科學(xué)建模 集成優(yōu)化

□ 文/李雪卓

科學(xué)建模 集成優(yōu)化

□ 文/李雪卓

節(jié)能降耗是穩(wěn)增長、保全局的重要手段，是實(shí)現(xiàn)既定戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途徑。

作為環(huán)渤海地區(qū)大型煉油企業(yè)，中國石油錦西石化公司經(jīng)歷了70余年的不斷發(fā)展。由于歷史原因?qū)е碌难b置布局不合理、熱聯(lián)合不足、低溫?zé)崂貌煌晟频葐栴}，隨之產(chǎn)生了煉油能耗持續(xù)走高，一度成為阻礙降耗增效，困擾企業(yè)發(fā)展的難題。當(dāng)前，在中國石油突出質(zhì)量效益，嚴(yán)格限制煉油擴(kuò)能、上規(guī)模的大背景下，如何在現(xiàn)有煉油能力及裝置的基礎(chǔ)上，通過更為科學(xué)的手段，系統(tǒng)降低煉廠用能，控制生產(chǎn)成本，深度挖潛增效，成為公司迫切解決的問題之一。

錦西石化公司通過深入研究煉油過程能量系統(tǒng)集成優(yōu)化，科學(xué)確定煉廠用能規(guī)劃，推進(jìn)裝置間熱進(jìn)料熱聯(lián)合、裝置內(nèi)部能量優(yōu)化，加大低溫余熱系統(tǒng)利用，推行蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)等，精打細(xì)算管理好自己的“家底兒”。數(shù)據(jù)顯示，一季度煉油綜合能耗從2012年的77.68千克標(biāo)油/噸降至2014年的69.26千克標(biāo)油/噸，綜合能耗下降10.8%。

全面排查 確定方案

為提升管理水平，優(yōu)化裝置能耗，實(shí)現(xiàn)挖潛增效，錦西石化公司定期召開專項(xiàng)會議，系統(tǒng)研究分析公司用能存在問題及現(xiàn)狀，對節(jié)能工作進(jìn)行布置與安排，科學(xué)確定節(jié)能優(yōu)化方案，開展裝置操作優(yōu)化，進(jìn)行挖潛增效。

此外，公司把目光投向企業(yè)外，邀請高校的專家為員工講解煉油過程能量優(yōu)化系統(tǒng)方法和實(shí)踐，重點(diǎn)介紹煉油過程能量優(yōu)化系統(tǒng)五步法。由專家和相關(guān)科研人員組成優(yōu)化團(tuán)隊(duì)，走進(jìn)30多個裝置采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬仿真。數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：在現(xiàn)有規(guī)模、原油種類、總體流程都保持不變的情況下，通過開展系統(tǒng)優(yōu)化可帶來上億元效益。

依據(jù)過程系統(tǒng)能量綜合原理及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，公司聯(lián)合專業(yè)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)完成了煉油過程能量系統(tǒng)集成優(yōu)化研究，采用總能規(guī)劃、裝置間熱進(jìn)料熱聯(lián)合、裝置內(nèi)部能量優(yōu)化、全廠低溫余熱大系統(tǒng)利用、蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)，完成全廠30套裝置和系統(tǒng)以及熱電廠、生活區(qū)的能量建模集成與優(yōu)化研究和開發(fā)工作。方案涉及錦西石化用能存在問題285項(xiàng)，整改措施159項(xiàng)，系統(tǒng)分析公司用能存在的不足，及今后節(jié)能工作的重點(diǎn)方向。

深入分析 科學(xué)實(shí)施

依據(jù)實(shí)際操作數(shù)據(jù)分析和建模模擬分析結(jié)論，企業(yè)煉油能耗居高不下的原因逐漸顯現(xiàn)：裝置熱進(jìn)料、出料和熱聯(lián)合不夠，低溫余熱回收和利用不足，部分裝置用能欠佳，蒸汽系統(tǒng)不完善和物料效益低。

為此，錦西石化首先著手開展裝置操作優(yōu)化措施調(diào)整，采取不投資只對生產(chǎn)操作調(diào)整的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能：對南蒸餾裝置常壓塔、減壓塔操作調(diào)整，提高常壓塔、減壓塔拔出率，裝置輕收、總拔提高，降低了二次加工負(fù)荷；解決焦化蠟油帶柴油嚴(yán)重及干氣中C3含量高的問題，對主分餾塔、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的工藝操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，焦化蠟油帶柴油問題得到緩解；解決氣分裝置丙烯塔和脫輕碳四塔的塔頂存在過冷現(xiàn)象，增加塔底再沸器負(fù)荷，塔2001、塔2002進(jìn)料溫度按照能量優(yōu)化指標(biāo)，塔頂回流溫度由31攝氏度

