煉油低溫余熱回收利用方案及工程實施

王玉娟（中國石油大港石化公司）

煉油低溫余熱回收利用方案及工程實施

王玉娟（中國石油大港石化公司）

中國石油大港石化公司的原低溫熱系統未能充分有效利用，生產裝置大量優質低溫熱源被浪費，節能潛力以待挖掘。通過三期工程，充分利用多個生產裝置的優質低溫熱源，建立了南北區生產低溫熱系統，并完善生活采暖低溫熱系統，用于生產裝置和罐區冬季伴熱和全廠生活采暖；這不僅降低了生產裝置熱源冷卻成本及裝置、罐區冬季伴熱的蒸汽消耗，同時也保障了液化氣罐區伴熱的安全生產。改造后全廠低溫熱利用得到全面優化，節能效果十分顯著，全廠綜合能耗分別減少20 444.18 kW和22 151.44 kW，經濟效益巨大。

石化煉油；低溫熱；熱源；生產伴熱系統；生活采暖系統

引言

節能對于國家的能源安全、環境保護和經濟社會的可持續發展都具有非常深遠的意義，是我國一項重要和長期的能源政策。能耗費用已成為我國石化煉油企業加工費用的主要部分。據統計，煉油企業的能源消耗占全國能耗的16%[1]，成為能耗的第一大戶，在成本構成中占企業現金操作費用的一半以上[2]。因此，降低能耗已成為降低成本、提高經濟效益以及企業生存、發展的重要途徑。考慮到目前我國石化煉油企業用能狀況，最大的節能潛力已不在于某些先進節能設備或某項先進節能工藝的應用，而在于范圍更廣和技術先進的全局能量系統優化，從整體考慮提高企業的總體用能水平，包括裝置工藝用能、熱聯合、低溫熱利用以及蒸汽動力系統的全局能量系統優化等。

低溫余熱是指煉油生產過程中，高于油品儲存溫度或工藝本身需要溫度的未被回收利用的熱量[3]，這部分熱量通常以各種形式被排放掉。低溫熱約占工業廢熱總值的60%[4]，有效回收裝置產生的低溫熱對煉廠的節能減排有至關重要的意義。

1 公司低溫熱利用現狀

近年來，大港石化公司取得了較大的發展，歷經幾次升級改擴建項目，煉油加工能力得以提升，但煉油對比能耗與國內同規模節能先進企業相比，仍有一定的差距。2010年加工量為388.90×104t，煉油能耗為75.55 kgeo/t（千克標油/噸）。與國內同規模煉油先進企業相比，煉油綜合能耗偏高5～10個單位[5-6]，表明煉油系統節能方面尚有一定的節能潛力。大港石化公司在優化裝置操作、裝置熱出料或直供料、低溫熱量回收、罐區凝結水回收、蒸汽管網局部優化等方面做了許多工作。但公司低溫熱系統很不完善，廠區有南北兩個熱水站，通過在除氧水中直接注入蒸汽來產生低溫熱水，僅用于廠區生活采暖系統。近年來，隨著采暖熱負荷的增加，熱水站已不堪重負，經常出現生活采暖供熱不足，遠端熱水短路的現象。同時液化氣罐區蒸汽伴熱系統存在重大安全隱患，苯抽提等裝置冬季伴熱造成蒸汽消耗；而生產裝置還有許多優質的低溫熱源沒有利用，該部分優質的低溫熱源都通過循環水或空冷來進行冷卻，造成了熱能、電能、循環水的極大浪費。為滿足生產和生活的需要，熱水站需根據現有熱負荷重新設計，尋找新的熱源，新建生產低溫熱系統，完善生活采暖低溫熱系統，生產熱負荷與生活熱負荷分開。

2 低溫熱利用優化方案

2.1 構建思路

從全局角度考慮低溫熱合理利用，大港石化公司分三期進行低溫熱系統改造：一期先對北區進行改造，利用凝結水的低溫熱，催化裝置連排、定排的低溫熱，柴油加氫裝置的柴油加氫產物，汽油加氫裝置的輕汽油、加氫脫硫油，加氫裂化裝置的輕柴油、柴油產品等作為低溫熱源生產的低溫熱水用于北區液化氣等罐區、苯抽提等裝置的冬季伴熱及生活采暖，同時解決液化氣罐區蒸汽伴熱系統存在的重大安全隱患；二期擴建新的南區熱水站，建立生產、生活兩個低溫熱循環，以除氧水為熱媒，把常減壓裝置和延遲焦化裝置及蠟油加氫裂化裝置富裕的低溫熱集中起來，用于南區部分裝置、罐區管線的冬季伴熱及生活采暖；三期完善南區的低溫熱系統，對制氫裝置的換熱網絡進行優化，對原油儲備庫、柴油罐區、氣柜、系統管網的維溫伴熱系統由蒸汽改為熱水伴熱進行改造。

