常減壓蒸餾裝置節(jié)能降耗優(yōu)化措施探討

郭忠森

(1 盤錦浩業(yè)化工有限公司，遼寧 盤錦 124124；2 大連理工大學盤錦產(chǎn)業(yè)技術研究院，浩業(yè)分院，遼寧 盤錦 124221)

石油煉制產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展中最為重要的一環(huán)，高能耗的產(chǎn)業(yè)特色一直嚴重制約著煉油廠的盈利能力，而產(chǎn)品單一、市場飽和、產(chǎn)能過剩等風險進一步加劇了地方中小煉油廠的發(fā)展危機[1-2]。因此通過優(yōu)化裝置生產(chǎn)工藝，降低裝置生產(chǎn)能耗成為煉廠轉(zhuǎn)型升級的必由之路。本文選取煉廠中必不可少且能耗最大(約占全廠總能耗的20%～30%[3])的常減壓蒸餾裝置為研究對象，分別從熱能、電能及水資源三方面探討相關的節(jié)能降耗技術，為控制煉廠生產(chǎn)成本、提高企業(yè)效益提供有益借鑒。

1 常減壓裝置熱能的有效節(jié)能

1.1 合理布局換熱網(wǎng)絡

以典型的一脫-兩爐-三塔原油加工方案(原油加工流程為：電脫鹽-初餾塔-常壓爐-常壓塔-減壓爐-加壓塔)為例，根據(jù)原油進裝置的換熱情況，通?？蓪⒊p壓裝置劃分為三級換熱網(wǎng)絡。其中原油進電脫鹽罐前為I級換熱，電脫鹽罐到初餾塔間原油的換熱為II級換熱，初餾塔塔底油進常壓爐前的換熱為III級換熱。原油I級換熱終溫直接影響原油脫鹽效果，原油III級換熱終溫直接影響燃料氣的消耗情況。因此合理布局換熱網(wǎng)絡不僅利于裝置操作，同時通過提高原油進加熱爐終溫能實現(xiàn)大幅降低燃料消耗。

夾點技術[4-5]為合理設計布局換熱網(wǎng)絡提供了有效途徑。根據(jù)冷熱流股間的物性參數(shù)合理確定夾點位置，遵循夾點之上冷流股不設冷公用工程，夾點之下熱流股不設熱公用工程及不跨夾點傳熱三個原則，實現(xiàn)最小傳熱溫差下的合理利用熱源。最后結(jié)合換熱設備的實際情況，對換熱網(wǎng)絡進行適當調(diào)整，設計出能量回收最大化、設備投資最小化的最優(yōu)換熱網(wǎng)絡。

1.2 提高加熱爐熱效率

作為常減壓蒸餾裝置的核心設備之一，加熱爐能耗約占整個裝置的82%～92%[6]。因此提高加熱爐熱效率，減少燃料消耗是常減壓裝置節(jié)能降耗的重要一環(huán)。以燕山石化常減壓裝置加熱爐改造項目為例[7]，其常壓爐熱效率由80.19%提高到了89.20%，減壓爐熱效率由80.03%提高到了87.50%，大幅降低了裝置能耗。

目前提高加熱爐熱效率的途徑主要有以下幾點：(1)嚴格控制加熱爐中過?？諝庀禂?shù)，加熱爐中過?？諝庀禂?shù)過高會造成排煙量增大，通過煙氣損失的熱量增大，此外過高的氧含量會造成爐管氧化加劇，影響使用壽命。而當過?？諝庀禂?shù)過低時會造成燃料燃燒不充分、不均勻。(2)采用先進涂漆和保溫材料，降低爐壁外溫以減少散熱損失。(3)設置煙氣余熱回收系統(tǒng)，控制排煙溫度。過高的排煙溫度會造成大量熱損失，過低的排煙溫度又會造成煙囪的露點腐蝕。煙氣余熱回收系統(tǒng)的設置可有效解決上述問題。目前主要通過煙氣-空氣換熱、煙氣-低溫熱水換熱等手段實現(xiàn)煙氣余熱回收。(4)采用高效燃燒器和爐管吹灰設計，進而實現(xiàn)燃料的充分燃燒和有效傳熱。

