煉油低溫余熱回收利用方案及工程實施

王玉娟（中國石油大港石化公司）

煉油低溫余熱回收利用方案及工程實施

王玉娟（中國石油大港石化公司）

中國石油大港石化公司的原低溫?zé)嵯到y(tǒng)未能充分有效利用，生產(chǎn)裝置大量優(yōu)質(zhì)低溫?zé)嵩幢焕速M，節(jié)能潛力以待挖掘。通過三期工程，充分利用多個生產(chǎn)裝置的優(yōu)質(zhì)低溫?zé)嵩矗⒘四媳眳^(qū)生產(chǎn)低溫?zé)嵯到y(tǒng)，并完善生活采暖低溫?zé)嵯到y(tǒng)，用于生產(chǎn)裝置和罐區(qū)冬季伴熱和全廠生活采暖；這不僅降低了生產(chǎn)裝置熱源冷卻成本及裝置、罐區(qū)冬季伴熱的蒸汽消耗，同時也保障了液化氣罐區(qū)伴熱的安全生產(chǎn)。改造后全廠低溫?zé)崂玫玫饺鎯?yōu)化，節(jié)能效果十分顯著，全廠綜合能耗分別減少20 444.18 kW和22 151.44 kW，經(jīng)濟效益巨大。

石化煉油；低溫?zé)?；熱源；生產(chǎn)伴熱系統(tǒng)；生活采暖系統(tǒng)

引言

節(jié)能對于國家的能源安全、環(huán)境保護和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展都具有非常深遠的意義，是我國一項重要和長期的能源政策。能耗費用已成為我國石化煉油企業(yè)加工費用的主要部分。據(jù)統(tǒng)計，煉油企業(yè)的能源消耗占全國能耗的16%[1]，成為能耗的第一大戶，在成本構(gòu)成中占企業(yè)現(xiàn)金操作費用的一半以上[2]。因此，降低能耗已成為降低成本、提高經(jīng)濟效益以及企業(yè)生存、發(fā)展的重要途徑?？紤]到目前我國石化煉油企業(yè)用能狀況，最大的節(jié)能潛力已不在于某些先進節(jié)能設(shè)備或某項先進節(jié)能工藝的應(yīng)用，而在于范圍更廣和技術(shù)先進的全局能量系統(tǒng)優(yōu)化，從整體考慮提高企業(yè)的總體用能水平，包括裝置工藝用能、熱聯(lián)合、低溫?zé)崂靡约罢羝麆恿ο到y(tǒng)的全局能量系統(tǒng)優(yōu)化等。

低溫余熱是指煉油生產(chǎn)過程中，高于油品儲存溫度或工藝本身需要溫度的未被回收利用的熱量[3]，這部分熱量通常以各種形式被排放掉。低溫?zé)峒s占工業(yè)廢熱總值的60%[4]，有效回收裝置產(chǎn)生的低溫?zé)釋拸S的節(jié)能減排有至關(guān)重要的意義。

