炼油厂用能优化和低温热的运用

摘要：在石油行业中，天然气和石油是非常重要的能量来源，也是主要的工业原料，所以炼油企业要着力推进节能技术的应用，在保证工业效果的同时达到节省能源和原料、提高经济效益的目的。文章结合实例对炼油厂的用能优化和低温热应用情况进行了分析。

关键词：炼油厂；用能优化；低温热；能耗；重油催化裂化；石油行业 文献标识码：A

中图分类号：TE683 文章编号：1009-2374（2016）22-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.016

炼油产业在我国国民经济中占有重要的地位，也是能源消耗非常多的产业。当前，我国能源过度消耗以及环境问题非常严峻，如何加强炼油行业的节能减排效果成为了当前社会各界共同关注的问题。在炼油行业中，应用用能优化和低温热等技术，不仅可以降低成本费用，还可以减少能源的投入，达到良好的环境保护效果。

1 炼油厂节能优化措施及其运用

近年来，我国炼油行业为了达到降低成本、节约能源的目的，开展了大量的研究工作，并取得了显著的成绩。通常来说，炼油工艺主要包括换热、催化反应以及分离等环节。而节能技术在炼油产业中的应用则主要体现在以下六个方面：

1.1 微波分离和磁性分离节能技术及其运用

埃克森美孚公司研制了原油乳化液微波分离技术。该技术能够通过电磁辐射来达到乳化液分离的目的，最终可以分离为水、固化物和油三种形式。该分离技术应用的转换设备能够将电能转化为电磁辐射，并利用微波发生器来达到和乳化液相互作用的目的。微波分离设施进料速度为0.055～0.139m3/min，乳化液能够对能量进行吸收，促使温度上升，上升的幅度可以达到27℃，出口温度不超过92℃，实际的操作压力在135～341kPa之间。另外，出口物流通过沉降罐进行分离作业，能够产生较好的原油处理效果，也减少了其他化学品的损失。

目前，日本、美国等先进国家都开发了磁性分离器，并在实际工作中得到了很好的运用。其中，日本采用的磁分离装置通过催化剂有效地提高了生产速率，提高了焦炭选择的科学性，进而提高了减压渣油掺入量。Magnacat磁性分离器能够很好地分离催化剂颗粒，特别是对比较老化，受到污染程度较高的颗粒具有非常好的分离效果，这对于延长催化剂使用寿命、增加催化剂活性具有重要的意义。另外，对于滚动磁力组合件来说，能够较好依照磁性对催化剂进行分离作业。同时，对于RFCC装置来说，在应用Magnacat后，装置的进料量得到了显著的增加，而减压渣油量同样可以得到较好的提高，提高幅度通常在10%左右。根据不完全统计，如果在不考虑催化剂冷却器的情况下，依照最大模式来生产汽油，通过应用Magnacat技术，每桶进料的经济效益能够达到0.46美元左右。

我国相关技术的研究工作起步较晚，但目前已经取得了很大的突破。我国大庆石化公司通过科学研究，研制出了FCC废催化剂磁分离回收装置。经过权威机构认定，该装置已经达到了国际先进水平，值得在今后的工作中进行推广应用。

1.2 抽提蒸馏节能技术及其运用

抽提蒸馏的英文简称是ED，该技术主要通过蒸馏和抽提两种方式来对共沸物进行分离，对于沸点相差不多的溶液成分具有很好的分离效果。在实际工作中，技术人员需要在蒸馏塔顶放入极性溶剂，极性溶剂要为非挥发性溶剂，从而对高活性组分进行溶解，提高组分相对挥发度，从而达到分离的目的。通过专用溶剂混合物能够很好地对进料进行回收作业，这也在一定程度上有效地拓宽了该技术应用广度。

1.3 分壁式塔器节能技术及其运用

在炼油产业中，新式塔器塔盘填料技术的应用成为了分壁式蒸馏技术被广泛运用的原因。目前，巴斯夫公司很好地应用了该技术，并取得了较好的节能效果。分壁式塔器指的是通过直立壁来对塔器进行分隔，3组分组合物通过中间分壁可以达到分离效果，其中质量较大和质量较轻的物质能够被塔顶、塔底回收，而中间成分可以被塔器背面侧线抽去。根据统计发现，应用分壁式塔器技术的节能效果可以达到25%～45%，成本费用可以减少30%左右。同时，在对热敏产品进行蒸馏作业时，能够得到很好的产品质量，产品的生产速率也得到了很大的提高。

1.4 超临界反应节能技术及其运用

近年来，超临界法的发展速度较快，并在石化行业中得到了较好的应用。诺丁汉伽大学和杜邦聚酷公司通过合作对该技术的应用进行了很好的研究。日本的科学技术研究院也研制了一种良好的科学工艺，从而能够在比较缓和的情况下，通过超临界CO作为溶剂来生产环己醇、环己烷。相对于常规技术来说，超临界法具有很好的环境保护效果，同时也提高了生产KA油的产率。

