国内外炼厂节能先进经验

2014-04-03张磊

化工技术与开发 2014年5期

张磊

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

能耗费用在炼厂现金操作费用中占有很大比例，其控制的好坏直接影响到炼厂现金操作费用的高低，是炼厂主要的可控费用之一[1]。按统一价格计算，国内炼厂能耗费用平均占现金操作费用的50%左右，国外炼厂的比例约为40%，与国外同行业相比，国内大部分炼油企业在能耗方面还存在较大差距[2]。同时，炼油企业是高耗能企业，节能潜力较大。为此，深入了解节能技术、原理以及国内外节能方法，对进一步促进国内炼油企业的节能工作具有非常重要的现实意义[3]。

1 国外石油公司节能经验

1.1 Exxon Mobil石油公司节能经验

（1）装置大型化实现节能。装置大型化是实现企业节能的最有效的手段之一。据相关计算，产能12Mt·a-1的炼厂相比产能为6Mt·a-1的炼厂，单位投资节约25%，单位产能成本下降12%～15%。Exxon Mobil公司正是利用这一点，积极采取各种措施保证装置大型化。其炼油厂平均规模为8.39Mt·a-1，在世界石油企业中名列前茅。

（2）炼化一体化节能。Exxon Mobil公司通过炼化一体化建设，实现公用工程、炼厂气、氢气等资源合理分配利用，实现上下游装置配合更加合理，资源互补，能源多级利用，节能效果明显提升。实现炼厂进料25%转化为经济价值更高的化工产品，联合回报率提高2%～5%。

（3）热电联合节能。热电联产是指在发电的同时生产出有用的热能或蒸汽，供工业过程使用。Exxon Mobil公司在比利时安特卫普的炼油厂为其最新的高效热电联产装置，具有125MW的发电能力。此外，还能使比利时每年的二氧化碳排放量减少近200000t，这相当于欧洲道路上减少约90000辆汽车的效果。自2004年以来，埃克森美孚公司在5个国家投资了1500多MW的热电联产能力。随着安特卫普热电联产装置的投产，埃克森美孚公司目前在全球各地30多处近100套单独设施的4600MW左右热电联产能力中占有权益。这套新的热电联产装置能够高效率发电，为工厂的泵、压缩机等设备供电，同时，还能另外生产出蒸汽，满足原油转化为精炼石油产品的过程中对蒸汽的需求。在最新技术的支持下，热电联产的效率远远超出了过去分别生产蒸汽和发电的方法。这样做，可以降低运营成本，并显著减少温室气体排放。Exxon Mobil公司目前也在新加坡和中国新建这类设施，今后3年，埃克森美孚的热电联产能力将提高到5000MW以上。

（4）采用先进能源管理软件，实现能源过程管理。Exxon Mobil公司在其炼化业务领域建设能源中心，通过完善的DCS系统进行数据自动化传输和监测的方式。它们将来自DCS 的大量数据和少量手工输入数据自动采集到过程信息系统中，随后通过过程信息系统传输至专门的能源系统监测软件中进行深入分析，并形成客户化报告。在能效改进方面，Exxon Mobil公司还建立专业的节能咨询团队，通过对各工厂历史数据的分析建立预测模型，并利用专业软件分析评估企业节能潜力，制定节能对策。目前，Exxon Mobil能源管理方案已在全球多家炼厂和石化企业实施，为炼厂降低了约2%～7%能耗，为石化企业降低约3%～5%的能耗。

1.2 BP石油公司节能先进经验

（1）以技术进步为节能抓手实现节能。BP石油公司主要通过以下几个方面来进行：首先是对现有炼油技术进行延伸，提高石油产品质量，比如开发清洁燃料技术，其SCANfining汽油脱硫技术，可最大限度地保持汽油辛烷值同时降低了汽油的含量，有效确保发动机运行的同时降低了对环境的污染。其次，通过开发和使用新技术、新设备，以提高企业能源的综合利用效率，其中包括热电联合、使用火炬管理系统减少火炬等。

（2）成立替代能源业务部门。BP石油公司在2005年成立了替代能源业务部门，用于促进新能源的发展，并计划在10年时间里投入80亿美元致力于氢能、太阳能、风能，以及联合循环燃气发电等低碳发电业务的发展。BP石油公司太阳能公司是目前世界上最大的太阳能公司之一，公司致力于为世界各地提供高效的太阳能解决方案。美国有200多家商店设立了太阳能发电装置的销售服务站点，用户能够在家中方便地使用太阳能。在中国西安投资建设了太阳能光伏产品企业，主要业务是为中国的偏远地区提供可持续的电力，并参与开发中国的并网发电市场。

（3）采用先进能源管理软件，实现能源实时管理。BP建立公司能源服务中心，采用Enviros软件公司开发的Montage系统。该系统可以自动处理来自过程信息系统的大量数据，并通过其强大的回归分析功能获得更多、更合理节能机会，专家咨询团队对现场工艺和设备进行调研后，确定节能目标和措施，实现能源成本的显著下降。同时，BP管理层还使用One-2-five能源基准系统对企业能效持续改进工作进行监控和评级，以全面掌握各企业能源管理水平和能效改进力度。此外，BP公司还设立了专项节能资金，将经过能效管理部门审查的节能项目列入节能项目数据库，并利用专门软件对所有项目的实施过程、实施效果进行监控和分析。

1.3 PRAXAIR公司节能先进经验

（1）建立集中公用工程系统。全世界最大的整合气体供应商PRAXAIR公司在美国休斯敦建立了多条工业风、仪表风、氮气、氢气等炼油用气管网，专门为附近炼化企业群提供气体服务。在国内大型石化工业区中的上海化工园区和惠州大亚湾石化园区都有普莱克斯的空分装置集中供气，可靠性高，且在经济上有竞争力。中石油广东石化揭阳2000 万t炼油项目，选择普莱克斯作为空分合资伙伴，建设3 套各75000Nm3·h-1空分，为煤制氢及全厂提供氧气及工业气体。