1 公司低溫?zé)崂矛F(xiàn)狀

近年來，大港石化公司取得了較大的發(fā)展，歷經(jīng)幾次升級改擴建項目，煉油加工能力得以提升，但煉油對比能耗與國內(nèi)同規(guī)模節(jié)能先進企業(yè)相比，仍有一定的差距。2010年加工量為388.90×104t，煉油能耗為75.55 kgeo/t（千克標油/噸）。與國內(nèi)同規(guī)模煉油先進企業(yè)相比，煉油綜合能耗偏高5～10個單位[5-6]，表明煉油系統(tǒng)節(jié)能方面尚有一定的節(jié)能潛力。大港石化公司在優(yōu)化裝置操作、裝置熱出料或直供料、低溫?zé)崃炕厥?、罐區(qū)凝結(jié)水回收、蒸汽管網(wǎng)局部優(yōu)化等方面做了許多工作。但公司低溫?zé)嵯到y(tǒng)很不完善，廠區(qū)有南北兩個熱水站，通過在除氧水中直接注入蒸汽來產(chǎn)生低溫?zé)崴瑑H用于廠區(qū)生活采暖系統(tǒng)。近年來，隨著采暖熱負荷的增加，熱水站已不堪重負，經(jīng)常出現(xiàn)生活采暖供熱不足，遠端熱水短路的現(xiàn)象。同時液化氣罐區(qū)蒸汽伴熱系統(tǒng)存在重大安全隱患，苯抽提等裝置冬季伴熱造成蒸汽消耗；而生產(chǎn)裝置還有許多優(yōu)質(zhì)的低溫?zé)嵩礇]有利用，該部分優(yōu)質(zhì)的低溫?zé)嵩炊纪ㄟ^循環(huán)水或空冷來進行冷卻，造成了熱能、電能、循環(huán)水的極大浪費。為滿足生產(chǎn)和生活的需要，熱水站需根據(jù)現(xiàn)有熱負荷重新設(shè)計，尋找新的熱源，新建生產(chǎn)低溫?zé)嵯到y(tǒng)，完善生活采暖低溫?zé)嵯到y(tǒng)，生產(chǎn)熱負荷與生活熱負荷分開。

2 低溫?zé)崂脙?yōu)化方案

2.1 構(gòu)建思路

從全局角度考慮低溫?zé)岷侠砝?，大港石化公司分三期進行低溫?zé)嵯到y(tǒng)改造：一期先對北區(qū)進行改造，利用凝結(jié)水的低溫?zé)?，催化裝置連排、定排的低溫?zé)?，柴油加氫裝置的柴油加氫產(chǎn)物，汽油加氫裝置的輕汽油、加氫脫硫油，加氫裂化裝置的輕柴油、柴油產(chǎn)品等作為低溫?zé)嵩瓷a(chǎn)的低溫?zé)崴糜诒眳^(qū)液化氣等罐區(qū)、苯抽提等裝置的冬季伴熱及生活采暖，同時解決液化氣罐區(qū)蒸汽伴熱系統(tǒng)存在的重大安全隱患；二期擴建新的南區(qū)熱水站，建立生產(chǎn)、生活兩個低溫?zé)嵫h(huán)，以除氧水為熱媒，把常減壓裝置和延遲焦化裝置及蠟油加氫裂化裝置富裕的低溫?zé)峒衅饋?，用于南區(qū)部分裝置、罐區(qū)管線的冬季伴熱及生活采暖；三期完善南區(qū)的低溫?zé)嵯到y(tǒng)，對制氫裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，對原油儲備庫、柴油罐區(qū)、氣柜、系統(tǒng)管網(wǎng)的維溫伴熱系統(tǒng)由蒸汽改為熱水伴熱進行改造。

2.2 熱源分布

熱利用熱源狀況分別見表1和表2。目前，這些熱源裝置存在的大量低溫?zé)嵩礇]有回收，直接進空冷器或水冷器冷卻，或者直排。

3 低溫?zé)嵯到y(tǒng)工藝流程改造

3.1 北區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)

北區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)改造依托現(xiàn)有裝置，在催化柴油加氫改質(zhì)裝置、北區(qū)熱水站、蠟油加氫裂化裝置及催化汽油加氫脫硫裝置中進行，催化柴油加氫改質(zhì)裝置、蠟油加氫裂化裝置的低溫?zé)嶙鳛樯a(chǎn)伴熱用熱源；而北區(qū)熱水站、催化汽油加氫脫硫裝置的低溫?zé)嶙鳛樯畈膳脽嵩?，降低催化柴油加氫改質(zhì)裝置、北區(qū)熱水站、蠟油加氫裂化裝置和催化汽油加氫脫硫裝置的冷卻負荷，節(jié)省北區(qū)熱水站的蒸汽耗量和各罐區(qū)、裝置伴熱的蒸汽消耗。

