茂名石化煉油全廠用能優(yōu)化方案研究

1、,,中國(guó)石化股份有限公司茂名分公司,二0一一年十月,,,主要內(nèi)容,茂名石化是國(guó)有特大型的燃料-化工-潤(rùn)滑油復(fù)合型煉化企業(yè)，目前具有1350萬(wàn)噸/年煉油能力。近年來(lái)，茂名石化克服原油劣質(zhì)化及產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化所帶來(lái)的加工能耗困難，堅(jiān)持強(qiáng)化管理，持續(xù)優(yōu)化裝置生產(chǎn)，大力挖掘節(jié)能減排潛力，抓好各項(xiàng)節(jié)能減排措施的落實(shí)，開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)與改造，加快新技術(shù)應(yīng)用，取得了良好的節(jié)能減排效果，充分發(fā)揮了大煉油、大乙烯的規(guī)模效益。茂名石化2005~2011年煉油能耗數(shù)據(jù)

2、見(jiàn)表1，其能耗變化趨勢(shì)如圖1所示。,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,表1 2005~2011年煉油能耗數(shù)據(jù)表,圖1 2005~2011年煉油綜合能耗與單位能量因素能耗變化,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,,,從表1數(shù)據(jù)可以看出，近年來(lái)茂名石化煉油綜合能耗及單位能量因素能耗持續(xù)降低。 在新建120萬(wàn)噸/年航煤加氫、100萬(wàn)噸/年重整裝置、260萬(wàn)噸/年柴油加氫裝置等煉油深加工裝置的情況下，煉油綜合能耗不斷沒(méi)

3、有上升，反而下降11.78kgEo/t，此外，加工損失率由2005年的1.08%降低到2010年的0.41%。在千萬(wàn)噸級(jí)煉油企業(yè)中，茂名石化煉油綜合能耗及單位因數(shù)能耗均名列國(guó)內(nèi)前茅，屬于行業(yè)領(lǐng)先水平。,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,茂名石化2009年煉油能耗構(gòu)成如圖2所示，主要能耗構(gòu)成為燃料(包括燃料氣和燃料油)、催化燒焦、電和蒸汽，其中燃料占44%?，F(xiàn)有煉廠氣不足，部分工藝加熱爐需要消耗燃料油。在原油價(jià)格不斷上漲的背景下，燃料油作為煉油廠

4、工藝加熱爐燃料極不合理。,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,,,針對(duì)茂名石化初步的能量分析表明，盡管公司煉油能耗水平位居中石化領(lǐng)先，但仍存在一定的改進(jìn)潛力。主要表現(xiàn)在煉油裝置單套加工能力普遍偏小、大范圍熱聯(lián)合及工藝低溫余熱回收利用考慮不夠、工藝產(chǎn)低壓蒸汽量偏大、不合理使用再沸爐，加熱爐燃料消耗量偏大、工藝裝置中不同等級(jí)的蒸汽用戶偏少，蒸汽梯級(jí)利用困難，CFB鍋爐熱電聯(lián)產(chǎn)潛力難以有效發(fā)揮等方面。,茂名石化煉油用能現(xiàn)狀分析,,,主要內(nèi)容,目前茂名石

5、化正在實(shí)施油品質(zhì)量升級(jí)及擴(kuò)能改造，原油加工能力“十二五”末將達(dá)到2000萬(wàn)噸/年。油品質(zhì)量升級(jí)及擴(kuò)能改造為全局能量系統(tǒng)優(yōu)化提供了重要契機(jī)。緊密結(jié)合公司2000萬(wàn)噸/年煉油改擴(kuò)建工程和新建CFB鍋爐供汽成本低的實(shí)際情況，如何從全局出發(fā)，提高能量總體利用效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)茂名石化煉油綜合能耗的持續(xù)下降，是我公司下一步節(jié)能降耗的關(guān)鍵。通過(guò)與中國(guó)石化節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心及中山大學(xué)石化產(chǎn)品與技術(shù)研究中心合作，公司于2009年對(duì)煉油全廠用能系統(tǒng)進(jìn)行綜合優(yōu)

6、化方案研究，項(xiàng)目工作歷時(shí)近2年。以下結(jié)合本次項(xiàng)目工作，簡(jiǎn)要談?wù)勎夜驹凇笆濉睙捰凸?jié)能優(yōu)化措施和工作設(shè)想。,煉油全廠用能優(yōu)化改進(jìn)思路,,,煉油全廠用能優(yōu)化改進(jìn)思路,用能優(yōu)化與擴(kuò)能改造相結(jié)合,,4,考慮到以熱加工為主的煉油能量系統(tǒng)的用能規(guī)律及特點(diǎn)，其綜合優(yōu)化的相關(guān)工作內(nèi)容、層次及工作步驟包括工藝裝置優(yōu)化、裝置間物流流程優(yōu)化及熱聯(lián)合、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化、低溫?zé)崂脙?yōu)化、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化，以及資源優(yōu)化利用等[2]。 首先，優(yōu)化各工藝裝置