2.2 熱源分布

熱利用熱源狀況分別見表1和表2。目前，這些熱源裝置存在的大量低溫熱源沒有回收，直接進空冷器或水冷器冷卻，或者直排。

3 低溫熱系統工藝流程改造

3.1 北區低溫熱水系統

北區低溫熱水系統改造依托現有裝置，在催化柴油加氫改質裝置、北區熱水站、蠟油加氫裂化裝置及催化汽油加氫脫硫裝置中進行，催化柴油加氫改質裝置、蠟油加氫裂化裝置的低溫熱作為生產伴熱用熱源；而北區熱水站、催化汽油加氫脫硫裝置的低溫熱作為生活采暖用熱源，降低催化柴油加氫改質裝置、北區熱水站、蠟油加氫裂化裝置和催化汽油加氫脫硫裝置的冷卻負荷，節省北區熱水站的蒸汽耗量和各罐區、裝置伴熱的蒸汽消耗。

北區生產伴熱系統中，一部分生產低溫冷水（除氧水）自北區熱水站低溫熱水罐通過生產低溫熱水泵加壓后，分兩路送至蠟油加氫裂化裝置和催化柴油加氫裝置，分別與蠟油加氫裂化裝置的輕柴油中段回流、柴油中段回流、輕柴油、柴油產品和催化柴油加氫裝置的柴油加氫產物換熱，低溫冷水被換熱至97℃后匯合到生產熱水管線，分別送至液化氣罐區等生產熱負荷伴熱，伴熱回水送回至北站熱水罐循環使用。在生活采暖系統中，生活低溫冷水（除氧水）自北區熱水站低溫熱水罐，通過采暖低溫熱水泵加壓后送至北區熱水站和催化汽油加氫裝置，分別與熱水站的催化連排、催化定排，雙脫、氣分、MTBE來凝結水，苯抽提、污水汽提來凝結水和催化汽油加氫裝置的輕汽油、加氫脫硫油換熱至97℃進生活采暖低溫熱水總管，匯合后通過生活采暖熱水管線送至北區采暖，采暖回水送回至北站熱水罐循環使用，其工藝流程見圖1。

表1 北區低溫熱系統熱源

表2 南區低溫熱系統熱源

圖1 北區低溫熱水系統工藝流程

3.2 南區低溫熱水系統

南區低溫熱水系統改造是建立生產、生活兩個低溫熱循環，以除氧水為熱媒，把常減壓裝置和延遲焦化裝置及蠟油加氫裂化裝置富裕的低溫位熱集中起來，用于南區部分裝置、罐區管線的冬季伴熱。由于南區的低溫熱源不夠，生活采暖部分的低溫熱水采用蒸汽加熱，生活采暖低溫熱溫度介于85～97℃，可根據使用情況調節采暖水溫度。

南區生產伴熱系統是利用加氫裂化裝置的輕柴油中段回流、柴油中段回流及分流塔頂油氣，延遲焦化裝置的頂循環回流，常減壓裝置的常頂循回流、常三線和常二線、減二線換熱，將低溫冷水（除氧水）換熱至97℃后，通過生產低溫熱水總管分別送至包括本裝置在內的生產熱負荷伴熱，所有的伴熱回水送回至南站熱水罐循環使用。而生活采暖是自南站低溫熱水罐通過采暖低溫熱水泵送至生活采暖低溫熱水加熱器，經蒸汽加熱到85℃，通過生活采暖供水管線送至南區采暖，采暖回水送回至南站熱水罐循環使用，其工藝流程見圖2。

3.3 南區低溫熱系統

大港石化公司原油儲備庫共有10座儲罐，每座10×104m3，其中2座備用，使用1.0 MPa蒸汽進行維溫伴熱，高質低用，具有優化潛力；而裝置內還有較多的低溫熱未得到合理利用，如制氫裝置的中變氣的低溫熱，目前通過空冷器冷卻，酸性水用循環水冷卻。加氫裂化裝置的柴油中段回流、輕柴油中段回流作為低溫熱源，已并入低溫熱二期工程南區的低溫熱系統；由于南區的低溫熱富裕，2臺換熱器沒有投用。本次改造是利用裝置產生的這些低溫熱，將原油儲備庫的維溫伴熱蒸汽改用熱水伴熱，同時完成柴油罐區、氣柜、系統管網的伴熱系統改造。

