煉廠常減壓換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及低溫余熱利用

鄒 帥, 吳 明

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

2012年世界煉油總能力為44.48億t/a，亞洲煉油能力的增加帶動(dòng)了全球煉油能力的復(fù)蘇，達(dá)到12.82億t/a，比2011年增加3600萬t/a。2012年，中國(guó)原油一次加工能力達(dá)到 5.75億 t/a，僅次于美國(guó)；世界煉油廠總數(shù)為655座，中國(guó)為53座，占8%[1]。中國(guó)的煉油工業(yè)，生產(chǎn)能力、企業(yè)規(guī)模和技術(shù)裝備均達(dá)到了相當(dāng)水平，部分領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但這不能掩蓋我國(guó)煉油企業(yè)節(jié)能存在的很多問題，隨著我國(guó)煉化工業(yè)的快速發(fā)展及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)能降耗問題越發(fā)必要。因此，我們應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)及推廣優(yōu)化換熱流程、加熱爐強(qiáng)化傳熱、熱電聯(lián)產(chǎn)、低溫余熱利用等技術(shù)煉油工業(yè)中的應(yīng)用[2,3]。

1 煉廠常減壓裝置用能分析

1.1 現(xiàn)有換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

某煉廠常減壓裝置原油換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見圖1所示。

1.2 現(xiàn)有裝置在能量利用方面的問題

（1）初底原油的換熱終溫較低。

（2）低溫余熱沒有充分回收。目前常減壓裝置低溫余熱物流有六條，冬季時(shí)，回收熱量?jī)H占全裝置低溫?zé)峥偭康?5%左右；在夏季時(shí)，裝置全年低溫?zé)崞骄厥章实陀?8%。

圖1 常減壓裝置現(xiàn)有原油換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 CDU/ VDU existing crude oil heat exchange network structure

2 低溫余熱利用

2.1 低溫?zé)崂孟到y(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化原則

（1）對(duì)現(xiàn)有企業(yè)改造項(xiàng)目可進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、分期實(shí)施使得熱源、熱阱均需在企業(yè)及鄰近區(qū)域的大系統(tǒng)范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮、全面規(guī)劃，同級(jí)利用與升級(jí)利用措施統(tǒng)籌考慮[4~6]。

（2）熱源、阱匹配也要利用換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。統(tǒng)籌分析各種工程因素要求的輔助設(shè)施投資。

（3）所有設(shè)計(jì)方案及設(shè)想，均需滿足經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的要求。

2.2 具體方案

（1）初底原油段換熱流程調(diào)整

①為了提高OHTC，從而多取出高溫位渣油熱量，將E-24/AB由四管程改為六管流程。

②故將渣油二次改進(jìn)E-28，騰出E-31走常三線一次，常三線二次進(jìn)E-21，出來后進(jìn)加熱爐的助燃空氣，再冷卻到一定溫度去減壓塔減一中。

③加大常二中二次換熱器E-20的換熱面積，同時(shí)在常二中一次換熱器E-30上再串聯(lián)1臺(tái)原油換熱器E-30B，如圖2所示。

圖2 初底原油段換熱流程調(diào)整結(jié)果Fig.2 Heat exchange process adjustment results

（2）脫后原油段換熱流程調(diào)整

保證脫后原油的換熱終溫，從而維持初餾塔合適的拔出率，是脫后原油段換熱流程的重點(diǎn)。按照盡量減少更改原則，本方案僅僅調(diào)整了常頂循換熱流程。E-14/AB走常二線一次，直接進(jìn)原二次換熱器E-5/AB，如圖3所示。

圖3 脫后原油段換熱流程調(diào)整結(jié)果Fig.3 Desalted crude oil heat exchange process adjustment results

（3）脫前原油段換熱流程調(diào)整

如圖4所示，是方案脫前原油段換熱流程調(diào)整結(jié)果?？梢钥闯?，減三線二次從二段出來后直接進(jìn)一段，由于溫度比常二線二次高。所以進(jìn)E-3而不進(jìn)E-2，E-2改走常二線二次。對(duì)換E-2和E-3的熱物流，調(diào)整后，脫前原油的換熱終溫為120.4 ℃，可以滿足電脫鹽工藝要求[7~9]。

