天津石化煉油節(jié)能優(yōu)化措施及節(jié)能效果

高曉玲

（中國石化天津分公司天津300270）

天津石化煉油節(jié)能優(yōu)化措施及節(jié)能效果

高曉玲

（中國石化天津分公司天津300270）

天津石化煉油部正在運行的生產(chǎn)裝置包含兩套常減壓、兩套加氫裂化、重整抽提、兩套延遲焦化、兩套柴油加氫、蠟油加氫、航煤加氫、一套硫磺回收等主要裝置及儲運系統(tǒng)和公用工程系統(tǒng)。近年煉油部實施的主要節(jié)能項目有：重整抽提裝置乙烯裂解汽油分餾塔底重沸器和甲苯塔底重沸器Ⅱ改造為高通量管換熱器，熱源由3.5MPa蒸汽改為1.0MPa蒸汽；蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化項目；2號常減壓減壓塔節(jié)能改造；空冷風(fēng)機節(jié)能改造；循環(huán)水系統(tǒng)改造；2號延遲焦化裝置熱出料流程優(yōu)化。針對煉油部在低壓蒸汽平衡、蒸汽管網(wǎng)運行方面存在的問題提出了改進措施；提出了節(jié)電優(yōu)化措施；分析了低溫?zé)崂梅矫娲嬖诘臐摿?，提出?yōu)化建議。

節(jié)能優(yōu)化；蒸汽平衡；低溫?zé)?/p>

引言

天津石化煉油部正在運行的生產(chǎn)裝置包含兩套常減壓、兩套加氫裂化、重整抽提、兩套延遲焦化、兩套柴油加氫、蠟油加氫、航煤加氫、一套硫磺回收等主要裝置及儲運系統(tǒng)和公用工程系統(tǒng)。煉油新區(qū)實現(xiàn)了高度熱集成，上下游裝置實現(xiàn)直供料，2號柴油加氫裝置精制柴油作為航煤加氫分餾塔底熱源。在低溫?zé)崂梅矫?，設(shè)立高溫?zé)崦剿到y(tǒng)，回收新區(qū)加氫裝置低溫?zé)?，用來加熱熱電部除鹽水，也可作為2號氣體分餾裝置脫丙烯塔底熱源。設(shè)立低溫?zé)崦剿到y(tǒng)，回收2號延遲焦化裝置的低溫?zé)幔緸樾聟^(qū)裝置采暖伴熱提供熱源，夏季為溴化鋰機組供熱。本文介紹了天津石化煉油部近年實施的節(jié)能優(yōu)化項目，分析了在低壓蒸汽平衡、蒸汽管網(wǎng)運行方面存在的問題及裝置低溫?zé)崂梅矫娲嬖诘臐摿?，并提出?yōu)化建議。

1 近年實施的主要節(jié)能項目

1.1 節(jié)汽項目

1.1.1 煉油部重整抽提裝置工藝優(yōu)化改造項目

2016年大修前非伴熱季節(jié)天津石化煉油部1.0MPa蒸汽過剩，除外送化工部、水務(wù)部、聚醚部及行管區(qū)約40t/h蒸汽外，約有10-20t/h 1.0MPa蒸汽放空。

100萬噸/年重整抽提裝置重整循環(huán)氫壓縮機蒸汽透平背壓產(chǎn)生1.0MPa蒸汽約71 t/h，除少量自用外，剩余絕大部分外送，蒸汽壓力1.0-1.05MPa，蒸汽溫度約295℃。2016年大修前重整抽提裝置乙烯裂解汽油分餾塔底兩臺重沸器504-E-405A，B和甲苯塔塔底重沸器Ⅱ504-E-606采用3.5MPa蒸汽作熱源，乙烯裂解汽油分餾塔底重沸器冷測的出口溫度為171℃，甲苯塔塔底重沸器冷測的出口溫度141℃。2016年大修重整抽提裝置乙烯裂解汽油分餾塔底兩臺重沸器和甲苯塔底重沸器Ⅱ的熱源由3.5 MPa蒸汽改為裝置自產(chǎn)1.0MPa背壓蒸汽（因裝置自產(chǎn)背壓蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定），同時兼顧3.5 MPa蒸汽工況，重沸器型式由普通型改為適合低溫差換熱的高通量管換熱器，高通量管的總傳熱系數(shù)明顯優(yōu)于普通換熱管。

表面多孔高通量換熱管強化傳熱機理：表面多孔管是采用粉末冶金方法在普通光管表面燒結(jié)一薄層功能多孔層，能夠顯著提高沸騰換熱效率。沸騰傳熱速率與傳熱面產(chǎn)生氣泡的速度密切相關(guān)，表面多孔管有無數(shù)個人造汽化核心，大大加速了氣泡生產(chǎn)速度。相互連通的多孔層在氣泡長大和逸出的同時，因虹吸作用，加速了局部液體的攪動，產(chǎn)生整體對流傳熱。表面多孔層增大了微觀傳熱面積，且多孔層為導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬材料[1]。乙烯裂解汽油分餾塔底重沸器、甲苯塔重沸器改造前的普通型換熱器和改造所采用的高通量管換熱器參數(shù)對比見表1：

