煉油常減壓裝置特點(diǎn)及節(jié)能新技術(shù)方面的研究

楊靜云 賈芳科 楊瑞 張富安

（中石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

在常減壓裝置運(yùn)行過(guò)程中，主要包括常壓蒸餾裝置及減壓蒸餾裝置。在煉油廠的常減壓裝置運(yùn)行過(guò)程中，主要是對(duì)原油進(jìn)行脫鹽和脫水處理，之后完成原油常壓蒸餾，最后進(jìn)行原油減壓蒸餾處理。在常減壓裝置的整體運(yùn)行中，能量消耗比較大，為了降低常減壓裝置的能源消耗情況，需要對(duì)整個(gè)裝置的運(yùn)行工序進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

1 煉油常減壓裝置的特點(diǎn)

1.1 煙氣余熱回收強(qiáng)化

煙氣余熱回收強(qiáng)化是煉油常減壓裝置在運(yùn)行過(guò)程中的主要特點(diǎn)。在煉油廠生產(chǎn)過(guò)程中，可以利用常減壓裝置完成煙氣余熱回收。一般情況下，可以配置兩種裝置，主要包括高溫段、低溫段空氣預(yù)熱器。在高溫段的導(dǎo)熱元件效率較高，低溫段使用雙向板式預(yù)熱器。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，能夠發(fā)揮常減壓裝置的積極作用，內(nèi)部的余熱量比較高。而相關(guān)部位的溫度要控制在安全范圍內(nèi)，即在130℃以下。在設(shè)計(jì)常減壓裝置內(nèi)部余熱回收系統(tǒng)時(shí)，需要確保其節(jié)能降耗效果［1］。

1.2 過(guò)?？諝庀禂?shù)控制

對(duì)過(guò)?？諝庀禂?shù)進(jìn)行控制也是常減壓裝置在運(yùn)行過(guò)程中的主要特點(diǎn)之一。在煉油廠生產(chǎn)期間，系統(tǒng)內(nèi)部的過(guò)程控制系數(shù)比較低的情況下，加熱爐的燃燒效果難以達(dá)到實(shí)際煉油的具體要求，除了會(huì)對(duì)煉油工作效率產(chǎn)生影響之外，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。而過(guò)?？諝庀禂?shù)相對(duì)較大的情況下，空氣會(huì)攜帶較多熱量散發(fā)，在這種情況下，加熱爐內(nèi)部的熱強(qiáng)度不能達(dá)到要求，可能會(huì)對(duì)傳熱效率產(chǎn)生影響，影響爐管的使用壽命，并且會(huì)污染空氣［2］。在煉油廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，利用常減壓裝置加熱爐氧含量控制系統(tǒng)，可以對(duì)過(guò)?？諝庀禂?shù)進(jìn)行有效控制，確保其在合理的范圍內(nèi)。如果操作人員在火嘴點(diǎn)燃之后，加熱爐內(nèi)部的含氧量發(fā)生變化，可以利用常減壓加熱爐完成排煙壓力控制工作，能夠?qū)訜釥t內(nèi)部空氣氣壓進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，確?；鹧嫣幵谡５娜紵隣顟B(tài)，保證爐溫的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員還可以靈活調(diào)節(jié)常減壓加熱爐煙道擋板，確保裝置運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部空氣系數(shù)保持在良好的狀態(tài)。

1.3 能源消耗大

目前，在煉油廠運(yùn)行過(guò)程中，常減壓裝置消耗的能源量比較大，是煉油廠在生產(chǎn)過(guò)程中占生產(chǎn)成本30%以上的環(huán)節(jié)，也是在所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能源消耗量最大的環(huán)節(jié)。因此，需要根據(jù)煉油廠的具體情況，對(duì)常減壓裝置的能耗問(wèn)題進(jìn)行深入分析。在我國(guó)能源行業(yè)管理和優(yōu)化改進(jìn)的背景下，開(kāi)展常減壓裝置能源消耗優(yōu)化和管理工作至關(guān)重要。在常檢驗(yàn)裝置使用過(guò)程中，對(duì)相應(yīng)的能源消耗有明確的規(guī)定，但是不同的生產(chǎn)企業(yè)使用的生產(chǎn)工藝存在一定差別，再加上生產(chǎn)裝置也各不相同，導(dǎo)致的能源消耗問(wèn)題也比較多。因此，在對(duì)常減壓裝置運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，存在難以統(tǒng)一的情況，在這一背景下，煉油廠必須對(duì)常減壓裝置節(jié)能降耗進(jìn)行深入分析，以常減壓裝置的實(shí)際情況對(duì)能源消耗主體進(jìn)行準(zhǔn)確把握，從電力、動(dòng)力、熱量等不同方面開(kāi)展技術(shù)優(yōu)化和改進(jìn)工作，對(duì)裝置運(yùn)行產(chǎn)生的能源消耗進(jìn)行合理控制，在最大程度上降低生產(chǎn)成本，提高常減壓裝置的運(yùn)行效益。