圖4 脫前原油段換熱流程調(diào)整結(jié)果Fig.4 Crude oil heat exchange process adjustment results

（4）原油換熱網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整結(jié)果及分析

如圖5所示，常減壓裝置原油換熱網(wǎng)絡(luò)總調(diào)整圖，該圖為上述全部調(diào)整總結(jié)于此。

2.3 低溫余熱回收

表1是常減壓裝置換熱網(wǎng)絡(luò)采用調(diào)整后的低溫余熱統(tǒng)計(jì)。從中可以得到，常頂循、常一線和常二線累積低溫余熱總量為456×104kcal/h，其中蠟油占 38.1%，常一線、常二線和常頂循占 61.9%。目前除了減二、三線在冬季用于發(fā)熱、減四線加熱除鹽水外，剩下的余熱均沒有回收。

表1 換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后低溫余熱統(tǒng)計(jì)Table 1 Low temperature waste heat statistic after adjusting net

基于表1，分析后調(diào)整了內(nèi)部低溫?zé)崴厥樟鞒?，主要是回收的常一線、常二線和常頂循的低溫余熱。調(diào)整后的低溫?zé)釤崴厥樟鞒倘鐖D6所示。

圖5 常減壓原油換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)整結(jié)果Fig.5 Heat net adjusted result of CDU/ VDU

圖6 低溫余熱熱水回收流程Fig.6 Low temperature waste heat recycling process

3 結(jié) 論

（1）網(wǎng)絡(luò)改造后的后原油進(jìn)初餾塔溫度和脫前原油進(jìn)電脫鹽溫度均得以提高，脫初底原油的換熱終溫由原先的280 ℃提高到288.3 ℃，換熱終溫提高8.3 ℃。

（2）由于初底原油換熱終溫提高了8.3 ℃，因此常壓爐熱負(fù)荷降低了212×104kcal/h，降低裝置能耗0.61 kg toc/t原油，折合節(jié)能效益約千萬余元。

（3）對(duì)提出的改造方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析，新增建設(shè)投資98.5萬元，總工程費(fèi)約為200萬元，每年節(jié)能效益671.72萬元，3.6個(gè)月實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)。

（4）常減壓裝置原油換熱網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)后的總傳熱火用損比改進(jìn)前下降了約 3%。常減壓裝置換熱網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，降低了過程傳熱火用損，提高了裝置能量利用率。

［1］華賁.中國(guó)煉油企業(yè)節(jié)能降耗―從裝置到全局能量系統(tǒng)優(yōu)化[J].石油學(xué)報(bào)：石油加工，2009，25（4）：463-471.

［2］錢伯章.節(jié)能減排：可持續(xù)發(fā)展的必由之路[M].北京：科學(xué)出版社，2008：242-247.

［3］劉光輝.常減壓換熱網(wǎng)絡(luò)用能優(yōu)化[D].北京：北京化工大學(xué)，2009

［4］易和平.蘭州石化二套常減壓裝置低溫余熱利用[D].天津：天津大學(xué)，2005.

［5］武獻(xiàn)紅，吳麗，王東麗,等.石油化工廠低溫余熱的利用[J].河南化工，2007，24（3）：38-39.

［6］呂亮功.低溫?zé)崂霉?jié)能改造[J].煉油技術(shù)與工程,2004，34（9）：60-62.

［7］閻雪峰，李同昌.煉油廠低溫余熱利用的幾個(gè)實(shí)例[J].煉油設(shè)計(jì)，2002，32（11）：55-57.

［8］田純文，鐘永鋒，王衛(wèi)連.實(shí)現(xiàn)裝置熱聯(lián)合回收利用低溫?zé)醄J].節(jié)能，2003（10）：25-29.

［9］張廣建，鄭偉華.煉油裝置熱聯(lián)合節(jié)能淺析和改進(jìn)措施[J].節(jié)能，2006（7）：43-45.