常減壓裝置節能改造效果分析

夏洪亮 李春曉（江蘇新海石化有限公司）

隨著進口原油使用資質政策的落地，國內常減壓裝置原料總體向輕質化發展。為了適應原料性質的重大變化，使江蘇新海石化有限公司（以下簡稱新海石化）常減壓裝置發揮最大潛能，公司組織設計院專業人員和常減壓車間管理人員深入分析裝置運行現狀，針對原料油輕質化趨勢采取有效的改造手段消除裝置運行瓶頸，實現了節能降耗的目的。

1 裝置運行現狀

新海石化3.0×104t/a常減壓裝置由青島海工英派爾公司承擔主體設計。設計采用閃蒸塔、常壓塔、汽提塔、減壓塔流程。裝置原設計原料為380#燃料油和塔里木原油，設計綜合能耗為508.50 MJ/t，運行能耗為398.34 MJ/t。

自2018 年新海石化取得進口原油權并獲得使用配額以來，外采原料主要為盧拉、ESPO、吉拉索、LAPA 等輕質原油，裝置加工負荷很難達到3.0×104t/a的設計值，原料油輕質化帶來的主要限制因素為：石腦油收率高，常壓塔頂超負荷，限制裝置加工量；電脫鹽調整手段欠缺，運行電耗高；換熱網絡偏離設計，Ⅱ段及Ⅲ段換熱熱源嚴重不足，換熱終溫低；減壓段受限于裝置處理量，側線拔出變化大影響換熱網絡及換熱效果；常壓爐超負荷，爐溫達到設計上限；裝置整體處理量低導致綜合能耗超高，各能源介質單耗高；裝置循環水單耗水平低，單耗居高不下。

2 改造方案

2.1 閃蒸工藝改初餾工藝

對原設計的閃蒸工藝進行初餾工藝改造，以滿足原料輕質化的趨勢要求。原料經換熱后達到210 ℃進入初餾塔，初定油氣與原油換熱至83 ℃后進入復合型蒸發式空冷器，冷凝至40 ℃進初頂產品回流罐實現氣液分離，氣相去瓦斯壓縮機，液相經初頂產品及回流泵分兩路出裝置和回流至塔內。

2.2 智能電脫鹽應用

通過引進智能響應變壓器及配套的PLC智能控制柜，達到電脫鹽智能控制的目的，實現脫鹽效果和節能降耗的目標。

2.3 換熱網絡優化

脫前換熱增加初頂油氣原油換熱器2臺回收塔頂油氣熱量；增加常一中換熱器2臺回收一中熱源并降低回流溫度；脫后原油與減一中換熱器增加3臺回收減一中熱量并進一步降低回流溫度；脫前原油與渣油換熱器E2620 增加1 臺回收熱量并降低渣油外送溫度，降低水冷負荷；并對渣油換熱器E2621 增加脫后換熱流程，方便靈活控制脫前溫度。

2.4 加熱爐及附件改造

常減壓爐燃燒器改用高效低氮燃燒器[1]，更換高效空氣預熱器及配套風機。

2.5 循環水二次利用

對減壓平臺、減一中水冷等冷卻深度要求相對高的回水引進冷卻深度要求低的水冷進行二次利用。實現降低循環水單耗的同時保證循環水流速及延長水冷運行周期。

3 節能改造效果分析

本次節能改造后，加工輕質原料滿負荷運行受限問題得到解決。換熱終溫有所提高，相關中段回流熱量得到回收，回流溫度得到有效控制，加熱爐熱效率明顯提高，循環水單耗降到歷史最低。

3.1 閃蒸工藝改初餾工藝效果

改造完成后，裝置運行結果如下：

1）在50%～110%操作彈性時，能夠安全、穩定地長期操作運行；

2）在操作彈性范圍內，壓降小于30 kPa；

3）塔盤選用26層高效立式傳質塔盤；

4） 塔頂溫度為100 ℃，空冷出口溫度為40 ℃。

改造后常減壓裝置陸續加工了盧拉、卡斯蒂拉、LAPA、ESPO 等輕質原油，初餾塔運行正常，初頂石腦油產品質量穩定合格，裝置加工量能夠滿足375t/h 的設計負荷，最高可達到420 t/h。初頂產出石腦油40 t/h，使裝置一次加工量達到設計負荷的同時降低了加熱爐的熱負荷，石腦油收率從原設計的5.79%提高到14.45%。