（2）先进公用工程管理优化技术。PRAXAIR专有的“模式预测控制”（MPC）技术，能在无人操作下，根据用户生产情况自动快速调节空分负荷，调节速度可达到2%·min-1，大幅度的负荷调节并不会影响产品纯度，相反，却可以随时优化产品回收率，使空分工厂能够在最佳操作点运行，降低运行成本。“模式预测控制”（MPC）技术可根据客户用气量及空分装置供气量的变化迅速调节空分负荷，减少空分装置的气体放空量和液体消耗量，最大限度地降低运行成本和能源消耗。

2 国内石化公司节能经验

2.1 中国石化镇海石化公司节能先进经验

（1）装置大型化实现节能。中国石化镇海石化公司经过多年发展，成为中国炼油最大的炼化一体化企业，目前拥有2300万t·a-1炼油、200万t·a-1芳烃、100万t·a-1乙烯、4500万t·a-1深水码头和超过330万m3仓储的产业格局。原油加工量稳居国内第一，炼油竞争力持续保持亚太地区先进水平。通过装置扩能改造，使装置能耗进一步降低，效益大幅提高。

（2）调整产业结构实现炼化一体化节能。中国石化镇海石化公司通过利用炼化一体化平台，优化氢气资源实现节能。随着国内成品油质量需求的快速提升，油品加氢处理成为成品油出厂的必须加工工艺之一。加氢需要大量的氢气，氢气成本极高，成为炼油厂仅次于原料的最大能耗成本。镇海石化通过优化化肥氢气、乙烯裂解氢气以及重整氢气，累计节省用电52500MW，综合能耗下降0.536kg标油·(t原料)-1。

（3）精细管理，使用先进管理平台节能。中国石化镇海炼化公司建设内容包括能源计量仪表及自动化改造设计、能源数据采集及工业网络改造设计、能源管理中心基础平台及环境建设、能源综合监控和基础能源管理系统建设、能源优化调度和节能控制系统建设。主要功能模块包含5个部分：能源综合监控系统、能源优化与调度系统、重点耗能单元和设备的节能优化控制系统、企业用能分析与节能评估。系统建设完成后，实现了对企业整个公用工程的实时监控、故障诊断和综合管理，及基于模型的“定量调度”和“事前调度”，企业瓦斯放火炬时间减少到15h·a-1，基本实现正常工况瓦斯零排放；补烃量从投运前的14045t·a-1减少至7996t·a-1，同比减少6049t·a-1，给企业带来1600多万元的经济效益，提高了公用工程系统的调度水平，实现了企业的系统性节能。

2.2 中国石油独山子石化公司节能先进经验

（1）健全组织机构，完善管理制度，奠定节能减排基础。独山子石化公司设有健全的组织机构和管理网络，建立了公司、分厂及车间三级管理，公司领导及各部门单位机构明确，职责清晰，相互协作。独山子石化公司设有比较完善的节能、环保管理机构，主要负责组织、落实、监督企业内部的节能、环境保护工作，健全节能减排监测、统计核算及监督考核管理体系并使之正常运行。公司专门成立节能减排领导小组及工作办公室，总经理任组长，副总经理及主管领导任副组长，成员由公司生产运行处、安全质量环保处、技术开发处、机动处、规划计划处等部门主管人员组成。公司各单位也成立相应的领导机构，由主要领导负责，并制定了专门的节能减排管理考核办法。

（2）加强节能节水管理，创造行业先进水平。独山子石化公司作为自治区“国家千家重点耗能企业”之一，积极开展节能节水工作，从管理及技术措施入手，采取制定工作要点，规范节能节水管理，详细分解指标，用能定额，做好能源计量和统计，深化对标管理。全力抓好乙烯装置节能专项工作，提高工艺加热炉(裂解炉)运行管理水平，组织短板攻关提高炼油吨油耗水及单因耗能水平，抓好公司节能监测工作等多项有效措施。同时公司自筹或利用集团公司节能专项资金，相继实施了老区乙烯橡胶热泵技术改造、老区乙烯装置1#裂解炉衬里改造、老区乙烯凝液回收改造、公司老区炼油装置及二电厂蒸汽管道不合格保温整改等项目。炼油综合能耗、乙烯燃动能耗相比2005年明显降低，水耗、能耗水平都处在国内先进水平，其中乙烯燃动能耗中石油化工行业排名第一。

（3）建立节能模型，实现节能自动化管理和诊断。独山子石化公司建设了各公用工程的优化模型，如热电联产系统、电气系统、蒸汽系统、燃料气系统、氢气系统、水系统和火炬系统；开展用能评价和节能潜力分析，提出能量系统优化方案。实现操作实时优化、计划优化与需求预测、能耗监视、能耗警戒、指标分析和能耗诊断，主要侧重公用工程实时优化，提高企业能源利用效率，可以针对不同工况及时调整能源供应，保证了用能优化，取得了十分显著的节能效果。

（4）实行班组核算和绩效管理，实现班组节能。现代班组核算和绩效管理是在计算机网络信息平台上，通过系统的方法模拟建立符合企业自身管理特色的指标分解体系，根据精细化的核算，来考核员工在履行职务（职责）中的工作行为和工作效果；绩效考核的结果直接决定员工的奖金发放，实现企业节能与员工的现实利益挂钩。通过对考核指标体系的细化、量化、规范化、动态化和网络化，将企业能量核算和统计以及绩效考核及评价记分（KPI绩效核算与评价，BSC平衡记分卡管理）体现到奖金发放中，调动班组积极性。