对某千万吨级炼厂能量优化措施的探讨

＊方堃 张珂

（中国工程建设有限公司华东设计分公司 山东 266071）

对某千万吨级炼厂能量优化措施的探讨

＊方堃 张珂

（中国工程建设有限公司华东设计分公司 山东 266071）

本文以某千万吨级炼厂实际进行的能量优化工作为例，分析了能量优化和节能降耗的主要思路。一方面从流程优化方面寻求能量整合利用的机会，另一方面充分考虑降低加热炉、电机等设备的能量消耗，从而实现全厂整体的节能效果。

节能；能量优化；热联合

近年来，中国的经济水平保持着高速发展的势头，各领域的建设均取得了巨大突破，但同时也付出了昂贵的资源代价，经济发展与资源利用的矛盾日益严峻。炼油化工行业是国家经济支柱产业之一，同时也属于主要耗能行业，炼化企业如何贯彻国家对节能降耗的要求，是每个炼化企业发展过程中必须优先考虑的问题。另一方面，对炼化企业来说，石油、天然气等既是宝贵的能源，更是主要的原料，炼化企业的能源消耗量占自身生产过程中原料总量的5%～7%。降低能耗已成为我们炼化企业发展的要素之一。

1.炼化企业用能特点

炼化企业的能源消耗主要包括燃料气、催化裂化烧焦、燃料油、煤、电、蒸汽和水等。炼厂节能工作的主要重点应放在以上几点，可以通过优化流程，减少催化烧焦量；通过提高加热炉热效率，减少加热炉的燃料消耗；通过增强装置间热联合，减少蒸汽用量；或通过利用高效率电机，减少用电消耗。从另一个角度看，加氢类装置和催化裂化装置是炼油企业耗能主要组成部分，对于常规的炼油企业来说，这两类装置能耗之和约占炼油装置能耗的50%左右，因此抓好这两类装置节能措施的落实对整个炼厂节能降耗可以起到很大的作用。

2.实例分析

(1)某千万吨炼厂概况及总加工流程

本论文所研究的炼厂采用以炼油、芳烃、烯烃为主体的炼化一体化的产业格局，原油加工能力达到千万吨级，该厂重油加工方案为渣油加氢-常规催化裂化-加氢裂化的重油加工路线。主要加工装置有常减压装置、渣油加氢装置、加氢裂化装置、催化裂化装置、柴油加氢装置、汽油加氢醚化装置、连续重整装置、PX装置等。

(2)某千万吨级炼厂用能问题

该炼厂工艺流程长，装置及辅助系统构成复杂。因此，从全厂总体节能角度考虑装置间、装置与系统间的能量联合利用。在此基础上，对各工艺装置实施进一步优化节能措施。如利用ASPEN ENERGY ANALYZER软件对装置进行用能分析，寻找节能机会，考虑以最低的代价进行节能优化。再对比实际工艺换热流程寻找瓶颈，在满足工艺要求的同时，寻找优化空间。

能量优化项目实施前，该炼厂炼油综合能耗约67．30kgoe/t，项目实施后，炼油综合能耗约65．51kgoe/t。

3.全厂节能措施及效果

依据本千万吨炼厂的用能问题，本炼厂的节能措施主要从物料换热网络优化、加热炉及换热设备优化、电机效率优化以及蒸汽优化等方面考虑。

(1)物料换热网络优化

通过建立装置间的热联合减少物料及罐区的热损失，对换热网络进行优化。充分利用各温位能量，同时减少能量利用环节，提高能量利用率；并考虑提高换热终温，提高进加热炉的物料温度，减少加热炉负荷等一系列的措施，实现物料换热管网优化，最终达到节能降耗的目的。

以该炼厂渣油加氢装置的减渣原料为例，对该物料的换热流程进行优化，并对能量优化结果进行分析。

现状及存在问题：该装置的原料为自常减压装置来的热减压渣油、自催化裂化装置来的催化重柴油和催化重循环油，三股热料进本装置的温度分别为150℃、175℃和60℃，原料油混合温度为152℃。经加氢渣油预热到250℃后进反应器，而加氢渣油预热原料后产生1．0Mpa蒸汽。考虑提高原料进料温度，将这部分热量来增加1．0Mpa蒸汽的产量。

优化方案：通过对催化装置出装置物料优化，以及提高减压渣油温度至161℃；催化重循环油提高至250℃；催化重柴油提高至185℃。优化后，混合原料温度为169℃比优化前提高了17℃。通过换热可以提高加氢渣油出换热器温度，增加了约6．911t/h蒸汽量。这部分蒸汽可以给其他低温物料换热，达到节约能量的目的。

