石油化工过程的能量利用及节能措施

石油化工过程的能量利用及

节能措施新进展的研究

学生姓名：谢海宾郑仲汪槐斌

学号：09031922 0903182x 09031919 专业班级：卓越二班化工八班卓越二班

指导老师：宋春敏

2012年3月25日

摘要：ABSTRACT:

1.研究背景

近年来，在《京都议定书》的推动下，世界许多大型石油石化公司为提高综合竞争力，提出了降低能耗9% ～20 % 的计划目标，已把节能作为公司发展战略的重要内容。通过加强节能工作，我国基本实现了“十一五”单位国内生产总值能耗比“十五”末降低20 % 的目标。目前我国工业能耗约占全国能耗的70 % 以上，远高于发达国家约占1/ 3 的水平；同时，我国单位国内生产总值能耗约为世界平均水平的2.8 倍；重化工行业单位产品能耗也远高于世界先进水平。其中，我国原油加工、乙烯、合成氨等产品的平均能耗与国际先进水平存在5% ～15 % 的差距。为此，国家工信部提出到2015 年我国单位工业增加值能耗要比2010 年降低18 %[ 1]，节能工作依然任重道远。炼油化工是高耗能高污染排放产业，在降低能耗、实现国家节能减排目标过程中担当着重要角色。炼油化工节能涉及生产、工艺、技术、设备、管理等各个方面，是一项全局性的系统工程，其关键是优先采用先进生产工艺、先进节能技术和节能设备，加强节能管理，降低能耗物耗，提高能源及原料利用率。

2.炼油化工过程中的能量利用

2.1高温水源热泵技术

是以消耗一部分高质能（机械能、电能等）或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。是高温热泵的一类，它利用各种工业废水中的余热来制取70℃~90℃热水，可以直接用于供暖和普通工业加热。

在石化行业中，原油集输系统是油田的基本产能系统，该系统的能耗较高。典型

的原油技术系统在将原油从地层取出到处理成合格原油的生产过程中，既需要消耗热能，又要消耗动力，其中热能主要来源于油田自产的天然气。以往降低热损失和提高加热炉效率一直是节约油田热能消耗的主要方法，而余热回收技术的应用则是一个薄弱环节。

目前我国很多油田已属于中后期开采，采出原油中的含水量巨大。产出液中70%的水与30%的原油一样，要通过泵加压、加热炉加热从井口输送到联合站进行油水分离，分离出的污水温度在40℃~60℃之间。以胜利油田为例，目前其采油污水站52个，外排污水量72万立方米/天，污水水温在50℃~70℃。其中水温在60℃以上的水站有14个，外排水量约26万立方米/天，是一笔很可观的可利用的热能财富。

如果利用高温热泵从中提取5℃的热量进行回收，则可回收的能量为73000千瓦。考虑到热泵输出端的热量，可达10万千瓦左右，相当于10t/h原油全部燃烧的热值，

即每年87600吨原油的产能。如果利用热泵将含油污水温度下降20℃，达到30℃排放，则每年可以节约原油35万吨，相当于胜利油田1%的原油产量。可见，高温水源热泵的应用将使油田和石化行业的余热资源得到最大限度的利用，创造出几十亿元甚至上百亿元的经济价值，开创出一条节能降耗的新途径。

2.2 炼油过程低温余热利用

炼油过程低温余热的特征是热源、热阱点多面广分布散；热源多为工艺余热，负荷相对稳定；但热阱负荷明显随季节变化，且有生产、生活和辅助三类不同热阱；同时源阱负荷高度不平衡，夏季热阱负荷小，余热过剩，冬季热阱负荷大，余热相对不足。因此必须从全厂大系统入手，充分平衡和综合各种因素，以期实现整体平衡回收和利用。

2.2.1 充分挖掘低温热阱潜力

全面调研低温热用户，进行全厂低温热阱资源普查和分析，确定它们的温位、负荷、类别以及负荷随季节变化的规律。

2.2.2 优化热水网络结构

依据总图布置、热水流程现状和热源热阱的相对平衡关系，确定全厂热水网络结构。该网络结构可能包含几个相对独立的子系统，各子系统内部热源和热阱的总图位置比较接近、负荷能总体平衡、温位大体相配、源阱单元同步运行率较高、热阱特征基本相同并具备一定的辅助补热和后冷条件。

