影響常減壓蒸餾裝置能耗的問題分析與節(jié)能對(duì)策

程志芳 李鴻慶

【摘 要】根據(jù)常減壓蒸餾裝置的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，通過對(duì)裝置在生產(chǎn)過程中能量消耗及構(gòu)成的分析，找出關(guān)鍵耗能過程，提出能耗各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)能措施，通過優(yōu)化，提供合理的工藝流程和過程控制，加強(qiáng)工藝操作管理，將常減壓蒸餾裝置的能耗降到最低。

【關(guān)鍵詞】常減壓蒸餾;能耗;問題分析;節(jié)能對(duì)策

作為原油加工的第一道工序，常減壓裝置能耗占全煉油廠總能耗的15%左右，隨著原油成本不斷上升，煉油企業(yè)所面臨的壓力越來越大，降低生產(chǎn)成本提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力是企業(yè)生存發(fā)展的必然途徑。

1、常減壓蒸餾裝置能量結(jié)構(gòu)分析

常減壓裝置的加工過程是加熱——蒸餾——換熱——冷卻，即原油通過換熱流程或加熱爐被加熱到較高的溫度然后進(jìn)入精餾塔，利用精餾原理把原油分離為汽油、煤油、柴油等餾分產(chǎn)品，這些產(chǎn)品再經(jīng)過換熱冷卻，完成整個(gè)生產(chǎn)過程。

常減壓蒸餾裝置主要用能形式是熱、蒸汽、流動(dòng)能。其中熱、功、蒸汽是由電和燃料轉(zhuǎn)化過來的（加熱爐、機(jī)泵等）。能量經(jīng)轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)入分餾塔后，連同能量回收系統(tǒng)（中段回流）完成工藝過程，一部分進(jìn)入產(chǎn)品，大部分進(jìn)入能量回收系統(tǒng)，反映在工藝指標(biāo)上既常壓爐實(shí)際提供能量是270～360℃這一段。能量在一系列的轉(zhuǎn)換和傳輸過程中，其強(qiáng)度參數(shù)不斷下降，直到裝置不能回收，最終通過冷卻、散熱等渠道排放到環(huán)境中，連同轉(zhuǎn)換過程中的損失一起構(gòu)成了裝置能耗。

2、影響常減壓蒸餾裝置能耗的問題分析

2.1過汽化率問題

過氣化率的高低從不同方面來看，其達(dá)到的效果不同。經(jīng)過分析對(duì)比之后得出三點(diǎn)規(guī)律：第一，閃蒸段壓力與每噸常渣的汽提蒸汽量保持不變時(shí)，閃蒸段溫度每增加4℃，可增加l%過汽化率;第二，當(dāng)閃蒸段溫度和汽提蒸汽量都不變時(shí)，閃蒸段壓力每降低15.3%，也可增加1%過汽化率;第三，當(dāng)閃蒸段溫度和壓力都不變時(shí)，每噸渣油的汽提蒸汽量每增加3kg也可增加1%的過汽化率。從上文中可以看得出來，提高過氣化率可以通過對(duì)蒸段溫度、蒸段壓力以及塔底汽提蒸汽量進(jìn)行調(diào)整來達(dá)到目的。因此，降低常壓爐出口溫度能夠提高輕油收率，降低塔頂?shù)睦鋮s負(fù)荷。

2.2中段回流取熱分配及返塔溫度差問題

在石油煉制過程中，石油產(chǎn)品的收率與質(zhì)量和分配中段回流的取熱息息相關(guān)，常減壓裝置上部側(cè)線的質(zhì)量以及收率會(huì)受到下部高位熱量取出多少的影響。正確做法是將中段回流的取熱量控制在總段剩余熱量的60%～70%之間，如此一來，上部塔板的內(nèi)回流就得到充足的保證。在此基礎(chǔ)上，充足的熱量能夠使得上一側(cè)線的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為合格的石油產(chǎn)品。其中需要注意的是，要避免對(duì)石油質(zhì)量的過分控制，以防止石油產(chǎn)品過純。這樣不但對(duì)高溫的熱量回收造成影響，還會(huì)使得產(chǎn)品收率降低。

2.3加熱爐系統(tǒng)

在石油煉制生產(chǎn)過程中，最主要的能源消耗設(shè)備是加熱爐，石油煉制過程中所需要的大部分能量都是由加熱爐提供的。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，整個(gè)常減壓裝置的能源消耗中，有70%～80%是加熱爐系統(tǒng)消耗的，通過分析得出過剩空氣系數(shù)以及排煙溫度是影響加熱爐效率的兩個(gè)主要因素。

（1）優(yōu)化過?？諝庀禂?shù)，減少排煙氣總量。加熱爐會(huì)受到過大過剩空氣系數(shù)造成的以下三方面影響：第一，排煙溫度保持不變，那么排煙量的大小會(huì)隨著過剩空氣系數(shù)大小的變化而變化。第二，過?？諝庀禂?shù)越大露點(diǎn)腐蝕溫度就越高。第三，過大的過?？諝庀禂?shù)還會(huì)加劇爐管的氧化，影響加熱爐使用壽命。（2）確定過剩空氣系數(shù)最佳值。從理論上來看，過?？諝庀禂?shù)的最高燃燒溫度是在a=1時(shí)，也就是說燃燒過程中所有進(jìn)入爐內(nèi)的氧氣都被燃燒。（3）煙氣熱量回收，維持較低排煙溫度。加熱爐總熱量交換的25%是對(duì)流交換熱量所占的百分比，400℃左右是煙氣在輻射室出口所能達(dá)到的溫度，對(duì)流換熱主要是為了降低此時(shí)的溫度。

