高 鵬

（中石化股份天津分公司煉油部聯(lián)合五車間，天津 300271）

一、概述：

中石化股份天津分公司1000萬噸年常減壓裝置由SEI設(shè)計，天建設(shè)時間為2008年1月1日，中交時間為2009年8月31日，于2009年12月19日首次開車成功；裝置主要由原油電脫鹽脫水部分、常壓蒸餾部分、減壓蒸餾部分、輕烴回收部分等組成，同時，裝置內(nèi)設(shè)有塔頂注氨、注緩蝕劑、注水等防腐設(shè)施，為防止減渣系統(tǒng)結(jié)垢，設(shè)有阻垢劑注入系統(tǒng)；裝置加工沙特阿拉伯輕質(zhì)、重質(zhì)各50%的混合原油，處理能力為1000萬噸/年，年開工時數(shù)按8400小時計；生產(chǎn)乙烯裂解料、重整料、航煤精制料、柴油精制料、加氫裂化料、蠟油加氫料和焦化料等；本裝置采用原油進(jìn)裝置→電脫鹽→閃蒸塔→常壓塔→減壓塔的工藝路線，同時為回收輕烴和輕、重石腦油的切割，設(shè)置了穩(wěn)定塔和石腦油分離塔，全裝置總能耗的設(shè)計值為10.64kg標(biāo)油/t；開工以來，我們按照原油種類及性質(zhì)的變化，適時的調(diào)整操作、優(yōu)化生產(chǎn)，截止2010年1-8月份裝置平均總能耗有效的降低到9kg標(biāo)油/t以下，以下是我們自開工以來所執(zhí)行的一些優(yōu)化方案，供大家討論：

二、裝置應(yīng)用節(jié)能技術(shù)簡介：

1、裝置采用了原油預(yù)閃蒸工藝，將原油換熱至230℃左右進(jìn)入閃蒸塔進(jìn)行常壓下一次平衡汽化閃蒸，原油中的輕組分被閃蒸出來，直接送入常壓塔的中部。在閃蒸塔進(jìn)料段以下設(shè)有3層人字擋板，防止進(jìn)料中的液體對塔底液面造成沖擊。進(jìn)料段上方設(shè)有6層浮閥塔板，保留從常一中泵出口引出的洗滌油回流手段，以防因閃頂氣攜帶量過大對柴油質(zhì)量造成不良影響；

2、針對本裝置采用蒸汽噴射抽空器加機(jī)械抽真空的混合抽空系統(tǒng)，由于采用了減壓深拔技術(shù)，減壓加熱爐和減壓塔的操作溫度都較高，減頂不凝氣量達(dá)到了2190kg/hr，盡管采用了減頂抽真空系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化了各級抽空器的壓縮比，但第三級抽空器的蒸汽耗量仍然達(dá)到了9t/h，每年將消耗1.0Mpa蒸汽75600t。經(jīng)過對比，采用機(jī)械抽真空系統(tǒng)的效益是明顯的，同時也符合當(dāng)前國家對節(jié)能降耗的需求，因此本次設(shè)計選用了蒸汽和機(jī)械抽真空混合抽空方案。

3、根據(jù)窄點(diǎn)技術(shù)開發(fā)的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化程序，從全裝置能量利用角度進(jìn)行系統(tǒng)分析，優(yōu)化裝置的物料平衡和操作條件，在滿足生產(chǎn)方案、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下最大限度回收裝置余熱。結(jié)合裝置現(xiàn)有的生產(chǎn)方案、加工流程和生產(chǎn)條件，公用工程條件多方位地采取節(jié)能措施，降低加工能耗。節(jié)能手段包括在不影響換熱終溫的前提下利用窄點(diǎn)以下適宜溫位物流發(fā)生部分0.35Mpa低壓蒸汽供裝置內(nèi)自用；加熱低溫?zé)崴畲笙薅鹊鼗厥盏蜏責(zé)崃?；合理地選擇與下游裝置的熱聯(lián)合，確定恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品出裝置溫度。在換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，選合適的部位采用高效換熱器，如螺紋管、內(nèi)波紋外螺紋管、螺旋折流板換熱器等，使本裝置在向輕烴回收穩(wěn)定塔和石腦油分離塔提供重沸器熱源的情況下，換熱終溫計算值達(dá)到313℃。