1.5 膜法分离技术

膜分离技术能够很好地降低炼油产业中对环境影响，减少能源费用的投入。膜分离技术是当前分离技术中比较前沿的研究，操作方法比较简单，并具有较好的分离和节能效果。气体分离技术是分离膜法中主要的应用技术，该技术和传统的方法相比，最大的优势就是不需要分离相变就可以达到分离目的。另外，气体分离技术应用的装置设施要比胺汽提装置设施简单得多，占地面积也相应较小，可以在加工平台上被很好地应用。

在膜法分离技术中，埃克森美孚公司和格雷斯公司合作进行了先进的工业化研究，其中格雷斯公司研制的聚酞亚胺膜取得了很好的应用效果。该技术通过螺旋缠绕组件来对溶剂进行回收，回收溶剂占总溶剂的比例为20%，而剩余的80%溶剂通过蒸馏方式进行回收，进而有效地增强了回收处理能力，聚酞亚胺膜分离装置的设备费用一般在600万美元左右。位于俄罗斯的比密亚斯炼油公司对膜法分离设备进行改进，改进的膜法分离设备已经得到了很好的应用，能够有效地制造汽油、柴油等工业产品，设备的能耗能够节省10%左右，成本费用能够节省50%左右。

1.6 膜法蒸馏技术

Lina S-Tekllno公司通过膜蒸馏技术改进了蒸馏方案。对于膜蒸馏技术来说，设备建造比较简单，流体产生的阻力较小，并具有良好的分离效果。需要注意的是，如果蒸气速率较高的话，膜的稳定性将会受到较大的影响，均匀性、传热性等都会发生变化，造成分离效果不佳。而新型膜法蒸馏技术则很好地提升了膜法蒸馏的效果，在合适的气相物流速度下，能够保证蒸馏膜的稳定性。另外，该技术还能够对新布局进行重新组合，减小蒸馏塔高度，进而有效地减少了成本费用。改进膜法蒸馏技术最先在安加尔斯克化工厂被应用，至今应用的时间已经达到了3年，运转的效果比较理想。通过膜法蒸馏技术有效的节约了能源，减少了成本投入。

2 低温热利用

2.1 工程项目概述

下面以我国某炼油厂为例，对用能优化和低温热技术进行阐述。我国某炼油厂在进行原油加工时造成的能耗较高，而热源能级的利用不规范是造成能耗较高的主要原因。该工程项目主要通过各个设备不同的低温余热来进行热源的提供，并代替蒸汽加热，来减小蒸汽的消耗，从而达到节能效果。在本工程项目中主要涉及到重油催化裂化装置以及气分装置。

2.2 方案设计

在本项目中，主要通过各装置低温热来对热媒水展开加热作业，实际操作中首先对气分装置供热，剩余热量作为冬季供暖热源。工程项目的工作范围主要包括以下三点：

2.2.1 对气分装置需要的热量进行计算，并调整换热流程，以装置内低温热作为基础热源；对新增、更换的冷换设备进行科学选择，并明确设备的布局。

2.2.2 以车间装置为基础，对热源流量和重油催化裂化装置能够使用的热量展开模拟计算；对能量梯级进行利用，并对设备的换热流程进行调整，从而得到热媒水温位、循环量。

2.2.3 明确热水站的位置，科学选择热水罐和加压泵的机型，调整暖水系统的流程。

2.3 方案成效

2.3.1 在该工程项目运行后，以分公司320万吨/年的加工量为基础，通过催化装置的运转，能够取热138.3GJ/h左右，在有效的满足了气分装置使用的同时，在采暖方面也得到了很好的运用。除此之外，催化装置需要的循环水以及电力等能源的消耗也得到了很好的降低。

2.3.2 在实际的工作中，主要对换热流程进行了针对性的调整，对于企业的现行设备工作状况没有

影响。

2.3.3 在工程项目运行之后，气分装置在全力运行时，有效地节省了蒸汽34t/h，企业的原油加工消耗量也得到了显著的下降。

2.3.4 该工程项目投入总成本费用为1945.32万元，其中不包含对罐区的改造。项目在运行后，每年可以提高经济效益约为2341万，可见投资的收回期限较短，并具有很好的短期投资效应，所以该项目的建设具有很强的现实意义。

3 结语

当前，我国环境保护和能源过度消耗都面临着比较严峻的形势，因此加强环境保护和节能减排工作非常关键。炼油行业一直是能源消耗非常严重的行业，向空气中排放的温室气体较多，给自然环境造成了很大的压力，因此如何加强炼油企业环保节能的效果，服从社会发展的整体需要非常重要。在实际工作中，炼油企业要对用能优化和低温热的运用引起重视，加强相关技术的研究，从而有效地提高炼油企业的市场竞争力，推动炼油企业的可持续发展。

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作者简介：侯金朋（1977-），男（满族），沈阳新民人，抚顺石化公司石油二厂生产运行部工程师，研究方向：炼油焦化、蒸馏工艺能量优化及生产技术革新。

（责任编辑：黄银芳）