2 某煉油廠常減壓裝置的用能現(xiàn)狀

在某煉化公司運(yùn)行過(guò)程中，有3套常減壓裝置，原設(shè)計(jì)的加工能力為150 萬(wàn)t/a，在煉化公司快速發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)常減壓裝置的改造也越來(lái)越完善，其加工能力能夠達(dá)到800萬(wàn)t/a，之后再次進(jìn)行擴(kuò)能改造，裝置的實(shí)際加工能力達(dá)到900 萬(wàn)t/a，是當(dāng)前規(guī)模比較大的常減壓裝置。常減壓裝置改造后的綜合能耗可以大幅度下降，但在具體的運(yùn)行過(guò)程中仍然存在能耗問(wèn)題，因此，需要從能量轉(zhuǎn)換、能量利用及能量回收等不同角度出發(fā)分析其用能情況。

2.1 能量轉(zhuǎn)換

在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中，轉(zhuǎn)換效率會(huì)對(duì)裝置的整體能耗產(chǎn)生直接影響。裝置標(biāo)定的能量轉(zhuǎn)換率為87.5%，比我國(guó)的《基準(zhǔn)能耗》低1.5%左右，說(shuō)明在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)裝置運(yùn)行仍然存在一些問(wèn)題。裝置能量供入與《基準(zhǔn)能耗》相比更高，為29.3MJ/t，但是燃料低20MJ/t，蒸汽高38.4MJ/t。這主要是因?yàn)樵跍p壓塔抽真空用汽為10t/h，但是在裝置運(yùn)行過(guò)程中，自產(chǎn)的0.35MPa蒸汽品質(zhì)不佳，無(wú)法達(dá)到要求，使蒸汽被嚴(yán)重浪費(fèi)。在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，其能耗比《基準(zhǔn)能耗》的標(biāo)準(zhǔn)高10.1MJ/t，排煙低6MMJ/t。因?yàn)樵谶\(yùn)行過(guò)程中使用熱油式空氣預(yù)熱器，排煙的溫度比較低，煙氣中的O含量為3.2%，過(guò)剩空氣系數(shù)也比較低，導(dǎo)致煙氣被帶走的熱量比較少，并且爐內(nèi)使用的噴涂層為陶纖襯里井噴HT-1 高溫輻射涂料，導(dǎo)致?tīng)t壁與環(huán)境溫差在20℃以下，散熱量比較少［3］。此外，在裝置運(yùn)行過(guò)程中，使用的變頻器數(shù)量比較少，部分機(jī)泵實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況存在一定偏差，導(dǎo)致其整體運(yùn)行效率無(wú)法達(dá)到要求，會(huì)影響能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的能耗水平。

2.2 能量利用

能量利用環(huán)節(jié)是煉油廠用能體系的核心環(huán)節(jié)，其總用能會(huì)對(duì)常減壓裝置的用能水平產(chǎn)生一定影響。因此，在能量利用過(guò)程中，降低工藝用能是提高常減壓裝置節(jié)能效果的關(guān)鍵措施。原油性質(zhì)、蒸餾工藝等與加工方案之間的關(guān)系比較密切，原油輕度越小，拔出率越高，產(chǎn)品的分離精度也會(huì)不斷提升，工藝用能也在不斷增加。目前，在對(duì)工藝用能進(jìn)行分析時(shí)，標(biāo)定伊朗輕質(zhì)原油的常壓拔出率為51.4%，比我國(guó)的《基準(zhǔn)能耗》高16.1%。在對(duì)該煉油廠的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，裝置工藝總用能為1070.4MJ/t，高出《基準(zhǔn)能耗》19.4MJ/t 左右，在加工國(guó)外輕質(zhì)原油的工藝中屬于較高水平，主要是在運(yùn)行過(guò)程中利用“初餾塔—閃蒸塔一常壓爐—常壓塔—減壓爐—減壓塔”的工藝流程，可以充分發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢(shì)，降低工藝用能。在標(biāo)定過(guò)程中，閃蒸塔塔頂?shù)挠蜌饬髁磕軌蜻_(dá)到11t/h，直接進(jìn)入常壓塔上部，能夠減少常壓爐總量大約12.7%。為了對(duì)常壓爐的能耗水平進(jìn)行有效控制，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)的工藝流程進(jìn)行有效管理［4］。