1.3 低溫余熱回收技術

常減壓裝置中存在大量溫位介于100～150 ℃間的低溫熱源直接進空氣冷卻器或水冷器。一方面，造成了低溫余熱資源的浪費。另一方面，增大了裝置內(nèi)電能或循環(huán)水的用量。因此回收裝置內(nèi)的低溫余熱資源對于整個裝置的節(jié)能降耗具有重要意義。

當前具有代表性的低溫余熱回收方法主要有以下幾點：(1)上下游車間深度聯(lián)合，通過物料的熱直供，實現(xiàn)上游車間冷公用工程和下游車間熱公用工程能耗的大幅降低。如石腦油直供汽油重整裝置、柴油直供柴油加氫改質(zhì)裝置、蠟油直供催化裝置、渣油直供延遲焦化裝置等。(2)熱媒水技術，建立熱水站并以低溫熱水為媒介統(tǒng)一回收裝置內(nèi)低溫余熱資源，取熱后的熱水可供裝置伴熱、罐區(qū)伴熱、辦公樓取暖等。(3)低溫余熱發(fā)電技術[8-9]，該技術核心在于低沸點有機物所做的朗肯循環(huán)(ORC)，通過低沸點有機物的吸熱膨脹、蒸汽做功冷凝實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為電能。以茂名石化低溫余熱發(fā)電項目為例[9]，原工藝為140 ℃柴油經(jīng)空冷降溫后外送，改造后的工藝為140 ℃柴油經(jīng)ORC余熱發(fā)電機組后降至62 ℃返回空冷。改造后實現(xiàn)年發(fā)電1.452×107kW·h-1，裝置節(jié)能443.03 MJ/t。

2 常減壓裝置電能的有效節(jié)能

以機泵為代表的流體輸送設備是裝置正常運行的關鍵之一，其電能消耗同樣占據(jù)了裝置總能耗較大部分。由于機泵選型、原料性質(zhì)或裝置加工量的調(diào)整，機泵流量、揚程偏大的現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，節(jié)電技術的應用對降低常減壓蒸餾裝置能耗具有重要意義。當前機泵節(jié)電技術主要有以下兩點：(1)選用高效變頻機泵，根據(jù)裝置負荷合理調(diào)整電機頻率；(2)合理選用換熱器及布置管線，控制好物料在換熱及輸送過程中的壓降，減少動能消耗。

3 常減壓裝置水資源的有效節(jié)能

常減壓蒸餾裝置中主要有電脫鹽注水、冷卻用水、塔內(nèi)汽提蒸汽、加熱爐霧化蒸汽、減壓塔蒸汽抽真空等消耗水資源。

針對裝置內(nèi)水資源的節(jié)能，主要可從以下幾點進行考慮：(1)工藝上采用干式操作，降低汽提蒸汽注入量；(2)采用燃料氣取代燃料油作為加熱爐燃料，減少霧化蒸汽用量；(3)采用液環(huán)真空泵取代蒸汽抽真空；(4)常減壓裝置同其它裝置高效聯(lián)合。如常減壓-硫酸裝置聯(lián)合，將常減壓裝置產(chǎn)生的酸性水送至硫酸裝置酸性水汽提，汽提后的凈化送返回常減壓裝置供電脫鹽注水使用；(5)裝置內(nèi)各伴熱站、蒸汽分液罐底部的高品質(zhì)凝結(jié)水可統(tǒng)一回收利用。

4 結(jié) 語

常減壓蒸餾裝置是石油加工過程中不可或缺的第一道工序，也是煉廠各裝置中能耗最大的部分，其節(jié)能降耗對于降低原油加工成本，增加煉廠效益具有重要意義。因此，通過上文可知，常減壓裝置可從優(yōu)化工藝設計、選用高效設備、加強裝置間聯(lián)合等方面入手，實現(xiàn)熱能、電能及水資源能耗的有效降低。此外，相關技術對于煉廠其它裝置的節(jié)能降耗具有借鑒意義。