三、裝置系統(tǒng)優(yōu)化分析與對策：

3.1 換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對能耗的影響

對于裝置內(nèi)各個系統(tǒng)的能耗平衡來說，全部可以相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為裝置各個系統(tǒng)熱量的平衡，如果在換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與計算上很好的引用了窄點(diǎn)技術(shù)，那么換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化對換熱終溫的影響將起到?jīng)Q定性的作用，同時也對降低裝置能耗起到關(guān)鍵作用。

從本裝置的加工原油性質(zhì)的變化情況來看，常壓、減壓各個側(cè)線產(chǎn)品的收率變化非常大，因此換熱網(wǎng)絡(luò)的各個分支溫差最大能達(dá)到10℃以上，為了確保原油在各個溫位下都能與相應(yīng)溫位的熱源換熱，我們通過調(diào)整分支換熱網(wǎng)絡(luò)的取熱量來控制各分支的終端溫度，并取得了非常好的效果。

3.2 過汽化率的影響

從常規(guī)角度來講，過汽化率越低越節(jié)能，但是從生產(chǎn)角度來講，過汽化率是取得產(chǎn)品高收率的保證，因此節(jié)能與收率之間存在著矛盾，通常我們所控制的過汽化率在2～4%，影響過汽化率的因素有很多，下面我們來簡單介紹一下在摻煉沙輕：沙重=1：1時過汽化率與進(jìn)料溫度、能耗之間相互的影響。

從上圖可以看出過汽化率與進(jìn)料溫度的關(guān)系大概是進(jìn)料溫度每增加4℃，過汽化率大概能提高1%左右，但是同時燃料消耗將增加大約0.4kg標(biāo)油/t，總體能耗將增加約0.25kg標(biāo)油/t，其中損失的部分增加了一些多余的低溫?zé)?，從這個角度上來講，過度的增加過汽化率會導(dǎo)致能耗的上升，但會得到較高的總拔比能耗值，標(biāo)定期間摻煉沙輕：沙重=1：1時過汽化率的控制值為3%，總拔出率為80.1%，計算總能耗值為8.6kg標(biāo)油/t，此時總拔比能耗值為9.31，達(dá)到較高的水平。

3.3 中段回流取熱分配及返塔溫差對能耗的影響

當(dāng)確定過汽化率及如何控制爐出口溫度之后，中段回流的取熱優(yōu)化成為塔操作節(jié)能的一個關(guān)鍵點(diǎn)，他與整個裝置的熱量回收以及換熱網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整有著密不可分的關(guān)系，同時與產(chǎn)品的收率有直接關(guān)系，如下部高溫位的熱源取熱量過大，將影響到上部產(chǎn)品的收率，因此每個回流的取熱量應(yīng)嚴(yán)格按照該段剩余熱量58～68%左右，還要保證上部塔盤上有足夠的內(nèi)回流，實(shí)現(xiàn)上部塔盤的精餾效果，確保產(chǎn)品質(zhì)量合格。

當(dāng)中段回流取熱分配確定以后，剩下的就是優(yōu)化返塔溫差了，可通過回流量和返塔溫度兩個參數(shù)指導(dǎo)調(diào)節(jié)，習(xí)慣做法是提高回流返塔與抽出的溫差，這樣相對來說好控制一些，但是我們?yōu)榱颂岣邠Q熱器的膜傳熱系數(shù)，加大了回流量，降低了回流的溫差，最終結(jié)果是提高了原油的換熱終溫，降低了能耗。

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常壓塔&減壓塔回流與設(shè)計回流量對比

調(diào)整后原油的換熱終溫提高了將近3℃，降低能耗約0.3kg標(biāo)油/t。

3.4 加熱爐系統(tǒng)節(jié)能分析

從系統(tǒng)角度來分析，加熱爐作為能量消耗最大的單元，有效的回收該系統(tǒng)的余熱以及提高其熱效率是當(dāng)前節(jié)能的一項(xiàng)主要手段，自本裝置首次開工以來，定期的進(jìn)行預(yù)熱器吹灰以確保其換熱效果，同時也對加熱爐的一些泄漏點(diǎn)進(jìn)行了封堵，從操作上努力降低加熱爐的排煙溫度以及降低其過?？諝庀禂?shù)，達(dá)到較高的加熱爐熱效率，以下為加熱爐熱效率的實(shí)測數(shù)據(jù)：