3、降低常減壓蒸餾裝置能耗的對(duì)策

3.1優(yōu)化操作，降低工藝總用能

精餾是蒸餾裝置工藝用能的核心，其用能的多少取決于原油內(nèi)需總共撥出餾分的比例及產(chǎn)品質(zhì)量的要求。而影響總拔出率和影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素為過氣化率和中段取熱

（1）過汽化率。過汽化率問題從常規(guī)的節(jié)能觀點(diǎn)看，過汽化率越低越節(jié)能;從生產(chǎn)操作角度看普遍認(rèn)為：過汽化率越高;輕油收率越高;產(chǎn)品質(zhì)量也越好。資料表明常壓塔合理的過汽化率經(jīng)驗(yàn)值為2%～4%。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量與節(jié)能。在生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制既不能忽視也不必過純;過純的要求，既會(huì)降低產(chǎn)品收率，又浪費(fèi)了較高溫的熱量回收，尤其對(duì)于蒸餾常二、常三線來說，產(chǎn)品的分布既要考慮收率最大化，又要考慮節(jié)能。

（3）中段回流。中段回流在取熱量一定的前提下可調(diào)因素有兩個(gè)，流量和返塔溫度。習(xí)慣的做法是流率小溫差大，這樣的優(yōu)點(diǎn)是易控制，但從節(jié)能的角度上，大流率小溫差其優(yōu)點(diǎn)是明顯的：大流率有助于提高膜傳熱系數(shù)，小溫差有助于提高取熱溫位。

3.2提高加熱爐熱效率

提高加熱爐的熱效率最重要的是要保持加熱爐的正常平穩(wěn)運(yùn)行。一方面要穩(wěn)定供應(yīng)燃料與油，精準(zhǔn)控制爐內(nèi)的壓力和流量，優(yōu)化切液操作以保證爐膛里燃料的充分燃燒。另一方面為提高加熱爐的熱效率，必須要減少過剩的空氣，同時(shí)在煙氣余熱回收的過程中要采取有效的措施提高排煙的溫度，以達(dá)到回收的目的。除此之外，為減小熱阻必須要定期吹灰，這樣才能增強(qiáng)對(duì)流室的傳熱。加熱率熱效率的提高除了通過增加熱量來產(chǎn)生，還可以通過防止熱量的散失來達(dá)到目的，這需要充分發(fā)揮爐體的隔熱保功能，盡可能保住熱量。

3.3優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)

優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)才能強(qiáng)化換熱效果，提高熱量的利用水平。優(yōu)化熱化網(wǎng)絡(luò)可以采用“夾點(diǎn)”技術(shù)來提高初底油換熱終溫，節(jié)省燃料，同時(shí)還能有效降低加熱爐的熱負(fù)荷，提高加工容量。除此之外，優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)也是促進(jìn)加熱爐安全平穩(wěn)運(yùn)行的有效途徑，還能延長(zhǎng)加熱爐的使用壽命。

3.4優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能

優(yōu)化常減壓裝置系統(tǒng)裝置組合，能夠有效優(yōu)化冷、熱物流的匹配程度，避免“高熱低用”的搭配加大浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)熱量資源的優(yōu)化利用，降低能耗。如在煉油的生產(chǎn)實(shí)踐中可以將氧化瀝青裝置和常減壓裝置聯(lián)合起來使用，由氧化塔底抽出來的高溫瀝青則可以與經(jīng)過常減壓裝置出來的原油進(jìn)行換熱，以此來降低瀝青的溫度，升高原油的溫度，將升溫后的原油再經(jīng)過瀝青焚燒爐裝置實(shí)現(xiàn)與爐內(nèi)煙氣的換熱處理，這樣可以使原油再次升溫，就不需要再在常減壓裝置中多消耗燃料來加熱原油，以此可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.5優(yōu)化工藝操作

優(yōu)化煉油企業(yè)中的常減壓裝置工藝操作也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。為了達(dá)到節(jié)能的效果，一是要降低減壓塔的過汽化率，二是調(diào)節(jié)減壓塔極冷油回注量。為了避免油渣因?yàn)楦邷囟呀?，就需要在減壓塔中注入一定量的極冷油，這樣就可以有效降低油渣的溫度。在這一過程中，優(yōu)化工藝操作，能在一定程度上調(diào)節(jié)減壓塔極冷油的回注量，提高原油的換熱終溫，從而降低在換熱過程中的能源消耗量。對(duì)于換熱器，由于換熱器中的介質(zhì)鹽分往往較高，長(zhǎng)期經(jīng)過換熱過程會(huì)結(jié)成垢流于表面，會(huì)在一定程度上降低換熱效率，這就需要優(yōu)化分解結(jié)垢工藝，采用化學(xué)化解或是聲波震蕩，消除結(jié)垢，提高換熱效率。

4、結(jié)語

總之，常減壓裝置能耗比較高，這是原油加工的首要工序所采用的裝置，其能耗占煉化企業(yè)總設(shè)備能耗的比重很大。因此，煉化企業(yè)必須分析能耗的因素，要加強(qiáng)工藝操作管理，優(yōu)化常減壓裝置的節(jié)能改造，提高加熱爐熱效率、加強(qiáng)工藝操作水平、完善裝置系統(tǒng)組合，最終達(dá)到常減壓裝置節(jié)能改造的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]董瓊，韓瑛瑛.常減壓裝置節(jié)能優(yōu)化與改造[J].石油石化綠色低碳，2017，2（04）：55-60.

作者簡(jiǎn)介：程志芳（1973—），女，高級(jí)工，從事常減壓蒸餾裝置操作工作。