炼油厂低温热能综合利用

刘殿禧 王东东（中国石油锦州石化公司）

目前，各炼厂余热回收采用的普遍做法是将大于300℃的中、高温余热用来发生3.5 MPa蒸汽；200～300℃中温余热用来发生1.0 MPa的低压蒸汽，160～200℃的低温余热用来发0.3 MPa的低低压蒸汽。而低于160℃的低温余热往往得不到充分利用，通常都用空冷或水冷进行冷却，不仅造成了热量的浪费，也增加了循环水和空冷的负荷。

1 低温热系统存在的问题

锦州石化公司经过近几年的快速发展，在加工能力、技术水平、科研开发实力已经迈上一个新台阶。但随着节能工作要求的不断深入，节能工作又面临许多新的问题：

1）在建设新的生产装置时，无法与现有系统的热集成匹配，形成待回收低温热越来越多的局面。

2）随着催化装置、焦化装置热进料、热出料等项目实施，全厂低温热系统运行状态发生较大变化。

3）低温热系统还需要继续完善，热阱开发利用潜能巨大。

因此，需要从系统优化节能方面开展工作，对全厂低温热系统进行重新优化，针对公司热源与热阱实际情况进行优化改造，进而实现降低能耗和增加效益的目标[1-2]。

2 低温热系统改造方向

在确保低温热利用效率最大化的前提下，按照能源梯级利用原则，先将温度大于100℃的低温热先用于工艺装置热源，然后再用于除渣油以外的系统管线伴热、原油储罐加热、动力水处理装置新水换热等，在冬季工况下用于采暖水加热，在夏季工况下用于溴化锂制冷，为2套蒸馏装置提供低温冷水。

全厂低温热系统，是针对全厂平面布置和上下游装置的物料流向，及全厂热量过剩装置和热量不足装置之间的相对关系。同时在做低温热系统完善时，秉承了“高热高用、低热低用、温度对口、梯级利用”原则对热源和热阱进行匹配和梯级利用[3]。

基于以上分析，结合锦州石化公司平面布置情况，分为东、西、南3个区，对全厂热量流规划如下：

1）东区低温热系统：热源为焦化装置、制氢装置、加氢装置；热阱方面：冬季用做系统管网伴热、矿区文体中心及采暖；夏季用做溴化锂制冷冻水[4]。

2）西区低温热系统：热源为蒸馏、催化裂化、柴油加氢改质和加氢裂化装置。热阱包括2套气分装置热源、MTBE热源、除盐水换热等[5]。

3）南区低温热系统：热源为污水汽提装置，热阱包括原油加热器及煤电新水换热[6]。

3 低温热系统改造内容

3.1 西区低温热系统完善及优化

西区低温热系统是在原有的低温热系统基础之上进行改造的，原有系统是利用2套催化低温余热供气分装置、MTBE、生水、除盐水和采暖水的加热。由于二催化热媒水出水温位不高，且气分装置各塔塔底再沸器换热面积不足等因素，气分装置仍使用大量蒸汽作为塔底再沸热源[7]。

为了降低气分装置的蒸汽消耗，将柴油加氢改质和加氢裂化装置的低温热取出后，并入西区系统，同时热阱方面增加了汽油醚化、2套异丙醇、橡胶等装置，可以减少蒸汽消耗（图1）。

图1 西区低温热系统流程

同时优化气分的低温热流程，将三催的低温热先进脱丙烷塔底再沸器换热，换热后与二催和加改的低温热混合进入异丁烯塔和丙烯塔再沸器。通过优化换热流程，蒸汽消耗大幅下降（表1）。

表1 气分装置低温热流程优化前后各塔蒸汽消耗对比

加氢裂化低温热外送后，分馏塔顶低温水换热器取热效果较好，在控制塔顶冷后温度稳定情况下，塔顶低温热换热器后8台塔顶空冷变频值100%降低至目前50%左右，塔顶空冷平均电能消耗较外送前降低0.47%。航煤低温水换热器取热效果较好，换热器后航煤水冷器入口温度由136℃降至101℃，航煤水冷器入口温度降低，循环水单耗量较外送前降低4.05%。加氢改质低温热外送后，柴油空冷A2007 8台变频风机均由10%～15%降至0～2%。

3.2 新建东区低温热系统

新开发的东区低温热系统，是将1#、3#加氢、二套焦化、二套制氢的低温热取出，在冬季用于系统管线伴热和系统采暖（图2），夏季用于溴化锂制冷机制低温冷冻水（图3）。

图2 东区低温热系统流程（冬季工况）

图3 东区低温热系统流程（夏季工况）

在低温热系统改造之前沟南换热器冬季运行期间热源主要为采暖水换热，新水和除盐水根据实际情况调节。低温热改造，将加改的低温热水并入沟南换热器，控制回水温度在50～55℃。优化调整后，沟南换热器以新水换热器和除盐水换热器为主要换热对象，采暖水换热主要由厂东3台换热器控制。由于这样的调整，油电厂水处理的蒸汽消耗，由6.6 t/h下降到1.2 t/h，减少了5.4 t/h，减少管线伴热蒸汽消耗5 t/h，1#、3#加氢和二套焦化的空冷和循环水负荷也有了相应的下降[8]。

3.3 新增南区低温热系统

新建的南区低温热系统，是将2套污水的余热利用低温热取出，送至油品的原油加热器[9]，分别加热辽河原油、海输原油及大庆原油。将换热后低温热水再用于煤电厂的生水换热（图4）。

图4 南区低温热系统流程

南区低温热系统流程相对较简单，系统投用后，油品车间冬季同期蒸汽消耗约23.6 t/h，改造后平均蒸汽流量约15 t/h，约节约8.6 t/h蒸汽。并且污水汽提装置采用热媒水取代循环水对净化水进行冷却，使循环水消耗下降了550 t/h。

4 结论

低温热系统的改造使蒸汽消耗下降，从而降低了热电公司的锅炉负荷，降低了煤的消耗量，减少环境污染。同时富余的热量得到了充分的利用，降低了空冷和循环水的冷却负荷，为企业和社会带来了经济效益。取得的节能效果有：节约蒸汽消耗40 t/h；低温热外送后，加氢、二套焦化、加氢裂化、加氢改质等装置的空冷负荷有所下降，污水汽提的循环水量下降550 t/h。