7、核心的能量利用環(huán)節(jié)，如反應(yīng)、分離過(guò)程等，降低過(guò)程工藝總用能與過(guò)程火用損耗。,單元過(guò)程、工藝裝置與系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合,工藝裝置優(yōu)化,針對(duì)不同原料及產(chǎn)品方案的適應(yīng)性工藝改進(jìn)分餾塔取熱優(yōu)化塔板數(shù)-回流比-分離精度權(quán)衡優(yōu)化換熱流程優(yōu)化調(diào)整操作參數(shù)改進(jìn)：循環(huán)比、吹汽量等參數(shù)優(yōu)化，……,主要工藝裝置，如常減壓、催化、焦化、加氫裂化、加氫精制、催化重整等優(yōu)化，涉及：,其次，工藝裝置或工段間熱聯(lián)合考慮。結(jié)合總體加工流程規(guī)劃及裝置進(jìn)料構(gòu)成等，進(jìn)行上

8、下游裝置進(jìn)料物流流程優(yōu)化調(diào)整，如常減壓、催化、加氫、焦化等裝置之間物料流程改進(jìn)。,單元過(guò)程、工藝裝置與系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合,① 罐容最小化，結(jié)合熱進(jìn)出料直供，砍中間儲(chǔ)罐；② 儲(chǔ)運(yùn)參數(shù)最優(yōu)化；③ 加熱、維溫方式改進(jìn)；④ 儲(chǔ)存溫度、儲(chǔ)存時(shí)間、保溫設(shè)計(jì)等優(yōu)化。,第三，儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)用能優(yōu)化改進(jìn)，包括：,單元過(guò)程、工藝裝置與系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合,第四，低溫?zé)醿?yōu)化利用，工藝物流余熱的回收涉及換熱器強(qiáng)化及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在充分利舊的原則下，對(duì)每個(gè)調(diào)整換熱臺(tái)位

9、進(jìn)行優(yōu)化選型，需新增的盡量采用強(qiáng)化傳熱技術(shù)，在深入挖掘低溫位熱量用戶基礎(chǔ)上，充分利用全廠低溫位熱源，減少蒸汽消耗[5]。 如：,單元過(guò)程、工藝裝置與系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合,①如新建CFB鍋爐給水預(yù)熱等 ；② 罐區(qū)維溫；③ 管線伴熱。,第五，蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)作為全局能量綜合優(yōu)化節(jié)能及其經(jīng)濟(jì)效益的最終體現(xiàn)者，在工藝用能、熱聯(lián)合、低溫?zé)峄厥绽脙?yōu)化后，整個(gè)公司的蒸汽產(chǎn)耗將形成新的平衡格局，基于新建的CFB鍋爐和50MW發(fā)電機(jī)組，以及新的蒸汽平衡，完成

10、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)自身的優(yōu)化改進(jìn)，提高機(jī)組效率和系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)化內(nèi)容主要涉及：,單元過(guò)程、工藝裝置與系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合,① 配合全廠蒸汽替代工藝加熱爐，優(yōu)化改進(jìn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；② 蒸汽管網(wǎng)改進(jìn)；③ 工藝過(guò)程節(jié)汽及發(fā)汽優(yōu)化，低溫?zé)峄厥仗娲羝虎?新的蒸汽系統(tǒng)格局下的凝結(jié)水回收；⑤ 自發(fā)汽新鮮水、除鹽水、除氧水預(yù)熱等。,①4#常減壓—渣油加氫—3#催化裝置間熱聯(lián)合；②4#常減壓-渣油加氫物流平衡優(yōu)化節(jié)能；③1#和2#常減壓—丙烷脫瀝青

11、—延遲焦化裝置間熱聯(lián)合④渣油、蠟油、柴油等物料的熱進(jìn)出料。,熱聯(lián)合主要包括裝置間熱量交換和熱進(jìn)出料。充分利用高溫位熱量達(dá)到降低上游裝置冷卻負(fù)荷、中間罐區(qū)操作費(fèi)用以及下游裝置燃料消耗和加熱費(fèi)用的目的。茂名石化現(xiàn)有熱聯(lián)合流程主要包括部分工藝裝置間熱(直)供料。 大范圍熱聯(lián)合必須結(jié)合具體的平面布置、物料連接關(guān)系、裝置開(kāi)停工及負(fù)荷波動(dòng)等實(shí)際工程問(wèn)題，優(yōu)化熱聯(lián)合流程和物料進(jìn)出溫度。本次茂名石化煉油全廠用能優(yōu)化改造在熱聯(lián)合方面主要包括：

