余项。指导化学工程与管理工程研究生二十余届，发表论文七十余篇，出版《石油化工生产过程最优化》、《过程系统优化技术》《石油化工概论》专著三册。所提出的“装置模拟与优化”调优法曾分获化工部与中石化总公司科技进步奖，并被列入国家“八五”重点推广新技术。E-mail：weishoupeng@sohu.com。