表1 乙烯裂解汽油分餾塔底重沸器、甲苯塔重沸器改造前的普通型換熱器和改造所采用的高通量管換熱器參數(shù)對比

節(jié)能效果：項目投用后，兩塔耗汽節(jié)約6.4%，重整抽提裝置1.0MPa蒸汽外送減少15-17t/h，在非伴熱季節(jié)外送化工部及行管區(qū)1.0MPa蒸汽40t/h情況下，實現(xiàn)了全廠1.0MPa蒸汽平衡，2017年非伴熱季節(jié)全廠3.5MPa蒸汽外購量同比下降。在外送化工部及行管區(qū)1.0MPa蒸汽線上有備用減溫減壓蒸汽補入點，以保證蒸汽使用單位的需求。

1.1.2 伴熱蒸汽改造項目

2號焦化裝置儀表蒸汽伴熱改水伴熱，熱源為低溫?zé)崦剿?。重整抽提裝置將部分蒸汽伴熱改造為水伴熱，伴熱改造鋪設(shè)熱媒水總管進裝置，同時鋪設(shè)熱媒水分支管線到汽站、回水站。此兩個項目冬季節(jié)省1.0MPa汽4t/h。

1.1.3 蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化項目

煉油部外購熱電部3.5MPa蒸汽由熱電部通過28號線、30號線、31號線送往煉油部，向煉油新區(qū)供汽的中壓蒸汽管線30、31號線（2*DN600），單線設(shè)計能力：240t/h。目前30、31號線兩條線輸汽總量：夏季240t/h，冬季250t/h，雙線均運行。向煉油部老區(qū)供汽的28號線（DN450）設(shè)計能力130t/h，目前實際負(fù)荷：夏季76t/ h，冬季96t/h。在煉油部邊界分別在30號線、31號線與28號線間增加DN450跨線，停運28號線在熱電部與煉油部之間管線，煉油部老區(qū)蒸汽負(fù)荷由30號線、31號線承擔(dān)，30、31號線負(fù)荷：夏季316t/h，冬季346t/h，3.5MPa蒸汽線熱損下降。

取消天津石化老區(qū)1.8MPa蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化改造。熱電部供化工部1.8MPa蒸汽為3.5MPa蒸汽減溫減壓獲得，管網(wǎng)蒸汽流量低，輸送距離遠(yuǎn)，蒸汽熱損失較大。煉油新區(qū)蠟油加氫裝置處在中壓蒸汽管網(wǎng)中部，在2號硫磺外送蒸汽和管網(wǎng)蒸汽的交匯處，此兩股蒸汽方向相反，造成蠟油加氫邊界中壓蒸汽流速低，蒸汽溫度偏低。公司對蒸汽管網(wǎng)進行整體優(yōu)化改造：從煉油部熱力站減溫減壓器前引出3.5MPa蒸汽，引煉油部1.0MPa蒸汽與其噴射混合獲得1.8MPa蒸汽，1.8MPa蒸汽送化工部，停運熱電部供化工部1.8MPa蒸汽管線。項目目的：一是停運熱電部供化工部1.8MPa蒸汽管線，改由煉油部供汽，由于化工部與煉油部相鄰，減少了蒸汽管網(wǎng)損失。二是提高蠟油加氫邊界中壓蒸汽流量，提高蠟油加氫邊界中壓蒸汽溫度，現(xiàn)蠟油加氫邊界中壓蒸汽溫度約為370℃。三是消耗了1.0MPa蒸汽，有利于煉油部1.0MPa蒸汽平衡。

存在問題：原設(shè)計汽汽引射器參數(shù)為;3.5MPa蒸汽26.2 t/h、1.0MPa蒸汽3.8t/h、減溫水0.44 t/h，輸出1.8 MPa蒸汽30.44 t/h。因化工部1.8MPa蒸汽需求下降到約12 t/h，引射1.0MPa蒸汽流程沒能投用，送化工部1.8MPa蒸汽由3.5MPa蒸汽減溫減壓產(chǎn)生。

1.2 裝置流程優(yōu)化項目

1.2.1 3號常壓塔增設(shè)常四線抽出

常壓塔增設(shè)常四線抽出，常四線餾出經(jīng)一次換熱后，送入減一中填料床層上方，通過減一線和減二線分別回收常四線中的柴油餾分和蠟油餾分，常四線餾出經(jīng)一次換熱后，也可作為加氫裂化原料直接與減二線合并出裝置，減少了減爐燃料消耗。