12、,大范圍熱聯(lián)合改造,充分發(fā)揮兩臺(tái)CFB鍋爐蒸汽價(jià)格低、壓力高的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化全廠蒸汽平衡；裝置少產(chǎn)或不產(chǎn)蒸汽，將工藝熱量用于提高原料換熱終溫，節(jié)省工藝加熱爐耗用的燃料油；蒸汽替代小型加熱爐和分餾塔再沸器； 蒸汽管網(wǎng)分析改進(jìn)等；兩臺(tái)50MW機(jī)組低加流程改進(jìn)，充分利用工藝低溫余熱，減少蒸汽消耗，提高熱電聯(lián)產(chǎn)效率。,蒸汽系統(tǒng)改造,茂名石化“十二五”末煉油能力由1350萬(wàn)噸/年擴(kuò)建至2000萬(wàn)噸/年 ，新建和改擴(kuò)建裝置蒸汽平衡見(jiàn)表2。,用能

13、優(yōu)化與擴(kuò)能改造相結(jié)合,表2 2000萬(wàn)噸/年改擴(kuò)建工藝裝置蒸汽消耗情況,改擴(kuò)建主要工藝裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)雖然考慮了低溫?zé)峄厥绽?，但并未與全廠低溫?zé)嵯到y(tǒng)統(tǒng)籌安排。茂名石化從用能優(yōu)化全局考慮，將新建的1000萬(wàn)噸/年常減壓裝置低溫?zé)崤c潤(rùn)滑油裝置低溫?zé)峒锌紤]，主要供原油罐區(qū)使用。異地改造的催化裂化和氣體分餾聯(lián)合裝置，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用熱聯(lián)合，氣分利用催化低溫余熱，不耗用蒸汽。此外，本次將改擴(kuò)建裝置的蒸汽產(chǎn)耗納入全廠蒸汽平衡優(yōu)化。,用能優(yōu)化與擴(kuò)能

14、改造相結(jié)合,根據(jù)平面布置的低溫?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)置,以主體裝置為核心實(shí)現(xiàn)熱量有效利用！,,原油、餾分油、潤(rùn)滑油罐區(qū)及管線拌熱低溫?zé)崂?CFB鍋爐給水低溫?zé)嵯到y(tǒng),,,新催化氣分低溫?zé)崂孟到y(tǒng),,,主要內(nèi)容,茂名石化針對(duì)主要煉油工藝裝置改進(jìn)、裝置間熱聯(lián)合、低溫?zé)岷侠砝靡约皟?chǔ)運(yùn)與蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化改造，通過(guò)能量平衡分析和火用分析發(fā)現(xiàn)用能的薄弱環(huán)節(jié)，指出改進(jìn)的潛力，并結(jié)合平面布置等工程實(shí)際要求提出相應(yīng)的改進(jìn)措施以及公司整體的能量系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。所涉及

15、的改進(jìn)措施分為三類，包括少投資或不投資類型22項(xiàng)，部分投資類型44項(xiàng)和投資較大及專項(xiàng)改造類型6項(xiàng)，選取部分典型的節(jié)能措施如表3所示。,主要用能優(yōu)化改進(jìn)措施,主要用能優(yōu)化改進(jìn)措施,,,主要內(nèi)容,茂名石化煉油能量系統(tǒng)優(yōu)化改造各實(shí)物節(jié)能數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，改進(jìn)前后的公司煉油綜合能耗變化見(jiàn)表5。,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),表4 優(yōu)化改進(jìn)方案實(shí)物節(jié)能量,根據(jù)所提出的節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)措施，煉油綜合能耗可以降低5.09 kgEo/t。尤其對(duì)于一次能源的燃料消耗，通過(guò)核

16、心工藝過(guò)程和熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)化，降低幅度顯著，為有效實(shí)現(xiàn)全廠的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益提供了可靠保障。,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),表5 優(yōu)化前后煉油綜合能耗變化,,,主要內(nèi)容,茂名石化煉油能量系統(tǒng)優(yōu)化改造充分考慮結(jié)合2000萬(wàn)噸/年改擴(kuò)建工程，根據(jù)各工藝裝置用能的具體情況，在主要用能設(shè)備、子系統(tǒng)及系統(tǒng)全局用能分析基礎(chǔ)上，指出系統(tǒng)用能的薄弱環(huán)節(jié)及其原因，并從整體考慮盡可能地挖掘裝置的節(jié)能潛力，提出了切實(shí)可行的用能改進(jìn)措施與方案，并進(jìn)行了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。通過(guò)工藝優(yōu)