常减压蒸馏装置节能降耗优化措施探讨

郭忠森

(1 盘锦浩业化工有限公司，辽宁 盘锦 124124；2 大连理工大学盘锦产业技术研究院，浩业分院，辽宁 盘锦 124221)

石油炼制产业是国民经济发展中最为重要的一环，高能耗的产业特色一直严重制约着炼油厂的盈利能力，而产品单一、市场饱和、产能过剩等风险进一步加剧了地方中小炼油厂的发展危机[1-2]。因此通过优化装置生产工艺，降低装置生产能耗成为炼厂转型升级的必由之路。本文选取炼厂中必不可少且能耗最大(约占全厂总能耗的20%～30%[3])的常减压蒸馏装置为研究对象，分别从热能、电能及水资源三方面探讨相关的节能降耗技术，为控制炼厂生产成本、提高企业效益提供有益借鉴。

1 常减压装置热能的有效节能

1.1 合理布局换热网络

以典型的一脱-两炉-三塔原油加工方案(原油加工流程为：电脱盐-初馏塔-常压炉-常压塔-减压炉-加压塔)为例，根据原油进装置的换热情况，通常可将常减压装置划分为三级换热网络。其中原油进电脱盐罐前为I级换热，电脱盐罐到初馏塔间原油的换热为II级换热，初馏塔塔底油进常压炉前的换热为III级换热。原油I级换热终温直接影响原油脱盐效果，原油III级换热终温直接影响燃料气的消耗情况。因此合理布局换热网络不仅利于装置操作，同时通过提高原油进加热炉终温能实现大幅降低燃料消耗。

夹点技术[4-5]为合理设计布局换热网络提供了有效途径。根据冷热流股间的物性参数合理确定夹点位置，遵循夹点之上冷流股不设冷公用工程，夹点之下热流股不设热公用工程及不跨夹点传热三个原则，实现最小传热温差下的合理利用热源。最后结合换热设备的实际情况，对换热网络进行适当调整，设计出能量回收最大化、设备投资最小化的最优换热网络。

1.2 提高加热炉热效率

作为常减压蒸馏装置的核心设备之一，加热炉能耗约占整个装置的82%～92%[6]。因此提高加热炉热效率，减少燃料消耗是常减压装置节能降耗的重要一环。以燕山石化常减压装置加热炉改造项目为例[7]，其常压炉热效率由80.19%提高到了89.20%，减压炉热效率由80.03%提高到了87.50%，大幅降低了装置能耗。

目前提高加热炉热效率的途径主要有以下几点：(1)严格控制加热炉中过剩空气系数，加热炉中过剩空气系数过高会造成排烟量增大，通过烟气损失的热量增大，此外过高的氧含量会造成炉管氧化加剧，影响使用寿命。而当过剩空气系数过低时会造成燃料燃烧不充分、不均匀。(2)采用先进涂漆和保温材料，降低炉壁外温以减少散热损失。(3)设置烟气余热回收系统，控制排烟温度。过高的排烟温度会造成大量热损失，过低的排烟温度又会造成烟囱的露点腐蚀。烟气余热回收系统的设置可有效解决上述问题。目前主要通过烟气-空气换热、烟气-低温热水换热等手段实现烟气余热回收。(4)采用高效燃烧器和炉管吹灰设计，进而实现燃料的充分燃烧和有效传热。

1.3 低温余热回收技术

常减压装置中存在大量温位介于100～150 ℃间的低温热源直接进空气冷却器或水冷器。一方面，造成了低温余热资源的浪费。另一方面，增大了装置内电能或循环水的用量。因此回收装置内的低温余热资源对于整个装置的节能降耗具有重要意义。

当前具有代表性的低温余热回收方法主要有以下几点：(1)上下游车间深度联合，通过物料的热直供，实现上游车间冷公用工程和下游车间热公用工程能耗的大幅降低。如石脑油直供汽油重整装置、柴油直供柴油加氢改质装置、蜡油直供催化装置、渣油直供延迟焦化装置等。(2)热媒水技术，建立热水站并以低温热水为媒介统一回收装置内低温余热资源，取热后的热水可供装置伴热、罐区伴热、办公楼取暖等。(3)低温余热发电技术[8-9]，该技术核心在于低沸点有机物所做的朗肯循环(ORC)，通过低沸点有机物的吸热膨胀、蒸汽做功冷凝实现热能转化为电能。以茂名石化低温余热发电项目为例[9]，原工艺为140 ℃柴油经空冷降温后外送，改造后的工艺为140 ℃柴油经ORC余热发电机组后降至62 ℃返回空冷。改造后实现年发电1.452×107kW·h-1，装置节能443.03 MJ/t。

2 常减压装置电能的有效节能

以机泵为代表的流体输送设备是装置正常运行的关键之一，其电能消耗同样占据了装置总能耗较大部分。由于机泵选型、原料性质或装置加工量的调整，机泵流量、扬程偏大的现象时有发生。因此，节电技术的应用对降低常减压蒸馏装置能耗具有重要意义。当前机泵节电技术主要有以下两点：(1)选用高效变频机泵，根据装置负荷合理调整电机频率；(2)合理选用换热器及布置管线，控制好物料在换热及输送过程中的压降，减少动能消耗。

3 常减压装置水资源的有效节能

常减压蒸馏装置中主要有电脱盐注水、冷却用水、塔内汽提蒸汽、加热炉雾化蒸汽、减压塔蒸汽抽真空等消耗水资源。

针对装置内水资源的节能，主要可从以下几点进行考虑：(1)工艺上采用干式操作，降低汽提蒸汽注入量；(2)采用燃料气取代燃料油作为加热炉燃料，减少雾化蒸汽用量；(3)采用液环真空泵取代蒸汽抽真空；(4)常减压装置同其它装置高效联合。如常减压-硫酸装置联合，将常减压装置产生的酸性水送至硫酸装置酸性水汽提，汽提后的净化送返回常减压装置供电脱盐注水使用；(5)装置内各伴热站、蒸汽分液罐底部的高品质凝结水可统一回收利用。

4 结 语

常减压蒸馏装置是石油加工过程中不可或缺的第一道工序，也是炼厂各装置中能耗最大的部分，其节能降耗对于降低原油加工成本，增加炼厂效益具有重要意义。因此，通过上文可知，常减压装置可从优化工艺设计、选用高效设备、加强装置间联合等方面入手，实现热能、电能及水资源能耗的有效降低。此外，相关技术对于炼厂其它装置的节能降耗具有借鉴意义。