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炼油常减压装置特点及节能新技术方面的研究!

发表时间: 2022-11-13 18:06:07

作者: 杨静云 贾芳科 杨瑞 张富安

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摘 要:在炼油过程中,常减压装置的主要特点是强化引烟气余热回收,但是其在运行过程中的能耗比较大,因此,需要对炼油常减压装置进行优化,利用新型技术提高炼油常减压装置的运行效益。在具体的研究过程中,需要对炼油常减压装置的用能情况进行分析,探讨能量回收利用、能量工艺利用及能量转化和传输各环节的具体情况。以某炼油厂常减压装置的应用现状为基础进行分析,同时,提出炼油常减压装置节能新技术的应用要点,以降低炼油常减压装置在运行过程中的能源消耗。

关键词:炼油常减压装置 节能技术 特点分析 节能新技术

在常减压装置运行过程中,主要包括常压蒸馏装置及减压蒸馏装置。在炼油厂的常减压装置运行过程中,主要是对原油进行脱盐和脱水处理,之后完成原油常压蒸馏,最后进行原油减压蒸馏处理。在常减压装置的整体运行中,能量消耗比较大,为了降低常减压装置的能源消耗情况,需要对整个装置的运行工序进行优化和改进。

1、炼油常减压装置的特点

1.1 烟气余热回收强化

烟气余热回收强化是炼油常减压装置在运行过程中的主要特点。在炼油厂生产过程中,可以利用常减压装置完成烟气余热回收。一般情况下,可以配置两种装置,主要包括高温段、低温段空气预热器。在高温段的导热元件效率较高,低温段使用双向板式预热器。在实际运行过程中,能够发挥常减压装置的积极作用,内部的余热量比较高。而相关部位的温度要控制在安全范围内,即在130℃以下。在设计常减压装置内部余热回收系统时,需要确保其节能降耗效果。

1.2 过剩空气系数控制

对过剩空气系数进行控制也是常减压装置在运行过程中的主要特点之一。在炼油厂生产期间,系统内部的过程控制系数比较低的情况下,加热炉的燃烧效果难以达到实际炼油的具体要求,除了会对炼油工作效率产生影响之外,还会破坏生态环境。而过剩空气系数相对较大的情况下,空气会携带较多热量散发,在这种情况下,加热炉内部的热强度不能达到要求,可能会对传热效率产生影响,影响炉管的使用寿命,并且会污染空气。在炼油厂生产环节中,利用常减压装置加热炉氧含量控制系统,可以对过剩空气系数进行有效控制,确保其在合理的范围内。如果操作人员在火嘴点燃之后,加热炉内部的含氧量发生变化,可以利用常减压加热炉完成排烟压力控制工作,能够对加热炉内部空气气压进行有效调节,确保火焰处在正常的燃烧状态,保证炉温的稳定性。在生产过程中,操作人员还可以灵活调节常减压加热炉烟道挡板,确保装置运行过程中内部空气系数保持在良好的状态。

1.3 能源消耗大

目前,在炼油厂运行过程中,常减压装置消耗的能源量比较大,是炼油厂在生产过程中占生产成本30%以上的环节,也是在所有的生产环节中能源消耗量最大的环节。因此,需要根据炼油厂的具体情况,对常减压装置的能耗问题进行深入分析。在我国能源行业管理和优化改进的背景下,开展常减压装置能源消耗优化和管理工作至关重要。在常检验装置使用过程中,对相应的能源消耗有明确的规定,但是不同的生产企业使用的生产工艺存在一定差别,再加上生产装置也各不相同,导致的能源消耗问题也比较多。因此,在对常减压装置运行过程中的节能降耗技术进行应用时,存在难以统一的情况,在这一背景下,炼油厂必须对常减压装置节能降耗进行深入分析,以常减压装置的实际情况对能源消耗主体进行准确把握,从电力、动力、热量等不同方面开展技术优化和改进工作,对装置运行产生的能源消耗进行合理控制,在最大程度上降低生产成本,提高常减压装置的运行效益。

2、某炼油厂常减压装置的用能现状

在某炼化公司运行过程中,有3套常减压装置,原设计的加工能力为150 万t/a,在炼化公司快速发展的过程中,对常减压装置的改造也越来越完善,其加工能力能够达到800万t/a,之后再次进行扩能改造,装置的实际加工能力达到900 万t/a,是当前规模比较大的常减压装置。常减压装置改造后的综合能耗可以大幅度下降,但在具体的运行过程中仍然存在能耗问题,因此,需要从能量转换、能量利用及能量回收等不同角度出发分析其用能情况。