改造流程：加氫裂化裝置的柴油中段回流、輕柴油中段回流作為低溫熱源并入原油儲備罐區換熱系統，產生低溫熱水57 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃；在制氫裝置內部新增中變氣-熱媒水換熱器回收中變氣熱量，熱媒水流量99 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃；在制氫裝置內部利舊原酸性水冷卻器，改為酸性水-熱媒水換熱器，熱媒水流量17 t/h，進口溫度70℃，出口溫度92℃，作為原油儲備庫維溫熱源，共輸出低溫熱水100 t/h。制氫裝置和加氫裝置裂化共輸出低溫熱水173 t/h。

原油儲備庫共有10臺儲罐，基于冬季、滿罐及原油維溫溫度為40℃條件下，目前實際儲存并非每臺罐都是滿罐，且原油種類較復雜，最高儲存溫度35～38℃；因此，使用熱媒水進行原油儲備庫儲罐維溫熱量不足時，可利用現有南區低溫熱系統生活區采暖的蒸汽加熱器加熱熱媒水，提高熱媒水溫度，保證原油儲備庫維溫熱量需求及原油正常輸送。

圖2 南區低溫熱水系統工藝流程

4 節能效果分析

北區低溫熱利用回收低溫熱13 768 kW，減少1.0 MPa、250℃、鈉含量≤15 μg/kg的高品質蒸汽用量23.4 t/h，全廠綜合能耗減少20 444.18 kW，折合千克標油為1758 kg/h。南區低溫熱利用回收低溫熱22 151.44 kW，減少高品質蒸汽用量23.9 t/h，全廠綜合能耗減少22 151.44 kW。能耗變化量見表3、表4。

5 結束語

大港石化公司以熱水作為伴熱的熱源，對生產裝置及輔助裝置、罐區等大部分蒸汽伴熱的管線進行改造，不僅有效利用余熱，節約大量蒸汽，而且運行平穩，伴熱溫和、均勻，易于操作，熱源介質溫度可控。同時，熱水伴熱顯著降低伴熱系統泄漏，減少維護量，美化環境，節約維修費用；管線沖刷減小，氣蝕減少，有效縮減跑冒滴漏現象。

表3 北區能耗變化量

表4 南區能耗變化量

低溫熱利用項目分別建立了生產用熱循環和生活用熱循環，將生產與生活分設，互不干擾。低溫熱系統在冬季運行，屬間斷性生產單元，熱源、熱負荷穩定，可根據生產、生活的不同需求進行彈性調節。所有熱源均保留了原有的冷卻系統，當熱負荷減少或熱源富余時，可以根據實際熱需求在除氧水取熱與原有冷卻系統取熱之間進行平衡，少產低溫熱水或停用部分低溫熱水換熱器，控制熱水罐回水溫度。

低溫熱利用改造項目節約能源，節水減排，使企業獲得可觀的節能效益及綜合環境效益，同時生產安全也得到保障。

[1]黃格省，李雪靜，喬明.煉油化工節能技術發展趨勢與現狀分析[J].石油石化節能，2011，1（3）：5-7.

[2]張德義.建設節約型煉油工業進一步搞好節能降耗[J].煉油技術與工程，2006，36（1）：1-6.

[3]汪紅.煉油廠低溫余熱發電技術及其經濟性分析[J].煉油技術與工程，2011，41（12）：35-39.

[4]許瑋瑋，唐曉東，李小紅，等.低溫余熱回收升級利用技術綜述[J].廣州化工，2011，39（23）：34-36.

[5]李煜，李慧.煉油行業能耗現狀及優化技術進展[J].廣州化工，2013，41（10）：36-38.

[6]龔朝兵，王天宇.煉油能耗分析及節能優化實踐[J].中外能源，2013，18（10）：90-94.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.019

2017-02-22

（編輯 李發榮）

王玉娟，工程師，1999年畢業于北京石油化工學院，從事安全環保監督工作，E-mail：wangyj-dg@petrochina.com.cn，地址：天津市大港油田花園路東口中國石油大港石化公司安全環保與工程質量監督部，300280。