煉油裝置節(jié)能降耗措施探討

張超 胡永宏 齊永亮 吳瓊

摘 ?????要： 某石化企業(yè)1.0×10⁷?t·a^-1煉油工程項目采用全加氫型工藝流程，煉油工程包括23套主體生產(chǎn)裝置以及一些配套工程。介紹了該企業(yè)裝置的能耗情況，并與大連石化進行對比分析，針對對比結(jié)果，在設(shè)備優(yōu)化改造上，如無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、葉輪切削和潤滑油站的運行，在工藝調(diào)整和優(yōu)化上，如換熱流程、反沖洗過濾器和變頻調(diào)節(jié)，以及環(huán)保節(jié)能措施應(yīng)用，說明了這類節(jié)能降耗技術(shù)的可行性以及經(jīng)濟效益。

關(guān) ?鍵 ?詞：煉油裝置； 節(jié)能降耗； 設(shè)備優(yōu)化； 工藝調(diào)整

中圖分類號：TQ06 ????文獻標(biāo)識碼： A ????文章編號： 1004-0935（2024）05-0742-04

隨著能源消耗增加以及化石燃料的枯竭^[1]，石油企業(yè)作為國有經(jīng)濟體系的重要組成部分，有責(zé)任貫徹新發(fā)展理念，堅持“綠色低碳”，節(jié)能降耗^[2]。對于煉油裝置的節(jié)能減耗，任剛^[3]介紹了煉油設(shè)備運行方面的一些節(jié)能技術(shù)以及實例。高曉玲^[4]介紹了天津石化煉化裝置低壓蒸汽平衡和中亞蒸汽管網(wǎng)存在的問題，通過工藝改進解決了主要問題。金秋^[5]介紹了廣州石化加氫裝置通過變頻器改造，節(jié)約了可觀的電耗。宮首超^[6]介紹通過低溫?zé)崂?、減溫減壓的能量回收以及新型保溫材料的應(yīng)用這些節(jié)能措施，使某企業(yè)煉化能耗明顯下降。于洋洋等^[7]介紹了浙石化柴油加氫裝置在電、燃料氣等在設(shè)計上做的節(jié)能優(yōu)化，有效降低了裝置電耗、燃料氣消耗以及除鹽水等消耗量。彭國峰^[8]介紹了通過對四川石化的汽提操作參數(shù)優(yōu)化，降低了該企業(yè)硫磺回收聯(lián)合裝置能耗。李繼翔^[9]介紹了青島煉化催化裂化裝置在操作優(yōu)化調(diào)整實現(xiàn)了系統(tǒng)加工能耗的降低。劉榮^[10]介紹了上海石化渣油加氫裝置通過新氫壓縮機新增HydroCOM氣量無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)等措施，改善了該企業(yè)渣油加氫裝置高能耗的問題。

某石化企業(yè)在投產(chǎn)準(zhǔn)備階段和投產(chǎn)期間，針對節(jié)能減耗方面，采取了一系列措施，從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益。本文介紹了該石化企業(yè)煉油裝置的基本能耗情況以及在煉油工程項目中的設(shè)備優(yōu)化和改造以及工藝調(diào)整和優(yōu)化，予以分析討論，從而得出一些普適性的行業(yè)降耗節(jié)能方案。

1 ?某企業(yè)煉油裝置能耗分析

某石化企業(yè)1?000×10⁴?t/a煉油工程項目，采用全加氫型工藝流程，主要工藝技術(shù)從美國UOP公司、DOW化學(xué)等公司引進。主要生產(chǎn)裝置包括：常減壓蒸餾、重油催化裂化、渣油加氫脫硫、蠟油加氫裂化、柴油加氫精制、柴油加氫改質(zhì)、連續(xù)重整、氣體分餾、聚丙烯、汽油精制、汽油加氫脫硫、輕石腦油異構(gòu)化、MTBE、航煤加氫精制、硫磺回收、輕汽油醚化、制氫、氫氣回收等23套主體生產(chǎn)裝置，以及公用工程、罐區(qū)、碼頭及碼頭庫區(qū)、鐵路專用線、100×10⁴?m³原油商業(yè)儲備庫等配套工程，該工程于2010年9月開始投產(chǎn)。該企業(yè)2022年第一季度總耗電257?541?009?kW·h，其中外購電235?914?646 kW·h，自發(fā)電16?080?000 kW·h，2021年第一季度總耗電251?994?646 kW·h，同比增加了5?546?363 kW·h，這兩年第一季度各部門耗電情況如圖1所示。