調(diào)整至37攝氏度，接近泡點(diǎn)溫度操作，脫乙烷塔采用大回流，減少乙烷組份放空，同時保證丙烯純度。

最大限度的回收余熱和科學(xué)合理的利用余熱成為節(jié)能工作的重中之重。為此，在全面對各工藝裝置的低溫?zé)嵩磁挪榈倪^程中，結(jié)合了煉油、化工裝置的生產(chǎn)過程能量全面優(yōu)化和綜合利用，找出可充分利用的低溫?zé)嵩?，回收、利用裝置的低溫余熱。方案提出熱源由南蒸餾裝置、蠟油催化裂化裝置、重油催化裂化裝置、延遲焦化裝置、焦化污水汽提和重催污水汽提6個子系統(tǒng)組成?；厥盏臒崴疄橹锌厥铱照{(diào)系統(tǒng)、氣分裝置再沸器、尿素制冷系統(tǒng)、廠內(nèi)采暖換熱系統(tǒng)及化學(xué)水車間生水加熱系統(tǒng)等熱阱提供熱源，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約蒸汽，降低能耗的目的。

多重入手 降耗增效

以全廠能量系統(tǒng)優(yōu)化為主線的能耗攻堅(jiān)戰(zhàn)開展以來，取得了明顯的效果。一季度煉油綜合能耗從2012年的77.68千克標(biāo)油/噸，降至2014年的69.26千克標(biāo)油/噸，降耗下降10.8%。重催、氣體分餾、汽油加氫等8套煉油裝置和連續(xù)重整、煅燒焦、芳烴抽提3套化工裝置與去年同期相比，能耗下降較大。截至4月底，熱電煤耗較去年同期減少3.15萬噸，節(jié)約資金1100萬元；天然氣入廠量較去年同期減少728萬標(biāo)立方米，節(jié)約資金2000萬元。據(jù)測算，能量系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目在未來幾年全部實(shí)施后，一年將可為企業(yè)創(chuàng)效1.6億元。

能量優(yōu)化作為一個系統(tǒng)工程，并非一次檢修就能完成全部優(yōu)化項(xiàng)目。2013年裝置檢修期間，錦西石化組織相關(guān)部門及車間，對每個裝置優(yōu)化方案的可行性進(jìn)行論證，優(yōu)選一些技術(shù)可靠、節(jié)能效果明顯的項(xiàng)目，首先在大檢修中組織實(shí)施。

檢修完成順利開車后，2013年12月，南蒸餾、焦化裝置通過實(shí)施換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，換熱終溫分別提高11攝氏度和30攝氏度。北蒸餾裝置通過完成換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，終溫提高8攝氏度。

相關(guān)建議

在能量系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施過程中，需要進(jìn)行采集數(shù)據(jù)、過程模擬，利用模型測試進(jìn)行優(yōu)化分析。如果采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，模型不可靠，模擬的結(jié)果就會不準(zhǔn)確，與實(shí)際生產(chǎn)過程差異較大，優(yōu)化效果不理想。所以，做好采集數(shù)據(jù)，選對模型是能量優(yōu)化的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

能量優(yōu)化作為一個系統(tǒng)工程，企業(yè)應(yīng)組織相關(guān)部門及車間，對每個裝置優(yōu)化方案的可行性進(jìn)行論證，優(yōu)選一些技術(shù)可靠、節(jié)能效果明顯的項(xiàng)目，首先在大檢修中組織實(shí)施，按照重要程度排序，分批次在日后檢修中陸續(xù)實(shí)施。此外，為考核優(yōu)化方案的節(jié)能增效效果，還需進(jìn)行實(shí)施效果評價。

能量方案必須采用成熟可靠的工藝和設(shè)備。系統(tǒng)優(yōu)化既要做好單個裝置層面的優(yōu)化，也要做好全公司范圍的系統(tǒng)優(yōu)化，突出總流程能量優(yōu)化，該合并的一定要合并，做好每一個環(huán)節(jié)的評審。

積極與國內(nèi)著名高校和相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)化團(tuán)隊(duì)合作，借“外腦”研究能耗優(yōu)化方案，科學(xué)實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)挖潛增效，高校專家走進(jìn)企業(yè)將理論應(yīng)用于實(shí)踐，企業(yè)員工從實(shí)踐中走進(jìn)校園進(jìn)一步學(xué)習(xí)理論，在合作中實(shí)現(xiàn)雙贏。

作者單位：中國石油錦西石化公司