1.2.2 2號延遲焦化裝置頂循增加汽油出裝置跨線

2號延遲焦化裝置由于粗汽油泵設(shè)計輸送能力限制，裝置產(chǎn)的粗汽油量較大，粗汽油泵不能及時送至吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，從而不得不將粗汽油壓入柴油中。增加頂循線至汽油出裝置跨線，將一部分粗汽油直接經(jīng)頂循送出裝置，一方面降低粗汽油泵負(fù)荷，另一方面粗汽油從頂循直接出裝置不經(jīng)過空冷水冷等進一步冷卻，僅循環(huán)水就可以節(jié)約至少23t/h；頂循抽出溫度大于150℃，可以提高汽油熱出料溫度。

1.3 節(jié)電項目

空冷器軸流式風(fēng)機節(jié)能改造項目：對煉油部6套裝置29臺效率低、夏季運行無備臺、運行功率較大的空冷風(fēng)機進行改造，選用高效風(fēng)機扇葉，對輪轂進行更換，改造風(fēng)機總功率1275KW，節(jié)電率約12%。

1.4 節(jié)約燃料項目

2號常減壓減壓塔更換低壓降填料

采用深圳達(dá)成科技新型填料，將減壓塔原四段填料全部更換為低壓降填料，降低減壓塔全塔壓降，減小減壓塔進料段壓力，從而降低減壓爐出口溫度，達(dá)到改善減壓塔的操作和減少減壓加熱爐燃料消耗的目的。項目投用后，減壓塔的壓降降低約5mmHg，常底油進減壓爐溫度349℃，減爐出口溫度由378℃降低到371℃，燃料消耗降低56kg/h，年節(jié)約燃料470噸。

1.5 循環(huán)水改造項目

蠟油加氫裝置兩臺新氫機的一、二級冷卻器冷卻水均并聯(lián)供給，根據(jù)現(xiàn)場實測，循環(huán)水溫升較低，增上項目將一、二級冷卻器的循環(huán)水串聯(lián)使用，降低循環(huán)水用量。蠟油加氫裝置K301A/B膜分離氫壓縮機為2級壓縮，每臺壓縮機中間有1臺級間水冷器，級間水冷器進回水溫差不高，用水量較大。K301A/B每臺壓縮機配有自己的電機水冷系統(tǒng)，將K301A電機水冷的循環(huán)水回水供給壓縮機的級間水冷器作進一步利用，同時K301A的循環(huán)水回水可供給K301B壓縮機的級間改串聯(lián)水冷作進一步利用，最大限度的節(jié)省壓縮機的循環(huán)水用量。

3#常E-201W減頂回流水冷器與E-401W封油冷卻器兩水冷器由并聯(lián)改串聯(lián)。另外水冷器由并聯(lián)改串聯(lián)的涉及2號加氫裂化4臺水冷器、2號柴油加氫兩臺水冷器。

2 能源利用方面存在的問題及下一步改進措施

2.1 非伴熱季節(jié)1.0MPa蒸汽平衡問題

表2 新區(qū)潤滑油站透平泵蒸汽用量

在非伴熱季節(jié)，重整抽提裝置乙烯裂解汽油分餾塔底兩臺重沸器和甲苯塔塔底重沸器Ⅱ熱源由3.5 MPa蒸汽改為1.0MPa蒸汽后，在向化工部及行管區(qū)輸送外40t/h 1.0MPa蒸汽情況下，煉油部實現(xiàn)了1.0MPa蒸汽平衡。但在化工部調(diào)整生產(chǎn)，蒸汽需求下降情況下，煉油部1.0MPa蒸汽存在放空情況，1.0MPa蒸汽管網(wǎng)操作彈性小。

增加1.0MPa蒸汽管網(wǎng)操作彈性措施：

重整抽提裝置B系列抽提蒸餾塔塔底重沸器現(xiàn)采用2.2MPa蒸汽（3.5 MPa蒸汽減溫減壓產(chǎn)生），塔底物料由145℃被加熱至166℃，建議重沸器型式由普通型改為適合低溫差換熱的高通量管換熱器，塔底熱源改為本裝置自產(chǎn)1.0MPa背壓蒸汽（因裝置自產(chǎn)背壓蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定），以降低裝置蒸汽能耗，裝置1.0MPa蒸汽外送量減少12t/h，利于煉油部1.0MPa蒸汽平衡，提高煉油部1.0MPa蒸汽管網(wǎng)操作彈性問題。

針對1.8 MPa蒸汽汽汽引射器因負(fù)荷低不能抽引1.0MPa蒸汽問題，根據(jù)化工部1.8 MPa蒸汽需求量，可在原汽汽引射器旁并聯(lián)增加一低負(fù)荷汽汽引射器，實現(xiàn)1.0MPa蒸汽引射，利于煉油部1.0MPa蒸汽平衡。