其中，動力單元占比21%，煉油裝置占比57%，非煉油裝置17%，生產(chǎn)輔助占比5%，能耗主要發(fā)生在石油煉化和提供動力上。

取2023年3月該廠的各裝置耗電量和加工量作為研究對象，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表格數(shù)據(jù)可計算該企業(yè)電單耗值，與大連西太平洋石油化工有限公司（以下簡稱大連西太）各裝置電單耗的對比如圖2所示，該企業(yè)在常減壓、催化、氣分、蠟柴油及渣油加氫、連續(xù)重整、聚丙烯、儲運及動力系統(tǒng)電耗均高于大連西太。

因而對該企業(yè)電單耗大于大連西太的裝置進行專項分析，在常減壓裝置上，發(fā)現(xiàn)大部分泵機效率在75%～80%相較于大連西太低了10%，導(dǎo)致電單耗高約4.5?kW·h/t，相比高了87%；在催化裂化裝置上，是由于設(shè)計兩器壓力低從而讓產(chǎn)品收率高，設(shè)計吸收穩(wěn)定系統(tǒng)壓力高有利于催化富氣吸收效率，產(chǎn)品分離精度高，導(dǎo)致電單耗高約5.2?kW·h/t，相比高了14%；在氣體分餾裝置上，該企業(yè)脫丙烷塔回流比3.0、丙烯塔回流比21，而大連西太脫丙烷塔回流比2.0、丙烯塔回流比16，停用脫戊烷塔，從而在電單耗高約3.2?kW·h/t，相比高了27%；在蠟油加氫裝置上，該企業(yè)蠟油新氫機二開一備，而大連西太的蠟油加氫裝置與柴油加氫共用1臺新氫機和貧胺液泵，導(dǎo)致電單耗高約3.1?kW·h/t，相比高了6%；在柴油加氫裝置上，該企業(yè)啟運新氫壓縮機，而大連西太使用的補充氫是加氫裂化和重油加氫裝置排放的廢氫，導(dǎo)致電單耗高約5.85?kW·h/t，相比高了76%；渣油加氫裝置上，該企業(yè)相比于大連西太高壓設(shè)備功率大，原料泵及新氫機電耗高，導(dǎo)致電單耗高約9.8?kW·h/t，相比高了26%。芳烴抽提相較于大連西太的單苯抽提，增加一個甲苯塔組成雙苯抽提工藝，導(dǎo)致電單耗多了一個甲苯塔的電耗（包括2臺塔頂空冷，3臺產(chǎn)品空冷，1臺回流泵，1臺塔底泵），高了5.85?kW·h/t，相比高了53%；聚丙烯該企業(yè)用的是氣相流化床工藝，聚丙烯擠壓造粒機是熱油通過電加熱熔融粉料，而大連西太的聚丙烯裝置采用環(huán)管工藝，通過蒸汽加熱，導(dǎo)致電單耗高約5.85?kW·h/t，相比高了76%。

2 ?煉油裝置節(jié)能降耗策略

2.1 ?設(shè)備優(yōu)化和改造

2.1.1 ?無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在煉油企業(yè)中，加氫裝置往復(fù)機負荷調(diào)節(jié)的主要方式是旁通返回調(diào)節(jié)，即當(dāng)裝置耗氫量小于機組的壓縮量時，多余氫氣由壓縮機出口通過返回線回到壓縮機入口。該調(diào)節(jié)方式安全性較差、經(jīng)濟性也不夠，能耗會產(chǎn)生較大浪費。而使用HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，能減少壓縮機的氣量負荷，在做到降低壓縮機電耗的同時能較大地減少工作人員的勞動強度。

該煉化企業(yè)加氫裝置有3臺新氫壓縮機，正常是二開一備，壓縮機主電機型號為TAW1800-?18/3250WTHF1，工作的兩臺電機采用HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和逐級返回進行氣量調(diào)節(jié)，使用HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機組每年每臺大約節(jié)省600多萬元，而每年柴油精制和加氫裂化裝置長周期運行帶賀爾碧格無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓縮機10個月以上，全年將可增效504萬元。

