常減壓蒸餾裝置節能降耗優化措施探討

郭忠森

(1 盤錦浩業化工有限公司，遼寧 盤錦 124124；2 大連理工大學盤錦產業技術研究院，浩業分院，遼寧 盤錦 124221)

石油煉制產業是國民經濟發展中最為重要的一環，高能耗的產業特色一直嚴重制約著煉油廠的盈利能力，而產品單一、市場飽和、產能過剩等風險進一步加劇了地方中小煉油廠的發展危機[1-2]。因此通過優化裝置生產工藝，降低裝置生產能耗成為煉廠轉型升級的必由之路。本文選取煉廠中必不可少且能耗最大(約占全廠總能耗的20%～30%[3])的常減壓蒸餾裝置為研究對象，分別從熱能、電能及水資源三方面探討相關的節能降耗技術，為控制煉廠生產成本、提高企業效益提供有益借鑒。

1 常減壓裝置熱能的有效節能

1.1 合理布局換熱網絡

以典型的一脫-兩爐-三塔原油加工方案(原油加工流程為：電脫鹽-初餾塔-常壓爐-常壓塔-減壓爐-加壓塔)為例，根據原油進裝置的換熱情況，通常可將常減壓裝置劃分為三級換熱網絡。其中原油進電脫鹽罐前為I級換熱，電脫鹽罐到初餾塔間原油的換熱為II級換熱，初餾塔塔底油進常壓爐前的換熱為III級換熱。原油I級換熱終溫直接影響原油脫鹽效果，原油III級換熱終溫直接影響燃料氣的消耗情況。因此合理布局換熱網絡不僅利于裝置操作，同時通過提高原油進加熱爐終溫能實現大幅降低燃料消耗。

夾點技術[4-5]為合理設計布局換熱網絡提供了有效途徑。根據冷熱流股間的物性參數合理確定夾點位置，遵循夾點之上冷流股不設冷公用工程，夾點之下熱流股不設熱公用工程及不跨夾點傳熱三個原則，實現最小傳熱溫差下的合理利用熱源。最后結合換熱設備的實際情況，對換熱網絡進行適當調整，設計出能量回收最大化、設備投資最小化的最優換熱網絡。

1.2 提高加熱爐熱效率

作為常減壓蒸餾裝置的核心設備之一，加熱爐能耗約占整個裝置的82%～92%[6]。因此提高加熱爐熱效率，減少燃料消耗是常減壓裝置節能降耗的重要一環。以燕山石化常減壓裝置加熱爐改造項目為例[7]，其常壓爐熱效率由80.19%提高到了89.20%，減壓爐熱效率由80.03%提高到了87.50%，大幅降低了裝置能耗。

目前提高加熱爐熱效率的途徑主要有以下幾點：(1)嚴格控制加熱爐中過剩空氣系數，加熱爐中過剩空氣系數過高會造成排煙量增大，通過煙氣損失的熱量增大，此外過高的氧含量會造成爐管氧化加劇，影響使用壽命。而當過剩空氣系數過低時會造成燃料燃燒不充分、不均勻。(2)采用先進涂漆和保溫材料，降低爐壁外溫以減少散熱損失。(3)設置煙氣余熱回收系統，控制排煙溫度。過高的排煙溫度會造成大量熱損失，過低的排煙溫度又會造成煙囪的露點腐蝕。煙氣余熱回收系統的設置可有效解決上述問題。目前主要通過煙氣-空氣換熱、煙氣-低溫熱水換熱等手段實現煙氣余熱回收。(4)采用高效燃燒器和爐管吹灰設計，進而實現燃料的充分燃燒和有效傳熱。

1.3 低溫余熱回收技術

常減壓裝置中存在大量溫位介于100～150 ℃間的低溫熱源直接進空氣冷卻器或水冷器。一方面，造成了低溫余熱資源的浪費。另一方面，增大了裝置內電能或循環水的用量。因此回收裝置內的低溫余熱資源對于整個裝置的節能降耗具有重要意義。

當前具有代表性的低溫余熱回收方法主要有以下幾點：(1)上下游車間深度聯合，通過物料的熱直供，實現上游車間冷公用工程和下游車間熱公用工程能耗的大幅降低。如石腦油直供汽油重整裝置、柴油直供柴油加氫改質裝置、蠟油直供催化裝置、渣油直供延遲焦化裝置等。(2)熱媒水技術，建立熱水站并以低溫熱水為媒介統一回收裝置內低溫余熱資源，取熱后的熱水可供裝置伴熱、罐區伴熱、辦公樓取暖等。(3)低溫余熱發電技術[8-9]，該技術核心在于低沸點有機物所做的朗肯循環(ORC)，通過低沸點有機物的吸熱膨脹、蒸汽做功冷凝實現熱能轉化為電能。以茂名石化低溫余熱發電項目為例[9]，原工藝為140 ℃柴油經空冷降溫后外送，改造后的工藝為140 ℃柴油經ORC余熱發電機組后降至62 ℃返回空冷。改造后實現年發電1.452×107kW·h-1，裝置節能443.03 MJ/t。

2 常減壓裝置電能的有效節能

以機泵為代表的流體輸送設備是裝置正常運行的關鍵之一，其電能消耗同樣占據了裝置總能耗較大部分。由于機泵選型、原料性質或裝置加工量的調整，機泵流量、揚程偏大的現象時有發生。因此，節電技術的應用對降低常減壓蒸餾裝置能耗具有重要意義。當前機泵節電技術主要有以下兩點：(1)選用高效變頻機泵，根據裝置負荷合理調整電機頻率；(2)合理選用換熱器及布置管線，控制好物料在換熱及輸送過程中的壓降，減少動能消耗。

3 常減壓裝置水資源的有效節能

常減壓蒸餾裝置中主要有電脫鹽注水、冷卻用水、塔內汽提蒸汽、加熱爐霧化蒸汽、減壓塔蒸汽抽真空等消耗水資源。

針對裝置內水資源的節能，主要可從以下幾點進行考慮：(1)工藝上采用干式操作，降低汽提蒸汽注入量；(2)采用燃料氣取代燃料油作為加熱爐燃料，減少霧化蒸汽用量；(3)采用液環真空泵取代蒸汽抽真空；(4)常減壓裝置同其它裝置高效聯合。如常減壓-硫酸裝置聯合，將常減壓裝置產生的酸性水送至硫酸裝置酸性水汽提，汽提后的凈化送返回常減壓裝置供電脫鹽注水使用；(5)裝置內各伴熱站、蒸汽分液罐底部的高品質凝結水可統一回收利用。

4 結 語

常減壓蒸餾裝置是石油加工過程中不可或缺的第一道工序，也是煉廠各裝置中能耗最大的部分，其節能降耗對于降低原油加工成本，增加煉廠效益具有重要意義。因此，通過上文可知，常減壓裝置可從優化工藝設計、選用高效設備、加強裝置間聯合等方面入手，實現熱能、電能及水資源能耗的有效降低。此外，相關技術對于煉廠其它裝置的節能降耗具有借鑒意義。