过程能量优化与常减压蒸馏系统节能.ppt

过程能量优化及常减压系统节能与对标管理,大庆炼化公司炼油一厂 赵纪禹 周庆 2009年11月3日,目录,01,02,03,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,常减压加热炉运行优化与节能,常减压装置的对标管理,一、什么是过程能量优化?1、定义 Westeberg：“如何选择优化了的单元设备及其间的联结关系来组成一个化工过程系统，从给定的原料生产一定的产品，在最小的总费用和最小的环境污染条件下安全地生产，并在运行中采取和保持最优的操作条件”。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,2、能量的质量,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,能量不但有数量，还有质量。,能量质量的定量表征,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,同样4GJ/h的热量：减压渣油 360-320C时=0.555 Ex=2.22 GJ/h 汽油 130-90C时=0.287 Ex=1.148 GJ/h(取平均温度计算，0C为基准态),3、能级,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,能级最高为1。电和1700的高温烟气的能级为1。通过节电节约4GJ的能量与通过节约蒸汽节 约4GJ的能量，意义是不同的。,二、过程能量优化原则 1、按质用能 按能量的能级从高到低的原则逐级梯级安排，高温位的热源尽量加热高温位热阱，降级后再加热低温位热阱；尽量避免能量高质低用，即用高能级的能量加热低能级的能阱。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,二、过程能量优化原则 2、减少能量外部损失和排弃。外部损失主要是指向环境散热，排弃主要是指较高温位的热量和能流直接排向环境。因此要加强保温，特别是要加强大表面积的高温管线、高温设备表面的保温，以及要加强低温余热回收和降低消耗等。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,二、过程能量优化原则 3、合理降低能量使用过程中的不可逆度，降低内部能量损失。主要是指提高能量使用过程的效率，降低工艺总用能，减少内部过程的不可逆损失，如提高塔板的效率，提高单体用能设备如机泵的效率，保持优化的工艺流程和运行工况等。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,二、过程能量优化原则 4、能量高效利用。主要是指通过系统用能实现能量的高效利用，如合理的蒸汽功热联产与多级利用；合理的装置间及装置与系统间的直接热供料和直接热联合；实现低温热的大系统优化利用；蒸汽凝结水的能、质回收；采用先进节能技术、节能工艺和节能设备等。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,三、换热网络的任务和目标 1、换热终温最高；2、侧线产品终温最低；3、中间物流终温合适（热出料）；4、脱前、脱后原油终温满足要求；5、回流返塔温度满足要求；6、网络结构简单、投资少、换热器数目少、好操 作、有弹性、安全可靠。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,四、常减压蒸馏系统的节能方向 1、电脱盐污水排水加热电脱盐注水 2、采用高效换热器 3、初、常顶油汽一次宜加热脱前原油或发生热水 4、与催化装置热联合 5、采用高效塔盘与高效填料 6、加热炉不烧渣油，炉用瓦斯脱硫 7、优化加热炉运行指标；包括热效率92、排烟温度100（瓦斯脱硫后）、氧含量23、辐射室炉壁表面温度50。8、机泵采用变频。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,例：常减压车间09年1-10月份节能分析 08年1-10月份一套常减压装置累计电单耗，09年1-10月份累计电单耗为，同比去年同期降低，09年累计加工量1861619吨，由此计算，09年1-10月份节电377116Kw.h。08年1-10月份二套常减压装置累计电单耗，09年1-10月份累计电单耗为，同比去年同期降低，09年累计加工量2604859吨，由此计算，09年1-10月份节电799337Kw.h。09年，常减压车间1-10月份累计节电1176453Kw.h。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,五、炼厂常用的综合能量优化措施 综合能量优化 综合能量优化就是应用系统工程的理论和方法，打破装置间、单元、工段等的局限，着眼于全厂以及周边区域和一定发展周期的总体节能，该类措施关键是要处理好局部和全局的关系，做好统筹规划。主要内容有：,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,五、炼厂常用的综合能量优化措施 1、以能量优化为目标的全厂总加工流程优化；2、全厂能源消费结构的优化，主要是全厂燃料、蒸汽和动力的消费结构优化，建立总能消耗模型，以优化炼厂的能源供应策略；3、装置间及装置与系统单元间的直接热供料；4、装置间及装置与系统单元间的直接热联合，实现装置能量的平衡利用；5、低温余热的大系统回收利用；,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,五、炼厂常用的综合能量优化措施 6、全厂蒸汽功热联产及能量的多级利用；7、全厂蒸汽凝结水的能、质回收；8、与炼厂周边能源供应商和能源用户的能量使用和供应关联；9、能源利用效率的总体评价；10、结合企业中长期发展规划的全厂节能规划。制定与中长期生产发展规划相适应的全厂节能规划，统筹安排节能滚动规划。