2.1.2 ?葉輪切削

在對該石化企業(yè)常減壓裝置分析中發(fā)現(xiàn)，機泵效率普遍偏低，原因是在泵機的選型上，采用了偏大的方式以讓泵機能正常滿足需要，但在一定程度上導(dǎo)致了泵機的揚程過剩，從而造成電耗的浪費。對于這種情況，采用的方法大多為葉輪切削、抽級或者更換。該企業(yè)將精制分餾塔頂回流泵葉輪、蠟油加氫裂化分餾塔頂回流泵葉輪、渣油加氫分餾塔頂液出裝置泵葉輪和分餾塔頂水相出口泵葉輪均切削了20?mm左右，節(jié)約耗電量約為16.6?kW·h。

2.1.3 ?潤滑油站的運行

該石化企業(yè)裝置的大型備用機泵，都配有專用潤滑油站，而且油站的螺桿泵連續(xù)運行，時刻為大型機泵提供潤滑油，經(jīng)裝置大檢修期間的測試，發(fā)現(xiàn)這些潤滑油站不必要連續(xù)運行，也能保證機泵正常備用。經(jīng)計算，該裝置有1臺往復(fù)式壓縮機的電機和機體共配有2個油站，1臺高壓胺液泵配有1個油站，1臺高壓進料泵配有1個油站，潤滑油泵運行總功率達20.5?kW，改進前它們都是連續(xù)運行，年耗電量達179?580?kW·h，按0.5元/kW·h計算，則需費用為89?790元人民幣。后經(jīng)實驗，各備機油站改為間歇運行，每周運行兩小時即可，其他時間則停油泵，定期巡檢觀察，前2個月每月分析1次潤滑油質(zhì)量，若無影響，則將油泵間歇運行時間延長至10天1次，油品分析時間延長至3個月一分析，觀察是否有影響。對比三種情況，耗電量和費用結(jié)果如表2所示。

通過對比，油站間歇運行，在保證機組正常備用的前提下，也能極大地節(jié)省電耗，為企業(yè)減少不必要的支出。現(xiàn)已在全公司推行此項目，節(jié)約費用已高達80萬元。

2.2 ?工藝調(diào)整和優(yōu)化

2.2.1 ?換熱流程

該石化企業(yè)裝置換熱設(shè)備，熱高分氣-混氫共2臺，反應(yīng)餾出物-原料油1臺，反應(yīng)餾出物-混氫2臺，熱高分氣-原料油1臺，熱高分氣-低分油1臺。氫氣、原料油分別與反應(yīng)餾出物、熱高分氣換熱，原料油與氫氣分別設(shè)置流控，流程復(fù)雜，換熱器臺數(shù)較多。在通過運用高效換熱器，精心調(diào)整換熱流程，充分利用加氫反應(yīng)放出熱量來加熱原料油，利用分餾塔底油來加熱原料油，減少換熱器副線流量，減少燃料氣消耗，在最佳狀態(tài)下，能節(jié)省燃料氣約800?Nm³/h。

2.2.2??反沖洗過濾器

該石化企業(yè)加氫裝置采用反沖洗過濾器來過濾原料油中大于20?μm的雜質(zhì)，但最初的設(shè)計是采用氮氣作為反沖洗的氣源，消耗氮氣約2?000 Nm³/h，這部分氮氣進入火炬系統(tǒng)，無法回收，增加火炬系統(tǒng)處理的難度。這也使得空分空壓裝置的壓縮機供氣能耗增大。后經(jīng)改進，采用燃料氣替代氮氣作為反沖洗氣源，燃料氣進入火炬系統(tǒng)的氣柜后，能被回收利用，全廠能耗大大降低。

2.2.3??變頻調(diào)節(jié)