2.3 能量回收

在整套常減壓裝置運(yùn)行過(guò)程中，能量回收率達(dá)到66.65%，比我國(guó)的《基準(zhǔn)能耗》更低，說(shuō)明在裝置運(yùn)行過(guò)程中能量回收方面仍然存在一些問(wèn)題。對(duì)整套裝置進(jìn)行改造的過(guò)程中，可以利用熱回流，回流溫度在80℃以上時(shí)，能夠確保常減壓系統(tǒng)的熱回收率；利用減一線及減頂循環(huán)預(yù)熱空氣，可以提高加熱爐的整體效率，為10.7MJ/t，能夠節(jié)省269kg/h 燃料油；在開(kāi)展初頂油氣、常頂油氣與原油深度換熱工作時(shí)，需要對(duì)塔頂?shù)挠蜌獾蜏責(zé)崃窟M(jìn)行有效回收，回收完成換熱后，可以確保原油溫度在110℃以上。為了有效回收常壓塔頂?shù)挠推釤崃?，在開(kāi)展二次改造工作時(shí)，可以增加原油和常頂油換熱器，保證在原油脫鹽之前換熱流程為6 路。改造完成后，脫鹽的原油溫度提升2～3℃，回收的熱量增加4.96MJ/t，能夠降低0.1kg 標(biāo)油/t。除此之外，對(duì)高效換熱器具有較強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保效果，對(duì)常減壓裝置進(jìn)行改造后，主要設(shè)計(jì)46臺(tái)換熱設(shè)備，設(shè)備為雙弓板結(jié)構(gòu)，將加油換熱器管束改造成螺旋管，可以在一定程度上確保傳熱效益。在標(biāo)定過(guò)程中，常二中取熱量達(dá)到43.6%，超出設(shè)計(jì)值，而減二中回流達(dá)到54%［5］。

3 煉油常減壓裝置的節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 升級(jí)減壓分餾塔

對(duì)減壓分餾塔進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)二塔合一是對(duì)常減壓裝置能源消耗進(jìn)行合理控制的重要手段。企業(yè)可以優(yōu)化升級(jí)減壓分餾塔，降低能源消耗。在具體的升級(jí)改造過(guò)程中，可以利用抽真空系統(tǒng)對(duì)減壓分餾塔的蒸汽量進(jìn)行控制，利用這種技術(shù)，可以提高設(shè)備的整體運(yùn)行效率，一般情況下，在設(shè)備運(yùn)行后可以獲取突出的應(yīng)用效果，在減壓分餾塔升級(jí)改造后，能夠大大減少蒸汽噴射氣噴出的蒸汽量。為了確保設(shè)備能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，可以利用溴化鋰?yán)鋮s水系統(tǒng)進(jìn)行改造，在生產(chǎn)出12℃的低溫水時(shí)，可以保證減壓分餾塔在運(yùn)行時(shí)氣部冷凝環(huán)節(jié)處于低壓狀態(tài)，減少壓縮機(jī)的用氣量。除此之外，企業(yè)需要利用二合一爐替代其他傳統(tǒng)加熱爐，主要是因?yàn)槎弦粻t有兩個(gè)爐膛，在兩個(gè)爐膛內(nèi)加熱，可以完成減壓爐加熱工作，并且能夠同步進(jìn)行常壓爐添加作業(yè)。減壓爐在運(yùn)行過(guò)程中，熱量會(huì)被傳送到減壓爐內(nèi)，完成加熱工作后，熱量被送出，這種加熱爐也被稱(chēng)為純輻射加熱爐。在利用這種加熱爐后，可以降低投入，有效應(yīng)用傳熱溫差是對(duì)加熱爐散熱損耗進(jìn)行控制的重要措施，可以確保其滿足煉油過(guò)程的加熱效率需求。

3.2 應(yīng)用熱媒水系統(tǒng)

對(duì)熱煤水系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用也是降低常減壓裝置在運(yùn)行過(guò)程中能耗水平的重要措施。在熱媒水系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，使用除鹽水進(jìn)行加熱除氧工作，可以提高常減壓裝置低溫余熱回收利用的效果。在實(shí)際操作中，需要保證循環(huán)溫度為60～110℃，在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，熱媒水通過(guò)熱泵產(chǎn)出水蒸氣后，利用除鹽水完成加熱除氧工作，保證對(duì)常減壓裝置的低溫余熱進(jìn)行有效利用。通過(guò)溴化鋰生產(chǎn)冷卻水，吸收剩余的低溫?zé)嵛幢粺崦剿厥绽茫ぷ魅藛T需要再利用除鹽水完成再次回收。人員需要保持除鹽水應(yīng)用過(guò)程中的溫度，將溫度維持在140℃，完成除氧器除氧工作，需要注意，常減壓裝置在運(yùn)行中會(huì)消耗除鹽水，而剩余的除鹽水可以直接送到鍋爐房進(jìn)行加熱，能夠產(chǎn)生水蒸氣。通過(guò)這種方式，可以對(duì)加熱爐的低溫余熱進(jìn)行有效回收，對(duì)提高能源綜合利用效率具有積極作用。