,01,过程能量优化及常减压蒸馏系统节能,目录,02,常减压加热炉运行优化与节能,一、管式加热炉概述 管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一，它是利用燃料在炉膛内燃烧产生高温火焰与烟气作为热源，来加热炉管中流动的油品，使其达到工艺操作规定的温度，以供给原油或油品进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产的正常进行。管式加热炉消耗着大量的能量，常减压装置加热炉能耗占装置总能耗的8292%。,常减压加热炉运行优化与节能,02,二、加热炉配套节能设备 1、热管式空气预热器空气预热器是利用烟气的余热来加热加热炉燃烧所需的空气，从而降低排烟温度，减小排烟热损失，是提高加热炉热效率的重要设备。,常减压加热炉运行优化与节能,02,二、加热炉配套节能设备 2、吹灰器 吹灰器有许多种，除以前常用的蒸汽吹灰器外，近几年又出现了声波除灰器、亚（次）声波除灰器、激波除灰器等等。,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 加热炉要始终处于稳定的运行状态，同时各相关参数处于最佳配比状态，燃烧充分，换热良好，损失较低。通过对加热炉进行及时调整、适时控制、采用自控和必要改造等优化方法，达到方便控制、提高热效率、节约能源的效果。,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 1、提高加热炉热效率；2、加强日常控制和提高自动化的应用；3、加强设备的维护，合理配备监控仪表；4、提高人员素质，加强日常管理。,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 1、提高加热炉热效率；降低排烟温度以减少排烟热损失（注意露点腐蚀）（提高空气预热温度）（吹灰）降低过剩空气系数以减少排烟热损失（选用高效燃烧器）（调节三门一板）减少不完全燃烧损失（氧含量合理）减少散热损失（炉体保温）,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 2、加强日常控制和提高自动化的应用；保证炉出口温度平稳 保证燃烧安全、高效和节能 保持炉膛负压合适,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 3、加强设备的维护，合理配备监控仪表；氧含量表（氧化锆）和炉膛负压表安装位置在辐射室出口，对流室遮蔽管下方 保证氧含量表和负压表工作正常，仪表读数准确 对氧含量、负压测量变送器增加阻尼参数，使仪表调节平稳，可实现自动控制炉膛负压和氧含量。定期对所有火嘴进行清理，使火焰燃烧状态一致，正常操作时火嘴炉前阀应全开，由调节阀控制燃烧。各PIC、AIC控制回路、控制阀和蝶阀灵活好用，与DCS指示一致。,常减压加热炉运行优化与节能,02,三、加热炉的优化与节能措施 4、提高人员素质，加强日常管理；技能培训 安全意识强化 节能意识强化 奖励考核制度建立健全,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 与红旗炉标准的差距,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 1、炉出口温度波动大；2、四路温差大，且易波动；3、采样氧含量与仪表指示不符;4、炉体外表面温度相对较高；5、排烟温度相对较高。,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 1、炉出口温度波动大；受管网瓦斯压力波动与组分变化影响较大。今年检修后开工15天内共计清洗阻火器40台次，严重影响加热炉出口平稳率。瓦斯阻火器选型错误，压力降大，造成燃料气供应不足。加热炉点油火后，出口温度波动明显减少。改进：阻火器改型，选用压力降小的阻火器。,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 2、四路温差较高且易于波动；受瓦斯阻火器透过率和压力降不同的影响，炉上两路分支容易出现瓦斯偏流，造成四路温差大，调整时，又容易偏流向另外一侧分支，调节比较困难。改进：炉上两路分支间加跨线，跨线阀门稍开以平衡两路分支压力。,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 3、采样氧含量与仪表指示不符；根据中国石油天然气股份公司企业标准石油化工工艺加热炉节能监测方法规定，烟气分析数据取辐射段出口处监测数据。实际采样点在对流段以上，不能合理反映加热炉炉膛内氧含量实际情况。改进：采样点位置下移至辐射室与对流室之间。另外，加强对流段密封。,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 4、炉体外表面温度相对较高；今年检修前，炉体外表面存在过热点，温度200以上，对炉膛内衬里进行修复后，外表面温度降低至100 左右，效果明显。改进：大修期间对加热炉对流段衬里进行修补。,常减压加热炉运行优化与节能,02,四、二套常减压装置加热炉的不足之处 5、排烟温度相对较高；目前排烟温度152，还有比较大的调节余地，但由于空预热管经过两年运行，效率下降，部分失效，造成无法调整。改进：大修期间对热管进行更换，或更换为水热媒式预热器。,常减压加热炉运行优化与节能,02,目录,03,常减压装置的对标管理,一、常减压装置对标情况 参与达标装置数目（43套）,常减压装置的对标管理,03,一、常减压装置对标情况 达标率,常减压装置的对标管理,03,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2004年 参与常减压装置达标数目43套，达标装置30套，达标率69.77%。未达标装置主要存在的问题是能耗偏高，13套未达标装置10套由于装置能耗偏高未达标，其他3套由于存在非计划停工未达标。达标优胜装置为：大连石化1#、大连石化2#。