2.2 0.45MPa蒸汽平衡問題

煉油部0.45MPa蒸汽為新區(qū)2號延遲焦化富氣壓縮機、2號加氫裂化循氫機、蠟油加氫循氫機的汽輪機及壓縮機組配套潤滑油站小透平背壓產(chǎn)生，另外裝置蒸汽發(fā)生器產(chǎn)少量0.45MPa蒸汽，系統(tǒng)配有0.45MPa減溫減壓蒸汽流程。0.45MPa蒸汽用戶是3號酸性水汽提、2號氣體脫硫和2號硫磺回收，非伴熱季節(jié)全廠約有5t/h 0.45MPa蒸汽放空。新區(qū)潤滑油站透平耗汽量及透平參數(shù)見表2、表3

表3 新區(qū)潤滑油站透平泵參數(shù)

改進措施：目前新區(qū)2號延遲焦化、2號加氫裂化、重整裝置共4臺透平泵在運行，3.5MPa蒸汽耗量11t/ h，4臺潤滑油透平泵備用電泵用電量122.5kW。裝置所屬的變電所目前有兩路進線，具備潤滑油站設(shè)置兩臺電泵的供電條件。將目前的一電一汽潤滑油泵的配置，改為兩臺電泵，當(dāng)一路電失電時，連接在另一路進線的備用泵可以及時啟動保證潤滑油的正常供應(yīng)。因此，可以將這4臺汽輪機改為電機，可以減少0.45MPa背壓蒸汽的產(chǎn)生，消除蒸汽放空，降低3.5MPa蒸汽用量11t/h，改造后將增加4臺泵電機耗電約122.5kW。根據(jù)工藝需求可調(diào)整0.45MPa減溫減壓蒸汽并網(wǎng)量。

2.3 裝置低溫?zé)崂矛F(xiàn)狀及改進措施

天津石化煉油部現(xiàn)有部分低溫?zé)釠]有利用，低溫?zé)岱植记闆r見表4。其中，1號加氫裂化裝置未轉(zhuǎn)化油、2號加氫裂化裝置精制柴油、2號延遲焦化分餾塔頂餾出低溫?zé)崃枯^大。

改進措施：增上2號加氫裂化精制柴油、2號焦化分餾塔頂油氣與熱媒水換熱器，回收低溫余熱，換熱升溫后的熱媒水并入低溫?zé)崦剿到y(tǒng)。

2.4 節(jié)電

煉油部現(xiàn)電單耗為52.13kwh/t原料油，還有節(jié)電潛力。加氫精制裝置現(xiàn)運行的有260萬噸/年柴油加氫、200萬噸/年柴油加氫，原料為直餾柴油、焦化汽柴油、直餾航煤、催化柴油。40萬噸/年汽柴油加氫和40萬噸/年柴油加氫停運。260萬噸/年柴油加氫負(fù)荷率為83.5%、200萬噸/年柴油加氫負(fù)荷率為67.7%。

優(yōu)化措施：按原油加工量1200萬噸/年測算，將40萬噸/年汽柴油加氫改造為焦化汽油加氫，40萬噸/年柴油加氫改造為航煤加氫，改造后兩套加氫裝置操作壓力降低，停運新氫機。停運200萬噸/年柴油加氫，260萬噸/年柴油加氫負(fù)荷率上升至108%，260萬噸/年柴油加氫每兩年更換加氫催化劑，可保證加氫精制裝置產(chǎn)品合格。措施實施后可年節(jié)電2000萬度，節(jié)汽3t/h，減少1.0MPa蒸汽并網(wǎng)21t/h，利于煉油部夏季1.0MPa蒸汽平衡，提高煉油部蒸汽管網(wǎng)操作彈性。

表4 煉油部低溫?zé)岱植记闆r

結(jié)語

天津石化煉油部在采取了以上節(jié)能措施后，春季及秋季低溫?zé)崦剿到y(tǒng)熱量沒有被充分利用，夏季高溫?zé)崦剿到y(tǒng)熱能利用還有潛力。目前，天津石化正在規(guī)劃中的改擴建項目，包括重油催化、氣體分餾、渣油加氫、制氫、烷基化等裝置，應(yīng)在項目設(shè)計中做好低壓、低低壓蒸汽平衡及低溫?zé)崂媒y(tǒng)籌規(guī)劃工作，實現(xiàn)新老裝置的熱聯(lián)合。

[1]譚集艷.對二甲苯裝置中高通量管強化傳熱技術(shù)〔J〕.石油化工設(shè)備，2007，36（3）：81-83

高曉玲，高級工程師，1987年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)石油加工專業(yè)，主要從事節(jié)能及工藝管理工作。