該石化企業(yè)渣油加氫裝置以沙輕、沙中（1∶1）混合原油的經(jīng)常減壓裝置的減壓塔產(chǎn)生熱蠟和熱渣和罐區(qū)的冷蠟和冷渣，渣油（69％）和重蠟油（31％）為原料，經(jīng)過反應(yīng)器反應(yīng)后進入熱高分分離器，氣相經(jīng)過E106-107-108-109進行換熱冷卻至120?℃后經(jīng)過8臺高壓空冷冷卻至53?℃左右。同樣的熱低分氣也是需要2臺空冷冷卻至53?℃左右，裝置的汽提塔頂氣，分餾塔頂氣，柴油出裝置都是需要通過空冷的冷卻效果。該加氫裝置大量采用變頻調(diào)節(jié)的空冷器，減少工頻電機的使用，能使空冷的耗電量減少30%以上。不僅能降低電耗和水耗，同時也降低了工作人員在裝置處理量和環(huán)境溫度變化帶來的工作強度，并減少現(xiàn)場啟停空冷器的次數(shù)從而保證設(shè)備的安全長周期運行。

2.3 ?環(huán)保節(jié)能措施應(yīng)用

現(xiàn)代裝置逐漸大型化，雨污分流任務(wù)也逐漸加大，而該裝置區(qū)占地近30?000?m²，在多雨時節(jié)，為了避免裝置積水過深，雨水會經(jīng)裝置機泵旁的地溝、地漏進入含油污水池，而含油污水需要經(jīng)污水處理廠處理合格后才能外送，這無形中增加了企業(yè)污水處理成本。

該煉油裝置在分餾泵區(qū)、高壓胺液泵、原料油泵、密封沖洗柴油泵、注水泵、磷酸鹽撬塊，儀表高壓注油泵等處增加小圍堰，如圖4所示。

小圍堰上設(shè)有閘口，且平時關(guān)閉，如遇突降大雨，則雨水大部分在裝置大圍堰和小圍堰之間匯集，經(jīng)雨水井進入雨水池，不會被污染，可隨時外排。而小圍堰內(nèi)部的雨水則經(jīng)地漏進入含油污水池。若雨水不能及時從雨水井排出，則會漫過小圍堰，從地漏進入含油污水，避免裝置內(nèi)雨水滯留液位過高，威脅正常運轉(zhuǎn)的設(shè)備，如圖5雨污分流圖所示。

經(jīng)估算，在強降雨天氣，每天可減少外送含油污水量近400?t，按1?t污水處理費8元計算，一天可減少污水處理費用約3?000元，這對于在多雨地帶的煉化裝置，節(jié)能效果還是很明顯的。

3??結(jié)束語

節(jié)能減耗是國策，也是煉油企業(yè)增加與同行企業(yè)競爭力的重要指標(biāo)展望，未來的發(fā)展方向，包括更加智能化和可持續(xù)化的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，以及制定更加嚴(yán)格的節(jié)能政策和法規(guī)，促進煉油裝置的可持續(xù)發(fā)展。該企業(yè)提出了設(shè)備設(shè)施以及工藝技術(shù)的一些改進方案，用實際運行驗證了可行性，達成了一定的經(jīng)濟效益。通過對實施成果的評估和分析，總結(jié)節(jié)能降耗工作的經(jīng)驗和效果，為其他煉油裝置的節(jié)能工作提供借鑒和參考。

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Discussion on Energy Saving and Consumption

Reduction Measures for Oil Refining Units

ZHANG Chao， HU Yonghong， QI Yongliang， WU Qiong

（PetroChina Guangxi Petrochemical Branch， Qinzhou Guangxi 535020，?China）

Abstract：?The 1.0× 10⁷?t·a^-1?oil refining project of a petrochemical enterprise adopts full hydrogenation process， and the oil refining project includes 23 sets of main production units and some supporting projects. In this paper， the energy consumption of the enterprise's units was described， and it was compared with Dalian petrochemical company. In response to the comparative results， the feasibility and economic benefits of such energy-saving and consumption-reduction technologies were illustrated in terms of equipment optimization and modification， such as the operation of the induction gas volume adjustment system， impeller cutting and lubricating oil station， in terms of process adjustment and optimization， such as the heat exchange process， the backwashing filters and the frequency conversion adjustment， and in terms of application of environmental protection and energy-saving measures.

Key words：?Refinery unit; Energy saving and consumption reduction; Equipment optimization; Process adjustment

收稿日期： 2023-09-05

作者簡介： 張超（1988-），男，廣西省欽州市人，助理工程師，2012年畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)工業(yè)自動化專業(yè)，研究方向：渣油加氫脫硫。