2.1 能量转换

在能量转换环节中,转换效率会对装置的整体能耗产生直接影响。装置标定的能量转换率为87.5%,比我国的《基准能耗》低1.5%左右,说明在能量转换环节装置运行仍然存在一些问题。装置能量供入与《基准能耗》相比更高,为29.3MJ/t,但是燃料低20MJ/t,蒸汽高38.4MJ/t。这主要是因为在减压塔抽真空用汽为10t/h,但是在装置运行过程中,自产的0.35MPa蒸汽品质不佳,无法达到要求,使蒸汽被严重浪费。在能量转换过程中,其能耗比《基准能耗》的标准高10.1MJ/t,排烟低6MMJ/t。因为在运行过程中使用热油式空气预热器,排烟的温度比较低,烟气中的O含量为3.2%,过剩空气系数也比较低,导致烟气被带走的热量比较少,并且炉内使用的喷涂层为陶纤衬里井喷HT-1 高温辐射涂料,导致炉壁与环境温差在20℃以下,散热量比较少。此外,在装置运行过程中,使用的变频器数量比较少,部分机泵实际运行工况与设计工况存在一定偏差,导致其整体运行效率无法达到要求,会影响能量转换环节的能耗水平。

2.2 能量利用

能量利用环节是炼油厂用能体系的核心环节,其总用能会对常减压装置的用能水平产生一定影响。因此,在能量利用过程中,降低工艺用能是提高常减压装置节能效果的关键措施。原油性质、蒸馏工艺等与加工方案之间的关系比较密切,原油轻度越小,拔出率越高,产品的分离精度也会不断提升,工艺用能也在不断增加。目前,在对工艺用能进行分析时,标定伊朗轻质原油的常压拔出率为51.4%,比我国的《基准能耗》高16.1%。在对该炼油厂的相关数据进行计算时,装置工艺总用能为1070.4MJ/t,高出《基准能耗》19.4MJ/t 左右,在加工国外轻质原油的工艺中属于较高水平,主要是在运行过程中利用“初馏塔—闪蒸塔一常压炉—常压塔—减压炉—减压塔”的工艺流程,可以充分发挥节能优势,降低工艺用能。在标定过程中,闪蒸塔塔顶的油气流量能够达到11t/h,直接进入常压塔上部,能够减少常压炉总量大约12.7%。为了对常压炉的能耗水平进行有效控制,在运行过程中,需要对相关的工艺流程进行有效管理。

2.3 能量回收

在整套常减压装置运行过程中,能量回收率达到66.65%,比我国的《基准能耗》更低,说明在装置运行过程中能量回收方面仍然存在一些问题。对整套装置进行改造的过程中,可以利用热回流,回流温度在80℃以上时,能够确保常减压系统的热回收率;利用减一线及减顶循环预热空气,可以提高加热炉的整体效率,为10.7MJ/t,能够节省269kg/h 燃料油;在开展初顶油气、常顶油气与原油深度换热工作时,需要对塔顶的油气低温热量进行有效回收,回收完成换热后,可以确保原油温度在110℃以上。为了有效回收常压塔顶的油漆热量,在开展二次改造工作时,可以增加原油和常顶油换热器,保证在原油脱盐之前换热流程为6 路。改造完成后,脱盐的原油温度提升2~3℃,回收的热量增加4.96MJ/t,能够降低0.1kg 标油/t。除此之外,对高效换热器具有较强的节能环保效果,对常减压装置进行改造后,主要设计46台换热设备,设备为双弓板结构,将加油换热器管束改造成螺旋管,可以在一定程度上确保传热效益。在标定过程中,常二中取热量达到43.6%,超出设计值,而减二中回流达到54%。

3、炼油常减压装置的节能新技术应用要点

3.1 升级减压分馏塔

对减压分馏塔进行升级,实现二塔合一是对常减压装置能源消耗进行合理控制的重要手段。企业可以优化升级减压分馏塔,降低能源消耗。在具体的升级改造过程中,可以利用抽真空系统对减压分馏塔的蒸汽量进行控制,利用这种技术,可以提高设备的整体运行效率,一般情况下,在设备运行后可以获取突出的应用效果,在减压分馏塔升级改造后,能够大大减少蒸汽喷射气喷出的蒸汽量。为了确保设备能够正常稳定运行,可以利用溴化锂冷却水系统进行改造,在生产出12℃的低温水时,可以保证减压分馏塔在运行时气部冷凝环节处于低压状态,减少压缩机的用气量。除此之外,企业需要利用二合一炉替代其他传统加热炉,主要是因为二合一炉有两个炉膛,在两个炉膛内加热,可以完成减压炉加热工作,并且能够同步进行常压炉添加作业。减压炉在运行过程中,热量会被传送到减压炉内,完成加热工作后,热量被送出,这种加热炉也被称为纯辐射加热炉。在利用这种加热炉后,可以降低投入,有效应用传热温差是对加热炉散热损耗进行控制的重要措施,可以确保其满足炼油过程的加热效率需求。