北區(qū)生產(chǎn)伴熱系統(tǒng)中，一部分生產(chǎn)低溫冷水（除氧水）自北區(qū)熱水站低溫?zé)崴尥ㄟ^生產(chǎn)低溫?zé)崴眉訅汉?，分兩路送至蠟油加氫裂化裝置和催化柴油加氫裝置，分別與蠟油加氫裂化裝置的輕柴油中段回流、柴油中段回流、輕柴油、柴油產(chǎn)品和催化柴油加氫裝置的柴油加氫產(chǎn)物換熱，低溫冷水被換熱至97℃后匯合到生產(chǎn)熱水管線，分別送至液化氣罐區(qū)等生產(chǎn)熱負荷伴熱，伴熱回水送回至北站熱水罐循環(huán)使用。在生活采暖系統(tǒng)中，生活低溫冷水（除氧水）自北區(qū)熱水站低溫?zé)崴?，通過采暖低溫?zé)崴眉訅汉笏椭帘眳^(qū)熱水站和催化汽油加氫裝置，分別與熱水站的催化連排、催化定排，雙脫、氣分、MTBE來凝結(jié)水，苯抽提、污水汽提來凝結(jié)水和催化汽油加氫裝置的輕汽油、加氫脫硫油換熱至97℃進生活采暖低溫?zé)崴偣?，匯合后通過生活采暖熱水管線送至北區(qū)采暖，采暖回水送回至北站熱水罐循環(huán)使用，其工藝流程見圖1。

表1 北區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)熱源

表2 南區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)熱源

圖1 北區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)工藝流程

3.2 南區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)

南區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)改造是建立生產(chǎn)、生活兩個低溫?zé)嵫h(huán)，以除氧水為熱媒，把常減壓裝置和延遲焦化裝置及蠟油加氫裂化裝置富裕的低溫位熱集中起來，用于南區(qū)部分裝置、罐區(qū)管線的冬季伴熱。由于南區(qū)的低溫?zé)嵩床粔?，生活采暖部分的低溫?zé)崴捎谜羝訜?，生活采暖低溫?zé)釡囟冉橛?5～97℃，可根據(jù)使用情況調(diào)節(jié)采暖水溫度。

南區(qū)生產(chǎn)伴熱系統(tǒng)是利用加氫裂化裝置的輕柴油中段回流、柴油中段回流及分流塔頂油氣，延遲焦化裝置的頂循環(huán)回流，常減壓裝置的常頂循回流、常三線和常二線、減二線換熱，將低溫冷水（除氧水）換熱至97℃后，通過生產(chǎn)低溫?zé)崴偣芊謩e送至包括本裝置在內(nèi)的生產(chǎn)熱負荷伴熱，所有的伴熱回水送回至南站熱水罐循環(huán)使用。而生活采暖是自南站低溫?zé)崴尥ㄟ^采暖低溫?zé)崴盟椭辽畈膳蜏責(zé)崴訜崞?，?jīng)蒸汽加熱到85℃，通過生活采暖供水管線送至南區(qū)采暖，采暖回水送回至南站熱水罐循環(huán)使用，其工藝流程見圖2。

3.3 南區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)

大港石化公司原油儲備庫共有10座儲罐，每座10×104m3，其中2座備用，使用1.0 MPa蒸汽進行維溫伴熱，高質(zhì)低用，具有優(yōu)化潛力；而裝置內(nèi)還有較多的低溫?zé)嵛吹玫胶侠砝茫缰茪溲b置的中變氣的低溫?zé)?，目前通過空冷器冷卻，酸性水用循環(huán)水冷卻。加氫裂化裝置的柴油中段回流、輕柴油中段回流作為低溫?zé)嵩矗巡⑷氲蜏責(zé)岫诠こ棠蠀^(qū)的低溫?zé)嵯到y(tǒng)；由于南區(qū)的低溫?zé)岣辉＃?臺換熱器沒有投用。本次改造是利用裝置產(chǎn)生的這些低溫?zé)?，將原油儲備庫的維溫伴熱蒸汽改用熱水伴熱，同時完成柴油罐區(qū)、氣柜、系統(tǒng)管網(wǎng)的伴熱系統(tǒng)改造。