,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2004年优胜装置主要技术指标,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2005年 参与常减压装置达标数目40套，达标装置36套，达标率90%。未达标装置主要存在的问题是能耗偏高，4套未达标装置全部由于装置能耗偏高未达标。达标优胜装置为：大连石化1#。,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2006年参与常减压装置达标数目40套，达标装置38套，达标率95%。达标优胜装置为：大连石化2#。,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2007年参与常减压装置达标数目41套，达标装置38套，达标率92.7%。达标优胜装置为：大庆炼化2#、吉林石化1#、辽阳石化2#、大连石化2#、锦州石化2#、大连西太、兰州石化3#。,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2007年优胜装置主要技术指标,一、常减压装置对标情况,常减压装置的对标管理,03,分年度达标情况2008年参与常减压装置达标数目42套，达标装置33套，达标率78.57%。为推进精细管理，全面提高常减压装置运行水平，2008年装置达标考核在原有指标的基础上增加了运行周期、拔出率、脱后含盐、柴油十六烷值等指标，造成本年度达标率偏低。未达标原因分析：综合能耗高，4套次；加工损失高，3套次；脱后含盐，4套次。,二、常减压装置技术水平,常减压装置的对标管理,03,总体来说，通过装置达标工作，各企业积极开展常减压装置攻关活动，采取生产优化措施和技术改造，有力的提高了常减压技术管理水平。各企业应用先进的工艺流程、高效塔盘、高真空低压降减压蒸馏、高速电脱盐、热负荷转移、轻烃回收等先进技术改造常减压 66项次，装置技术含量大幅度提升。各项技术经济指标持续改进。,二、常减压装置技术水平,常减压装置的对标管理,03,调整装置结构，促进常减压向大型化发展,单套常减压装置规模从2204年255万吨/年增加到333万吨/年,二、常减压装置技术水平,常减压装置的对标管理,03,装置能耗虽然在2007年有所上升，但基本保持了低于10kgEo/t的较高水平,单位：千克标油/吨,二、常减压装置技术水平,常减压装置的对标管理,03,加工损失由2004年0.19%降低到2008年0.16%,单位：%,二、常减压装置技术水平,常减压装置的对标管理,03,减压炉效率由2004年87.85%提高到2008年89.27%,常压炉效率由2004年87.91%提高到2008年89.76%,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,目前常减压技术水平与国际先进水平还存在一定差距,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,国外常减压装置的开工率一般在90%以上，开工周期可达年45年，加热炉热效率可达94%以上，减压塔顶最低残压可降到11.3kpa，减压馏分切割点,燃料型装置一般为565，据Exxon公司发表的专利，为FCC提供原料VGO切割点高达579704，润滑油装置的VGO切割点最高为607627，而国内减压蒸馏的切割点约520。综合分析，与国际先进水平相比，我国常减压装置仍然存在一定差距，主要是装置规模小，运行负荷低，运行周期短，关键工艺技术相对落后，能耗依然偏高，切割精度不够等方面。,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,面对存在的差距，我们必须围绕提高常减压蒸馏装置的经济效益这个中心，在经济适用的条件下，不断采用新工艺、新技术、新设备、新材料，加强生产技术管理，努力提高常减压蒸馏技术水平。下一步常减压达标工作重点搞好装置防腐，提高运行周期进一步节能降耗降低加工损失 生产优化能量系统综合优化,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,搞好装置防腐，提高运行周期主要强调的问题是采取有效措施，防止设备管线的腐蚀。开好电脱盐是有效缓解腐蚀的基础，要确保脱后原油的含盐量（以NaCl计）3mg/l；从破乳剂筛选、洗涤水注入量、脱盐温度的控制、分析方法，到运行管理方面进行控制。在蒸馏塔顶挥发线注胺、注水、注缓蚀剂，在操作中，要注意根据“三顶”冷凝水监测分析结果，及时对注剂浓度和注剂量作调整。加工高硫高酸原油的装置，要认真考虑减压塔的材质，做好设备测厚等监测工作。,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,进一步节能降耗燃料消耗占常减压装置能耗的70%-80%，所以，节能的首要任务是提高加热炉的热效率。对2.5Mt/a及以上的常减压，加热炉热效率应达到90%以上。优化换热网络，提高常减压装置换热终温。做好日常节能管理。,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,降低加工损失通过电脱盐技术管理控制好的排污水的含油。回收三顶瓦斯。,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,生产优化提高常压塔的切割精度，提高常压拔出率，增产中间馏分；对部分装置的常三线和减一线中的轻柴油组分、常压渣油中的轻柴油组分，要通过采取措施，提高分离精度，提高柴油的收率。提高减压拔出率，优化下游装置的原料供应。选择优化的加工路线，应用减压深拔技术，实现各种原油馏分的综合优化，为实现效益最大化服务。部分常减压装置要为润滑油和石蜡生产创造有利条件。,三、达标工作的重点方向,常减压装置的对标管理,03,能量综合优化考虑与下游装置的热进料。要利用自身的低温位热量加热系统热阱，比如加热锅炉给水、低温热制冷等。考虑把其它装置的高温位热量引入装置加热原油，降低燃料消耗。注意电脱盐的节水工作。,THANKS,