3.2 应用热媒水系统

对热煤水系统进行应用也是降低常减压装置在运行过程中能耗水平的重要措施。在热媒水系统进行应用时,使用除盐水进行加热除氧工作,可以提高常减压装置低温余热回收利用的效果。在实际操作中,需要保证循环温度为60~110℃,在设备的运行过程中,热媒水通过热泵产出水蒸气后,利用除盐水完成加热除氧工作,保证对常减压装置的低温余热进行有效利用。通过溴化锂生产冷却水,吸收剩余的低温热未被热媒水回收利用,工作人员需要再利用除盐水完成再次回收。人员需要保持除盐水应用过程中的温度,将温度维持在140℃,完成除氧器除氧工作,需要注意,常减压装置在运行中会消耗除盐水,而剩余的除盐水可以直接送到锅炉房进行加热,能够产生水蒸气。通过这种方式,可以对加热炉的低温余热进行有效回收,对提高能源综合利用效率具有积极作用。

3.3 降低燃料消耗

在常减压装置运行过程中,燃料消耗是能量消耗中占据比例最大的部分,在节能降耗管理过程中,为了降低燃料消耗量,需要对常减压装置的节能降耗技术进行充分应用,才能有效控制生产成本,一般可以采取以下方法。

第一,在生产工作到达分流环节时,操作人员需要利用中段取热方法对产品进行冷却之后将其抽出。在这一过程中,对取热比例进行科学设计至关重要。根据相应的研究发现,中段回流环节转移到抽出段下之后,取热相对温度偏高,能够加强产品质量控制工作,同时能够保证中段回流的取热量。

第二,需要降低夹点的热量传递情况。在操作过程中,可以合理调整夹点吸热情况,上半部分不宜使用冷公用工程,下半部分最好不使用热公用工程时,可以建设合成网络,减少温差分配不均的问题,确保能量能够循环利用。

第三,常减压装置的高温部位相对较多,整个装置的高温渣油、蜡油与低温原油进行换热工作,在换热时,无法保证系统内的保温效果,会导致超电压装置出现热量损失,从而影响系统的整体热量利用效率。因此,工作人员需要对运行现场进行管理和检查,加强传热装置维护工作,确保该装置的保温状态未定。此外,企业可以对新型保温材料进行应用,提升传热装置整体性能,提高传热的整体表现效果,方便对形机泵、阀门、管线等设备进行有效的保温处理。

第四,企业需要对加热炉的冷介质进行全面管理,防止冷介质中存在无效加热情况而导致瓦斯浪费。还可以对现有的工艺流程进行优化,可以利用软件模拟计算技术消除在传热装置安装运行过程中存在的问题。

3.4 利用新技术提高加热炉效率

为了提高常减压装置的综合效益,保证加热炉的工作效率,需要对新技术进行利用。在炼油厂运行过程中的关键设备是加热炉,加热炉的能量消耗在一定程度上会对炼油厂的综合能量损耗产生直接影响。因此,加热炉具有巨大的节能潜力。在具体的操作过程中,提升加热炉的工作效率,有利于实现节能降耗目标。

第一,可以对原油独立换热流程和常规烟气与热进行转化。主要措施是通过加热自用式燃烧空气完成转化工作,这种转化方式可以使加热炉直接对烟气和的冷流原油进行转化。这一流程的最突出优势是将最初的气体交换热量改换成气液交换热量,能够提高换热器余热回收系统的优化匹配效果。在某炼油厂运行过程中,该装置在流程改造之后,加热炉的平均效率已经上升到80%。

第二,需要对加热炉的烟气能量回收进行优化和改进。降低排烟热损失的主要方法是利用排管式空气预热器实现。在设备运行过程中,热管本身处于封闭状态,管内充满除热介质,而管外有齿片,利用介质的冷凝和蒸发,可以确保空气和烟气高效换热,最大负荷为5MW,能够有效提高加热炉的整体工作效率,从而降低常减压装置的能耗水平。

4、结 语

总而言之,在我国炼油厂的发展过程中,常减压装置具有巨大的节能降耗潜力,炼油厂需要根据具体情况对常减压装置进行优化改造,保证装置的节能效果。此外,需要改进生产设备,提高系统优化效果,对工艺流程进行调整等,在最大程度上提高加热炉的整体效率,能够降低常减压装置的能源消耗量。同时,这对提升炼油厂的可持续发展水平也有积极意义。