改造流程：加氫裂化裝置的柴油中段回流、輕柴油中段回流作為低溫?zé)嵩床⑷朐蛢涔迏^(qū)換熱系統(tǒng)，產(chǎn)生低溫?zé)崴?7 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃；在制氫裝置內(nèi)部新增中變氣-熱媒水換熱器回收中變氣熱量，熱媒水流量99 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃；在制氫裝置內(nèi)部利舊原酸性水冷卻器，改為酸性水-熱媒水換熱器，熱媒水流量17 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃，作為原油儲備庫維溫?zé)嵩?，共輸出低溫?zé)崴?00 t/h。制氫裝置和加氫裝置裂化共輸出低溫?zé)崴?73 t/h。

原油儲備庫共有10臺儲罐，基于冬季、滿罐及原油維溫溫度為40℃條件下，目前實際儲存并非每臺罐都是滿罐，且原油種類較復(fù)雜，最高儲存溫度35～38℃；因此，使用熱媒水進行原油儲備庫儲罐維溫?zé)崃坎蛔銜r，可利用現(xiàn)有南區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)生活區(qū)采暖的蒸汽加熱器加熱熱媒水，提高熱媒水溫度，保證原油儲備庫維溫?zé)崃啃枨蠹霸驼］斔汀?/p>

圖2 南區(qū)低溫?zé)崴到y(tǒng)工藝流程

4 節(jié)能效果分析

北區(qū)低溫?zé)崂没厥盏蜏責(zé)?3 768 kW，減少1.0 MPa、250℃、鈉含量≤15 μg/kg的高品質(zhì)蒸汽用量23.4 t/h，全廠綜合能耗減少20 444.18 kW，折合千克標油為1758 kg/h。南區(qū)低溫?zé)崂没厥盏蜏責(zé)?2 151.44 kW，減少高品質(zhì)蒸汽用量23.9 t/h，全廠綜合能耗減少22 151.44 kW。能耗變化量見表3、表4。

5 結(jié)束語

大港石化公司以熱水作為伴熱的熱源，對生產(chǎn)裝置及輔助裝置、罐區(qū)等大部分蒸汽伴熱的管線進行改造，不僅有效利用余熱，節(jié)約大量蒸汽，而且運行平穩(wěn)，伴熱溫和、均勻，易于操作，熱源介質(zhì)溫度可控。同時，熱水伴熱顯著降低伴熱系統(tǒng)泄漏，減少維護量，美化環(huán)境，節(jié)約維修費用；管線沖刷減小，氣蝕減少，有效縮減跑冒滴漏現(xiàn)象。

表3 北區(qū)能耗變化量

表4 南區(qū)能耗變化量

低溫?zé)崂庙椖糠謩e建立了生產(chǎn)用熱循環(huán)和生活用熱循環(huán)，將生產(chǎn)與生活分設(shè)，互不干擾。低溫?zé)嵯到y(tǒng)在冬季運行，屬間斷性生產(chǎn)單元，熱源、熱負荷穩(wěn)定，可根據(jù)生產(chǎn)、生活的不同需求進行彈性調(diào)節(jié)。所有熱源均保留了原有的冷卻系統(tǒng)，當熱負荷減少或熱源富余時，可以根據(jù)實際熱需求在除氧水取熱與原有冷卻系統(tǒng)取熱之間進行平衡，少產(chǎn)低溫?zé)崴蛲Ｓ貌糠值蜏責(zé)崴畵Q熱器，控制熱水罐回水溫度。

低溫?zé)崂酶脑祉椖抗?jié)約能源，節(jié)水減排，使企業(yè)獲得可觀的節(jié)能效益及綜合環(huán)境效益，同時生產(chǎn)安全也得到保障。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.019

2017-02-22

（編輯 李發(fā)榮）

王玉娟，工程師，1999年畢業(yè)于北京石油化工學(xué)院，從事安全環(huán)保監(jiān)督工作，E-mail：wangyj-dg@petrochina.com.cn，地址：天津市大港油田花園路東口中國石油大港石化公司安全環(huán)保與工程質(zhì)量監(jiān)督部，300280。