3.2 智能電脫鹽改造效果

通過幾種代表性的原料如M300、莎賓奧、阿曼等對比技改前后運行電流和脫后含鹽指標可以看出，改造后電脫鹽操作靈活方便，隨時可以調整電場強度，運行電流明顯降低，同時脫后含鹽指標也顯著下降。

技改前后電脫鹽指標對比見表1。由表1 可知，不同油品改造后電脫鹽運行電流降低67%～80%，脫后含鹽指標較改造前也有一定程度改善，降低幅度為14%～50%。這對裝置節能降耗起到關鍵作用，并且有助于裝置長周期運行。

表1 電脫鹽指標對比

3.3 換熱網絡優化效果

換熱網絡改造后，換熱終溫提高5～8 ℃；常頂循返塔溫度有效控制；減一中回流溫度有效降低，減一中泵負荷降低，塔頂殘壓有效控制；初頂油氣經換熱后進空冷溫度為60 ℃左右，相比改造前常頂油氣進空冷溫度105 ℃明顯降低。技改前后換熱指標對比見表2。

3.4 加熱爐改造效果

加熱爐經過改造后，加強了氧含量控制管理。通過更換高效空氣預熱器[2]使排煙溫度降低至120 ℃左右，加熱爐供風溫度提高到210 ℃，加熱爐效率提高3%以上。技改前后加熱爐參數對比見表3。

3.5 循環水二次利用改造效果

循環水二次利用后，為實現降低循環水單耗且保證裝置平穩運行，采取以下對應措施：

1）減壓平臺冷卻深度優先控制，保證減壓系統穩定運行；

2）減壓系統穩定同時，根據不同原料及時對一次循環水進行優化；

3）常壓側線冷卻滿足深度要求，但二次循環水過剩時部分回水直接返回循環水回水系統，避免物料熱能過度冷卻造成浪費；

4）保證減一中回流冷卻深度優先控制；

5）減壓側線二次循環水過剩時部分直接進回水系統；

表2 換熱指標對比

表3 加熱爐參數對比

表4 循環水運行參數對比

6）蠟油、渣油溫度過低時水冷切出[3]，提高蠟油、渣油同催化、焦化裝置熱聯合直供比例；

7）定期監測循環水流速，保證流速滿足設計要求。

技改前后循環水運行參數對比見表4。由表4可知，經過技改后水冷系統運行情況得到明顯改善。裝置循環水單耗降低57.5%，循環水回水溫度和流速都顯著提高，目前水冷運行穩定，未出現結垢傾向。

4 節能改造效益

技能改造項目實施后裝置能耗情況見表5。

表5 裝置能耗情況

隨著原料輕質化趨勢，裝置二中自發汽量明顯增多導致除氧水單耗上升，燃料消耗也有所提高。由表5可知，改造后裝置加工輕質原料時綜合能耗降低幅度仍超過10%，從改造前的398.34 MJ/t降至356.83 MJ/t，節能效果明顯。

5 結論

要進一步實現節能降耗優化運行，應該開展如下工作：

1）燃料消耗在綜合能耗中占70%以上，降低綜合能耗首先要從提高加熱爐熱效率著手，對加熱爐日常氧含量、排煙溫度等平穩控制尤為重要。

2）保證原料充足穩定，合理采購或配比適合裝置設計點的原料，使裝置全年處于滿負荷狀態，對降低裝置綜合能耗起著決定性的作用。

3）根據換熱終溫及時優化換熱網絡，降低低溫位熱轉換比例，提高熱回收效率。

4）采用先進的節能改造技術及方案，同時采用先進的管理手段，如低溫熱回收利用、裝置熱聯合技術應用、常減壓裝置操作優化等。