煉油廠低溫熱能綜合利用

劉殿禧 王東東（中國石油錦州石化公司）

目前，各煉廠余熱回收采用的普遍做法是將大于300℃的中、高溫余熱用來發生3.5 MPa蒸汽；200～300℃中溫余熱用來發生1.0 MPa的低壓蒸汽，160～200℃的低溫余熱用來發0.3 MPa的低低壓蒸汽。而低于160℃的低溫余熱往往得不到充分利用，通常都用空冷或水冷進行冷卻，不僅造成了熱量的浪費，也增加了循環水和空冷的負荷。

1 低溫熱系統存在的問題

錦州石化公司經過近幾年的快速發展，在加工能力、技術水平、科研開發實力已經邁上一個新臺階。但隨著節能工作要求的不斷深入，節能工作又面臨許多新的問題：

1）在建設新的生產裝置時，無法與現有系統的熱集成匹配，形成待回收低溫熱越來越多的局面。

2）隨著催化裝置、焦化裝置熱進料、熱出料等項目實施，全廠低溫熱系統運行狀態發生較大變化。

3）低溫熱系統還需要繼續完善，熱阱開發利用潛能巨大。

因此，需要從系統優化節能方面開展工作，對全廠低溫熱系統進行重新優化，針對公司熱源與熱阱實際情況進行優化改造，進而實現降低能耗和增加效益的目標[1-2]。

2 低溫熱系統改造方向

在確保低溫熱利用效率最大化的前提下，按照能源梯級利用原則，先將溫度大于100℃的低溫熱先用于工藝裝置熱源，然后再用于除渣油以外的系統管線伴熱、原油儲罐加熱、動力水處理裝置新水換熱等，在冬季工況下用于采暖水加熱，在夏季工況下用于溴化鋰制冷，為2套蒸餾裝置提供低溫冷水。

全廠低溫熱系統，是針對全廠平面布置和上下游裝置的物料流向，及全廠熱量過剩裝置和熱量不足裝置之間的相對關系。同時在做低溫熱系統完善時，秉承了“高熱高用、低熱低用、溫度對口、梯級利用”原則對熱源和熱阱進行匹配和梯級利用[3]。

基于以上分析，結合錦州石化公司平面布置情況，分為東、西、南3個區，對全廠熱量流規劃如下：

1）東區低溫熱系統：熱源為焦化裝置、制氫裝置、加氫裝置；熱阱方面：冬季用做系統管網伴熱、礦區文體中心及采暖；夏季用做溴化鋰制冷凍水[4]。

2）西區低溫熱系統：熱源為蒸餾、催化裂化、柴油加氫改質和加氫裂化裝置。熱阱包括2套氣分裝置熱源、MTBE熱源、除鹽水換熱等[5]。

3）南區低溫熱系統：熱源為污水汽提裝置，熱阱包括原油加熱器及煤電新水換熱[6]。

3 低溫熱系統改造內容

3.1 西區低溫熱系統完善及優化

西區低溫熱系統是在原有的低溫熱系統基礎之上進行改造的，原有系統是利用2套催化低溫余熱供氣分裝置、MTBE、生水、除鹽水和采暖水的加熱。由于二催化熱媒水出水溫位不高，且氣分裝置各塔塔底再沸器換熱面積不足等因素，氣分裝置仍使用大量蒸汽作為塔底再沸熱源[7]。

為了降低氣分裝置的蒸汽消耗，將柴油加氫改質和加氫裂化裝置的低溫熱取出后，并入西區系統，同時熱阱方面增加了汽油醚化、2套異丙醇、橡膠等裝置，可以減少蒸汽消耗（圖1）。

圖1 西區低溫熱系統流程

同時優化氣分的低溫熱流程，將三催的低溫熱先進脫丙烷塔底再沸器換熱，換熱后與二催和加改的低溫熱混合進入異丁烯塔和丙烯塔再沸器。通過優化換熱流程，蒸汽消耗大幅下降（表1）。

表1 氣分裝置低溫熱流程優化前后各塔蒸汽消耗對比

加氫裂化低溫熱外送后，分餾塔頂低溫水換熱器取熱效果較好，在控制塔頂冷后溫度穩定情況下，塔頂低溫熱換熱器后8臺塔頂空冷變頻值100%降低至目前50%左右，塔頂空冷平均電能消耗較外送前降低0.47%。航煤低溫水換熱器取熱效果較好，換熱器后航煤水冷器入口溫度由136℃降至101℃，航煤水冷器入口溫度降低，循環水單耗量較外送前降低4.05%。加氫改質低溫熱外送后，柴油空冷A2007 8臺變頻風機均由10%～15%降至0～2%。

3.2 新建東區低溫熱系統

新開發的東區低溫熱系統，是將1#、3#加氫、二套焦化、二套制氫的低溫熱取出，在冬季用于系統管線伴熱和系統采暖（圖2），夏季用于溴化鋰制冷機制低溫冷凍水（圖3）。

圖2 東區低溫熱系統流程（冬季工況）

圖3 東區低溫熱系統流程（夏季工況）

在低溫熱系統改造之前溝南換熱器冬季運行期間熱源主要為采暖水換熱，新水和除鹽水根據實際情況調節。低溫熱改造，將加改的低溫熱水并入溝南換熱器，控制回水溫度在50～55℃。優化調整后，溝南換熱器以新水換熱器和除鹽水換熱器為主要換熱對象，采暖水換熱主要由廠東3臺換熱器控制。由于這樣的調整，油電廠水處理的蒸汽消耗，由6.6 t/h下降到1.2 t/h，減少了5.4 t/h，減少管線伴熱蒸汽消耗5 t/h，1#、3#加氫和二套焦化的空冷和循環水負荷也有了相應的下降[8]。

3.3 新增南區低溫熱系統

新建的南區低溫熱系統，是將2套污水的余熱利用低溫熱取出，送至油品的原油加熱器[9]，分別加熱遼河原油、海輸原油及大慶原油。將換熱后低溫熱水再用于煤電廠的生水換熱（圖4）。

圖4 南區低溫熱系統流程

南區低溫熱系統流程相對較簡單，系統投用后，油品車間冬季同期蒸汽消耗約23.6 t/h，改造后平均蒸汽流量約15 t/h，約節約8.6 t/h蒸汽。并且污水汽提裝置采用熱媒水取代循環水對凈化水進行冷卻，使循環水消耗下降了550 t/h。

4 結論

低溫熱系統的改造使蒸汽消耗下降，從而降低了熱電公司的鍋爐負荷，降低了煤的消耗量，減少環境污染。同時富余的熱量得到了充分的利用，降低了空冷和循環水的冷卻負荷，為企業和社會帶來了經濟效益。取得的節能效果有：節約蒸汽消耗40 t/h；低溫熱外送后，加氫、二套焦化、加氫裂化、加氫改質等裝置的空冷負荷有所下降，污水汽提的循環水量下降550 t/h。