(2)设备效率优化

①综合提高加热炉技术

炼油燃料气消耗是炼油装置耗能大户，本炼厂燃料能耗占炼油装置总能耗的大约50．80%。因此，提高炼油加热炉热效率，减少燃料耗量，对降低炼油装置能耗有重要意义。可以采取的措施及方法有以下几项：A．对助燃空气进行预热，降低排烟温度、减少烟气带走的热量损失，提高加热炉的热效率。B．燃烧器是实现燃料燃烧过程的装置，采用合理先进的燃烧器，对燃料的完全燃烧，炉子的温度场分布和节能都具有重要意义。C．合理控制空气-燃料配比和炉膛压力。

以本千万吨级炼厂的加氢裂化装置为例，该装置的加热炉可通过采取以上措施进一步提高热效率，年节约能量0．15kgEO/原料。虽然加热炉的节能改造需要新增200万元投资，但每年的节能收益可达133．26万元/年，1．5年即可收回投资，节能效果非常显著。

②提高电机效率

该千万吨炼厂电耗占装置能耗的18．47%，因此对于压缩机等的能耗挖潜很有必要。可以考虑对部分装置的压缩机进行改造，如烷基化装置的制冷压缩机可采用变频控制，降低压缩机能耗，降低压缩机的用电量。年节约能量月0．016kgEO/原料，项目投资约180万元，需要13年收回投资。

(3)低温热回收利用

石化工业有着大量的低温余热，一般这部分热量位置分散，利用效率低。本炼厂建立低温热系统，将分散在各个装置的热源集中起来，再供给需要低温热的用户。另外，可以直接利用低温热发电，将发电装置发散在各个低温热源处，减少中间除氧水换热环节，增加低温热利用率。

(4)储运系统优化

储运系统的合理用能对炼化企业也是具有重要意义的。储运系统可以回收利用大量的低温余热来对罐区以及系统管网进行保温伴热。

储运系统的节能措施包括：①根据物料特性合理选用储罐类型，以达到减少投资、减少呼吸损耗的目的；②根据物料特性选用效率较高的机泵，以达到减少投资、降低电耗的目的；③回收火车和汽车装车过程中挥发的芳烃和油气，达到节能及减少环境污染的目的；④各生产装置在非事故情况下排放的可燃性气体回收到气柜中，再经过压缩机加压并经脱硫后并入全厂燃料气管网，以达到节约能源、降低成本、保护环境的目的。

(5)水系统优化

对于该炼厂，可采用的主要节能改进措施包括：①在工艺装置适合的部位尽量采用酸性水汽提装置的净化水，减少工业用水量。②采用循环冷却水作为生产冷却水，同时采用高浓缩倍数，以减少排污量，采用污水深度处理后的回用水，作为循环水场的一部分补充水。③各装置充分回收和利用全厂蒸汽冷凝水，减少补充水量。

除了以上针对水系统的节能改进措施，通过物料的换热网络优化及低温热的回收利用，降低了装置的冷却负荷，也减少了循环水用量。

(6)蒸汽系统优化

蒸汽动力系统的节能优化采用常规方式，主要优化了供汽系统，采用除氧节汽技术，回收利用凝结水，采用分级供汽方式。

(7)全厂节能措施效果汇总

通过以上节能措施，对该炼厂进行能量优化，预计能量优化项目实施后，节约能耗汇总如下。

表 能量优化效果汇总表

4.结论

对于本文中所研究的炼厂，在减亏增效的项目设计过程中，通过装置间、装置与系统间的能量联合利用等手段，已经起到了整体用能控制上的效果。

通过对各个装置进行用能分析，寻找节能机会，进一步寻求能量整合利用的空间，以最低的代价从工艺角度上进行节能优化，同时充分考虑降低加热炉、电机等设备的能量消耗，优化储运系统，水、蒸汽等公用工程系统的能耗，基于以上措施对该炼厂的能耗深入优化后，全厂能耗在项目实施后能耗的基础上，降低大约1．787kgEO/t原油，节能效果较为显著，且各节能措施的投资也控制在较低的水平，投资回收期较短，进一步减少炼厂运营成本，增加了炼厂的效益，增强了企业的竞争力。

[1]孟宪玲．我国炼油行业节能综述[J]．当代石油石化,2005,13 (3):31-34．

方堃（1986～），女，中国石油工程建设有限公司华东设计分公司，研究方向：石油炼制。

张珂（1984～），女，中国石油工程建设有限公司华东设计分公司，研究方向：石油炼制。

(责任编辑宋小蒙）

For a million ton refinery energy optimization measures

Fang Kun，Zhang Ke
（East China Design Branch, China Engineering Construction Corporation，Shandong，266071）

This paper takes one ten million tons of refinery plant’s actual energy optimization work as an example and analyzes the main ideas of energy optimization, energy saving and cost reducing. On the one hand, it seeks the opportunity of integrated utilization of energy from the aspect of process optimization, on the other hand, it gives full consideration to reducing the energy consumption of heating furnace and electrical machine etc. equipment, so as to realize the overall energy-saving effect.

energy saving；energy optimization；thermal combination

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