2.2.3 建立各热水子系统

利用线性规划确定热水进出装置温度、热水流量，利用“夹点”技术设计网络结构，利用换热器优化选型技术选择热水换热器，利用换热网络弹性分析技术优化网络的冬夏两季运行策略，实现热水热量梯级利用，最大限度降低后冷负荷，合理安置补热、后冷监控等。

2.2.4 热水网络的系统分析

重点是热水子系统之间的关联和调剂以及事故条件或重大生产改变工况条件下的相

互协调及长周期安全运行策略等。

3. 石油化工节能技术

3.1改进工艺条件，降低工艺总用能

工艺总用能是衡量装置用能水平的重要指标，它是把原料变化到过程要求的条件下（温度、压力）所需要能量的数量。一般地，工艺总用能可分为热、蒸汽和流动功三种形式，即用热工艺总用能、用汽工艺总用能和动力工艺总用能。

3.1.1降低用热工艺总用能

①改进流程采用新的节能型工艺流程是降低用热工艺总用能的一个重要方面。如炼油

行业的常减压蒸馏装置，把初馏塔、常压塔的过气化油直接抽出，绕过加热提温设备。避免了过气化油的反复加热汽化和冷凝，减少加热炉的热负荷和初馏塔底油的换热负荷，从而减少带入用能设备(分馏塔)的能量，使用热工艺总用能减少。

②改进催化剂，使反应温度和压力降低。

③减小回炼比、回流比。

3.1.2减少用汽工艺总用能

改进操作加强管理汽提蒸汽，在保证产品质量前提下，结合工艺操作条件和设备的流体力学状况，减少吹汽量。

吹扫、事故、消防用汽，其用量没有固定标准，实际中往往是吹汽时间和用汽量都

大于实际需要，只有靠加强管理来减少。伴热和采暖用汽也属管理内容，排汽的相态和温度、室内取暖温度以及可否停用伴热都可通过加强管理得到改进。

许多汽提用汽可用重沸器代替，如把常减压蒸馏装置常压塔一线汽提为重沸器汽提可利用267kw热能代替0.5t/h蒸汽，减少了塔顶的冷却负荷，还使侧线物流温度提高15℃；加热、伴热用汽，可用适宜的低温热代替；用惰性气体代替塔底吹汽、用松动风代替催化裂化U型管松动汽等。

轻质油管线输送过程中不需伴热，完全可以停用伴热，以减少用汽工艺总用能。

3.1.3减少动力工艺总用能

①选择机泵时注意不要留过大裕量，否则泵出口大于需要部分的扬程多在出口调节阀节流损失。流量变化频繁的机泵，可采用调速装置节约扬程，避免大量节流损失；

②系统管线各处的节流阀，在保证调节质量下尽量减少调节阀压降；

③对管线系统进行优化设计，选取经济管径，降低流动阻力；

④改进工艺流程，避免物流反复加压、节流，缩短工艺路线均可降低动力工艺总用能；

⑤减少反应系统未转化原料的循环量，可减少动力工艺总用能。

3.2提高能量回收率，减少排弃能量及火用损

3.2.1 减少散热量

目前管线设备的保温多是以散热量为基础制定的，考虑流体温度的因素不够。减少散热的途径是改进保温，按照确定经济保温层厚度方法对设备管线、阀门进行优化保温。并注意区分不同物流温度的散热热能价格，最好采用火用经济保温层厚度的方法。装置散热能耗约占总能耗的10～20%，减少散热量是重要的节能措施之一，其投资不多，收效却很显著。

3.2.2优化换热系统减少传热火用损

换热系统的优化，一是设备结构的优化，使设备处于最佳工况下传热；二是合理安排换热流程，使冷热物流匹配合理，避免过度的不可逆传热，即大于经济传热温差部分。

3.2.3降低冷却排弃能

降低冷却排弃能可以从两方面考虑：

①对于存在的70℃以上的物流显热及潜热，应寻找合适的热阱加以利用，作锅炉预热水的热源，也可作其它用途；