從實(shí)測的熱效率來看，加熱爐的能耗降低了1%左右，約0.075kg標(biāo)油/t

3.5 抽真空蒸汽優(yōu)化分析

本裝置采用了蒸汽噴射抽空器加機(jī)械抽真空的混合抽空系統(tǒng)，一級抽空器按照20%、40%、60%三臺設(shè)計，二級抽空器按照3臺各50%設(shè)計，三級按照三臺液環(huán)式真空泵各50%設(shè)計，減塔頂設(shè)計絕壓為2.66KPa，實(shí)際操作中由于原料性質(zhì)較輕，減壓進(jìn)料一直未能達(dá)到深拔工況下的常渣性質(zhì)，因此雖然在減壓塔的汽化段氣相負(fù)荷較大，但是裂解氣量卻很小，因此我們在不影響減壓拔出率的前提下對與抽空器的調(diào)整上做了一些工作，使其1.0MPa蒸汽的耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計水平，具體參照下表。

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因此我們從一級抽空器節(jié)約了將近5t/h的蒸汽，能耗也降低了約0.3 kg標(biāo)油/t。因?yàn)槎壋榭掌骱臍饬枯^小，而且受一級抽空器的排氣壓力和液環(huán)泵的入口壓力所限，沒有多少的調(diào)整余地，因此未做優(yōu)化。液環(huán)式抽真空泵的投用可節(jié)約三級抽真空蒸汽耗量為7.388t/h，節(jié)氣效果非常明顯。

3.6 結(jié)垢后的清洗工作對裝置能耗的影響

常減壓裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)在開工的初期、末期會產(chǎn)生不同程度的溫降，一般為4℃/年，造成的能量損失約為0.3 kg標(biāo)油/t，為此對重質(zhì)油的換熱器必須進(jìn)行定期的清垢，而且要加強(qiáng)渣油阻垢劑的注入工作，來確保高溫?fù)Q熱器的膜傳熱系數(shù)，從而保持較平穩(wěn)的換熱效率。

常減壓電脫鹽含鹽污水與凈化水（電脫鹽注水）的換熱器雖不在原油換熱系統(tǒng)中，但是卻對電脫鹽的原油進(jìn)罐溫度影響較大，一般為2～10℃的影響，開工以后我們曾經(jīng)清洗過一次，清洗前二級注水溫度只有50℃，清洗后能換熱到120℃，該水量為80t/h，影響換熱終溫達(dá)到5℃左右，對能耗的影響也是相當(dāng)大的。

結(jié)論

通過上述節(jié)能優(yōu)化方案的調(diào)整與實(shí)施，自2009年12月17日開車以來，裝置能耗的水平已經(jīng)從開工初期的10.39 kg標(biāo)油/t降低到了目前的7.55 kg標(biāo)油/t，創(chuàng)有史以來最高水平。

關(guān)于對中石化股份天津分公司煉油部聯(lián)合五車間3#常減壓裝置節(jié)能的幾點(diǎn)設(shè)想：

1、還需要嚴(yán)格的控制罐區(qū)原油中的含水量，大量的含水將造成大量的能耗損失和加工損失；

2、近快將加熱爐鼓引風(fēng)機(jī)的變頻系統(tǒng)投用，節(jié)約電耗；增上回流泵與空冷風(fēng)機(jī)的變頻器；

3、將減壓過汽化油抽出作為重蠟油（蠟油加氫的原料）；

4、檢修時將加熱爐內(nèi)部的防輻射涂料重新修補(bǔ)完善，降低爐體散熱損失；

5、對于裝置內(nèi)破損的保溫進(jìn)行修補(bǔ)完善；

6、將減壓加熱爐單面輻射改為雙面輻射，有效降低爐管油膜溫度，同時降低燃料消耗；

7、增加裝置的水伴熱數(shù)量，降低1.0MPa蒸汽的耗量；

[1]林世雄.石油煉制工程第三版.石油工業(yè)出版社；2000年.

[2]王 兵.常減壓蒸餾裝置操作指南.中國石化出版社；2006年.