石油煉制中常減壓裝置的節能分析

陶開成

摘 要：石油企業要想降低生產成本，從石油煉制的裝置系統研究，降低能源的消耗是一種有效且重要的手段。本文從石油煉制過程中的常減壓整流裝置的節能進行了分析探討，通過對石油常減壓裝置的工藝改進，將能源消耗降到最低程度。

關鍵詞：常減壓;節能探析;石油煉制

一、蒸餾裝置能耗系統分析

石油煉制中的蒸餾裝置核心工藝就是常減壓分餾系統，它的能耗是由原油產品的質量好壞以及原油內需要撥出餾分的含量來決定的。因此，常減壓裝置的過氣化率是石油煉制系統中的關鍵問題，以下將對此進行詳細的分析。

1 過汽化率問題。過氣化率的高低從不同方面來看，其達到的效果不同。經過分析對比之后得出三點規律：第一，閃蒸段壓力與每噸常渣的汽提蒸汽量保持不變時，閃蒸段溫度每增加4℃，可增加l%過汽化率;第二，當閃蒸段溫度和汽提蒸汽量都不變時，閃蒸段壓力每降低15.3脅，也可增加1%過汽化率;第三，當閃蒸段溫度和壓力都不變時，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蒸段溫度、蒸段壓力以及塔底汽提蒸汽量進行調整來達到目的。因此，降低常壓爐出口溫度能夠提高輕油收率，降低塔頂的冷卻負荷。

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，合理的控制過氣化率之后要做的就是回收進塔熱量過剩的問題，在整個常減壓裝置的熱量回收與換熱網絡的結構有著密切關系的就是優化分配中段回流取熱問題。石油產品的收率與質量和分配中段回流的取熱息息相關，常減壓裝置上部側線的質量以及收率會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，上部塔板的內回流就得到充足的保證。在此基礎上，充足的熱量能夠使得上一側線的產品轉化為合格的石油產品。其中需要注意的是，要避免對石油質量的過分控制，以防止石油產品過純。這樣不但對高溫的熱量回收造成影響，還會使得產品收率降低。

3 加熱爐系統。在石油煉制生產過程中，最主要的能源消耗設備是加熱爐，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。據統計數據來看，整個常減壓裝置的能源消耗中，有70%～80%是加熱爐系統消耗的，通過分析得出過?？諝庀禂狄约芭艧煖囟仁怯绊懠訜釥t效率的兩個主要因素。

1）優化過?？諝庀禂?，減少排煙氣總量。加熱爐會受到過大過剩空氣系數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隨著過?？諝庀禂荡笮〉淖兓兓?，由此導致的煙氣排出熱量也越來越多。如此一來，大量的過程空氣熱量就被排放到大氣中去，使得加熱爐熱效率下降，由此造成熱損失的增加。第二，過?？諝庀禂翟酱舐饵c腐蝕溫度就越高，為避免空氣預熱系統遭受露點腐蝕;影響其長周期運行，只能限制降低排煙溫度。因此降低過剩空氣系數，可使排煙溫度有降低的余地。第三，過大的過?？諝庀禂颠€會加劇爐管的氧化，影響加熱爐使用壽命;促使氮氧化物增加，對環境產生不利的影響。

2）確定過剩空氣系數最佳值。從理論上來看，過剩空氣系數的最高燃燒溫度是在a=1時，也就是說燃燒過程中所有進入爐內的氧氣都被燃燒。如果a≠1時，無論是空氣以及燃料都會造成浪費。在分析了加熱爐燃燒器內的火焰橫斷面的含量之后發現，火焰邊緣的含氧量要遠遠超過火焰中心的。換句話說就是，火焰中心含有較高的一氧化碳成分，沒有完全的燃燒。從加熱爐的角度來看，過?？諝庀禂档淖罴阎凳窃谏鲜鲆蛩囟即_定之后才能確定的，也就是說加熱爐最高的運行熱效率是在這種條件下才能達到的。

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到的溫度，對流換熱主要是為了降低此時的溫度。所以，降低排煙的關鍵所在就是保持較高的加熱爐對流傳熱的效率水平。煙氣預熱是現階段石油煉制加熱爐系統所采用的，其排煙溫度都能夠控制在180℃以下，有部分可以進一步將排煙溫度降低到160℃左右，這需要對裝置的露點溫度進行計算。然而，在實際的石油煉制過程中，傳熱會受到空氣預熱管、對流管積灰的影響。在煙氣排放之后，通常會殘留一些不可燃燒的成分以及沒有燃燒完畢的碳粒，它們在煙氣的運行過程中，會在換熱管的表面沉積吸附，從而形成積灰，對傳熱產生嚴重的影響。

二、裝置內綜合節能途徑

這里所說的節能，是常減壓裝置多變量、多參數以及各個不同流程組合形成的綜合節能。

1 在石油煉化的裝置中，物流數目最多，網絡合成的工作量以及難度最大的就是常減壓裝置換熱。要合成以及優化換熱網絡。在實際應用的過程中，應當充分考慮所有熱源包括加熱爐煙氣以及所有冷源包括燃燒用的空氣，以夾點為劃分，冷公用工程不應當在夾點以上應用，熱公用工程不應當在夾點以下應用。

2 分餾流程組合。常減壓裝置的分餾流程是與原油的性質以及具體的條件有關的，原油性質不同，常減壓裝置的分餾流程也會隨之改變，并與換熱網絡的合成息息相關，也就是說冷源的狀況以及參數都會隨著分餾流程組合的不同而有所改變。從原則上來看，多級蒸餾可以在較低的溫位下實現原油中一部分組分的分餾過程，減少最終必須使用燃料加熱的熱公用工程用量，有利于利用較低溫位的熱源，降低分餾過程所需的能耗，特別是對于輕質原油更是如此。

結語

現階段，石油煉化裝置正在朝著規?；姆较虬l展，要想在石油煉制過程中達到節能的效果，只有綜合設計多套裝置的能量才是唯一解決辦法。合理的將大系統范圍里的能量進行匹配，才能夠給石油煉制帶來節能效益，而信息技術的發展進步，也為能量系統的優化提供了科學合理的方法。

參考文獻

[1]王兵.常減壓蒸餾裝置操作指南[M].北京：中國石化出版社，2006.

[2]武金倫.常減壓裝置節能途徑探討[J].湖北化工，2003（01）：44-45.

（作者單位：中國石油大慶煉化公司）