3.3 降低燃料消耗

在常減壓裝置運(yùn)行過(guò)程中，燃料消耗是能量消耗中占據(jù)比例最大的部分，在節(jié)能降耗管理過(guò)程中，為了降低燃料消耗量，需要對(duì)常減壓裝置的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用，才能有效控制生產(chǎn)成本，一般可以采取以下方法。

第一，在生產(chǎn)工作到達(dá)分流環(huán)節(jié)時(shí)，操作人員需要利用中段取熱方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷卻之后將其抽出。在這一過(guò)程中，對(duì)取熱比例進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。根據(jù)相應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，中段回流環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到抽出段下之后，取熱相對(duì)溫度偏高，能夠加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制工作，同時(shí)能夠保證中段回流的取熱量。

第二，需要降低夾點(diǎn)的熱量傳遞情況。在操作過(guò)程中，可以合理調(diào)整夾點(diǎn)吸熱情況，上半部分不宜使用冷公用工程，下半部分最好不使用熱公用工程時(shí)，可以建設(shè)合成網(wǎng)絡(luò)，減少溫差分配不均的問(wèn)題，確保能量能夠循環(huán)利用。

第三，常減壓裝置的高溫部位相對(duì)較多，整個(gè)裝置的高溫渣油、蠟油與低溫原油進(jìn)行換熱工作，在換熱時(shí)，無(wú)法保證系統(tǒng)內(nèi)的保溫效果，會(huì)導(dǎo)致超電壓裝置出現(xiàn)熱量損失，從而影響系統(tǒng)的整體熱量利用效率。因此，工作人員需要對(duì)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理和檢查，加強(qiáng)傳熱裝置維護(hù)工作，確保該裝置的保溫狀態(tài)未定。此外，企業(yè)可以對(duì)新型保溫材料進(jìn)行應(yīng)用，提升傳熱裝置整體性能，提高傳熱的整體表現(xiàn)效果，方便對(duì)形機(jī)泵、閥門(mén)、管線等設(shè)備進(jìn)行有效的保溫處理。

第四，企業(yè)需要對(duì)加熱爐的冷介質(zhì)進(jìn)行全面管理，防止冷介質(zhì)中存在無(wú)效加熱情況而導(dǎo)致瓦斯浪費(fèi)。還可以對(duì)現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，可以利用軟件模擬計(jì)算技術(shù)消除在傳熱裝置安裝運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題［6］。

3.4 利用新技術(shù)提高加熱爐效率

為了提高常減壓裝置的綜合效益，保證加熱爐的工作效率，需要對(duì)新技術(shù)進(jìn)行利用。在煉油廠運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備是加熱爐，加熱爐的能量消耗在一定程度上會(huì)對(duì)煉油廠的綜合能量損耗產(chǎn)生直接影響。因此，加熱爐具有巨大的節(jié)能潛力。在具體的操作過(guò)程中，提升加熱爐的工作效率，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

第一，可以對(duì)原油獨(dú)立換熱流程和常規(guī)煙氣與熱進(jìn)行轉(zhuǎn)化。主要措施是通過(guò)加熱自用式燃燒空氣完成轉(zhuǎn)化工作，這種轉(zhuǎn)化方式可以使加熱爐直接對(duì)煙氣和的冷流原油進(jìn)行轉(zhuǎn)化。這一流程的最突出優(yōu)勢(shì)是將最初的氣體交換熱量改換成氣液交換熱量，能夠提高換熱器余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)化匹配效果。在某煉油廠運(yùn)行過(guò)程中，該裝置在流程改造之后，加熱爐的平均效率已經(jīng)上升到80%。

第二，需要對(duì)加熱爐的煙氣能量回收進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。降低排煙熱損失的主要方法是利用排管式空氣預(yù)熱器實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，熱管本身處于封閉狀態(tài)，管內(nèi)充滿除熱介質(zhì)，而管外有齒片，利用介質(zhì)的冷凝和蒸發(fā)，可以確?？諝夂蜔煔飧咝Q熱，最大負(fù)荷為5MW，能夠有效提高加熱爐的整體工作效率，從而降低常減壓裝置的能耗水平。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在我國(guó)煉油廠的發(fā)展過(guò)程中，常減壓裝置具有巨大的節(jié)能降耗潛力，煉油廠需要根據(jù)具體情況對(duì)常減壓裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，保證裝置的節(jié)能效果。此外，需要改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，提高系統(tǒng)優(yōu)化效果，對(duì)工藝流程進(jìn)行調(diào)整等，在最大程度上提高加熱爐的整體效率，能夠降低常減壓裝置的能源消耗量。同時(shí)，這對(duì)提升煉油廠的可持續(xù)發(fā)展水平也有積極意義。