常减压装置节能探讨

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摘 要：根据常减压蒸馏装置的生产特点，通过对装置在生产过程中能量消耗及构成的分析，找出关键耗能过程，提出能耗各个环节节能措施，通过优化，提供合理的工艺流程和过程控制，将常减压蒸馏装置的能耗降到最低。

关键词：常减压蒸馏 能耗 优化 节能

作为原油加工的第一道工序，常减压装置能耗占全炼油厂总能耗的15%左右，随着原油成本不断上升，炼油企业所面临的压力越来越大，降低生产成本提高企业竞争能力是企业生存发展的必然途径。能耗费用在炼油成本中占有较大比例，如何优化、降低系统能耗是企业发展和提高经济效益的重要环节。

一、常减压蒸馏装置能量结构分析

常减压装置的加工过程是加热——蒸馏——换热——冷却，即原油通过换热流程或加热炉被加热到较高的温度然后进入精馏塔，利用精馏原理把原油分离为汽油、煤油、柴油等馏分产品，这些产品再经过换热冷却，完成整个生产过程。

常减压蒸馏装置主要用能形式是热、蒸汽、流动能。其中热、功、蒸汽是由电和燃料转化过来的（加热炉、机泵等）。能量经转换设备进入分馏塔后，连同能量回收系统（中段回流）完成工艺过程，一部分进入产品，大部分进入能量回收系统，反映在工艺指标上既常压炉实际提供能量是270～360℃这一段。能量在一系列的转换和传输过程中，其强度参数（主要是温度、压力等）不断下降，直到装置不能回收，最终通过冷却、散热等渠道排放到环境中，连同转换过程中的损失一起构成了装置能耗。

从能量利用过程中，可以看出蒸馏装置用能的三个主要环节：将一次、二次能源转化为工艺过程能够直接利用的能量转换环节、能量传输环节；工艺过程（精馏）的能量利用环节。上述三个环节可看出用能的核心是工艺过程。在转换和回收环节却表现出损失。所以常减压蒸馏装置节能的三个层次，一是优化操作，改进工艺；二是投资较少的单体设备，提高能量回收；三是以换热流程为主体的节能改造。

二、分析优化，节能降耗

1.优化操作，降低工艺总用能

精馏是蒸馏装置工艺用能的核心，其用能的多少取决于原油内需总共拨出馏分的比例及产品质量的要求。而影响总拔出率和影响产品质量的关键因素为过气化率和中段取热

1.1过汽化率

过汽化率问题从常规的节能观点看，过汽化率越低越节能；从生产操作角度看普遍认为：过汽化率越高；轻油收率越高；产品质量也越好。资料表明常压塔合理的过汽化率经验值为2%～4%。

1.2产品质量与节能

在生产中对产品质量的控制既不能忽视也不必过纯；过纯的要求，既会降低产品收率，又浪费了较高温的热量回收，尤其对于蒸馏常二、常三线来说，产品的分布既要考虑收率最大化，又要考虑节能。

1.3中段回流

中段回流在取热量一定的前提下可调因素有两个，流量和返塔温度。习惯的做法是流率小温差大，这样的优点是易控制，但从节能的角度上，大流率小温差其优点是明显的：大流率有助于提高膜传热系数，小温差有助于提高取热温位。

2.优化取热、换热，提高能量回收效率

2.1装置热联合

常减压装置的多数产品是作二次加工装置的进料，可以采取多装置间的热联合技术，不但可以减少常减压装置的冷却负荷，同时可以减少下游装置的热负荷。资料表明英国shell公司设计的整体蒸馏技术降低了能耗30%左右。

2.2优化换热网络

在常减压蒸馏装置，提高换热终温是降低加热炉负荷，减少燃料消耗的最直接的方法。资料证明原油换热终温提高5℃，可以降低燃料油单耗0.3kg标油/t原油。也就是降低了装置能耗约0.3kg标油/t原油。

无法改动换热流程时可应用高效换热器提高换热效率。目前新型换热器有螺旋式、折流杆式、双工板式、波纹管式等，采用高效换热器，是投入少，见效快，提高换热终温的最便捷措施。

3.优化加热炉系统

燃料消耗占常减压装置总能耗70%以上，良好运行的加热炉热效率超过90%。加热炉的热效率中关键的三个参数为：排烟温度，氧含量，散热损失。因此提高加热炉的效率的关键在于优化以上三个参数。

优化烟气余热回收系统，应用高效的空气预热器，通过选择合适的排烟温度，尽可能多的回收烟气中的热量。某炼厂通过技改加热炉效率平均值达到93.6%，最高达到94.7%，经济效益显著。

4.更换部分单体设备，降低蒸汽、水、电消耗

4.1节约装置蒸汽

蒸汽能耗占常减压装置总能耗的10%以上，装置工艺用汽主要是抽真空用气，汽提蒸汽、火嘴雾化蒸汽。

4.1.1较好的蒸汽抽真空系统的蒸汽消耗在10kg/t原油，很多装置能耗远高于这个指标。某装置通过对二级抽真空泵改为机械抽真空泵，可降低蒸汽能耗约5kg/t原油。

4.1.2加强对常渣的分析，根据350℃前组分含量来调整塔底吹汽量；对于减压塔，充分利用减压深拔技术减少或不用塔底吹汽。

4.1.3某装置在技改中增加雾化蒸汽调节阀、燃料油调节阀及阀后压力检测仪表并组态进DCS实现燃油雾化蒸汽压差自动控制，取得了很好的效果。

4.2优化装置用水

常减压装置耗水主要有两个：一是电脱盐注水；二是循环水。

某装置通过不断调整，将酸性水用于电脱盐注水，节约生水约30t/h。

在循环水日常管理上，对冷却器实行分台控制，保证循环水进出口温差在10℃左右。

4.3优化装置用电

常减压装置用电主要是电脱盐用电和机泵、风机电动机用电。

某装置通过对电脱盐设施更新改造，将交直流电脱盐更新为脉冲电脱盐，脱后原油含盐量大幅减少，每年节省电能72×104kW。

由于装置机泵设计出口压力普遍高于实际运行压力，尤其长期在低负荷下运行，实际利用机泵输出能在55%～80%之间，导致能量的浪费巨大。

对效率较低的机泵，在满足生产的要求下，跟换成小叶轮或者将整台泵更换成小泵。对未满负荷的机泵或者流量变化较大的机泵，大量使用变频技术，可节约巨大的电量。某装置通过变频技术节约用电2.9×106kWh/a。

空冷风机也是常减压装置的用电大户，应根据冷后温度停用或开启电机，也可使用变频系统控制塔顶冷后温度。

三、结论

1.通过以上分析对比，优化工艺、操作和较小的设备投资是小型常减压装置节能降耗的措施。

2.小型常减压装置生产中，较大的技改非一时所能达到，但是通过对装置局部流程和技术进行调整改造是非常可行的。装置部分技改成本低，见效快。

参考文献

[1]邓爱琴.常减压装置节能优化技术综述.炼油与化工.2010年第6期.15～17.

[2]王兵.常减压蒸馏装置操作指南.中国石化出版社.2006.

[3]武金伦.常减压装置节能途径探讨.湖北化工2003年第1期.44～45.