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煉油企業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)的應(yīng)用

文檔作者：黃麗簡建超文檔來源：中國石化青島煉油化工有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月16日
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上一篇：煉油設(shè)備運行的特點與維護保養(yǎng)措施分析

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煉油企業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)的應(yīng)用
黃麗?簡建超
(中國石化青島煉油化工有限責任公司?山東青島２６６５００)
摘要:煉油企業(yè)作為碳排放大戶?在生產(chǎn)管理過程中?通過采用先進的節(jié)能低碳技術(shù)?實施工藝流程優(yōu)
化、凝結(jié)水回收利用、蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新改造等措施?同時借助先進的信息化技術(shù)平臺開展節(jié)能
降耗工作?可以大幅度提高能效利用水平?達到降低煉油能耗?減少二氧化碳排放的目的? 原油加工
量１０００ 萬ｔ / ａ 的煉油廠?每年可減排二氧化碳超過５０ 萬ｔ?
關(guān)鍵詞:煉油企業(yè)?能耗?優(yōu)化?節(jié)能? 二氧化碳排放
中圖分類號:ＴＫ０１　文獻標識碼:Ｂ　文章編號:１００４ －７９４８(２０１７)０５ －０００４ －０３
ｄｏｉ:１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００４ －７９４８. ２０１７. ０５. ００１
引言
近幾十年以來?隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展?人
類活動產(chǎn)生溫室氣體排放濃度的增加導(dǎo)致全球平
均溫度持續(xù)升高?氣候變化已成為人類生存環(huán)境的
最大威脅?其中化石能源消耗是導(dǎo)致溫室氣體排放
增加的重要原因之一? 石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟
的支柱產(chǎn)業(yè)?為國家經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展提供了不可或
缺的能源資源[１] ?但同時也是高能耗產(chǎn)業(yè)?能耗費
用已超過企業(yè)生產(chǎn)成本的３０％ [２] ? 因此?煉油企
業(yè)開展節(jié)能降耗工作?減少碳排放?對企業(yè)降低生
產(chǎn)成本以及促進環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展都具
有十分重要的意義?
１ 國內(nèi)外碳減排形勢
據(jù)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測?未來幾十年全球平均溫度將
以每１０ 年增加大約０?? ２℃ 的速度增加?而氣候變
化可能導(dǎo)致出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的影響:全球平均溫度增
幅超過１?? ５ ~２?? ５℃ ?就會有２０％~３０％ 的物種可能
面臨滅絕?增幅超過約３?? ５℃ ?全球會出現(xiàn)大量物
種滅絕(占所評估物種的４０％ ~ ７０％ )?增幅超過
約４ ~５℃ ?凍土和海洋下的冰煤爆發(fā)?將釋放出甲
烷?使溫度進一步不可逆轉(zhuǎn)地持續(xù)上升? 因此?近
年來國內(nèi)外均出臺相關(guān)政策來減少溫室氣體排放?
１９９２ 年?聯(lián)合國總部在紐約通過了«聯(lián)合國氣
候變化框架公約»?１９９７ 年?日本東京通過了具有
約束效力的«京都議定書»?２０１５ 年１２ 月１２ 日巴黎
氣候變化大會通過«巴黎協(xié)定»?為２０２０ 年后全球應(yīng)
對氣候變化行動“建章立制”? 目前?各國通過國際排
放貿(mào)易、聯(lián)合履行、清潔發(fā)展機制這３ 種機制來開展
碳資產(chǎn)管理和碳交易?以減少溫室氣體排放量?
中國是全球二氧化碳排放總量第一大國?政府
承諾到２０２０ 年單位ＧＤＰ 二氧化碳排放比２００５ 年
下降４０％ ~ ４５％ ?溫室氣體排放總量于２０３０ 年左
右達到峰值?為實現(xiàn)這一目標預(yù)計將支出超過４１
萬億元? ２０１２ 年６ 月１３ 日?國家發(fā)改委下發(fā)«溫
室氣體自愿減排交易管理暫行辦法»?在北京、天
津、上海、廣州、深圳、廣東、湖北等７ 個省市開展碳
交易試點工作? 截至目前?７ 個試點碳市場配額現(xiàn)
貨累計成交量超過１?? ２ 億ｔ 二氧化碳?碳市場試點
累計成交額超過３２ 億元? ２０１７ 年將開始實行全
國統(tǒng)一的碳排放權(quán)交易市場?據(jù)估算?到２０２０ 年中
國碳市場交易規(guī)模將達到４０００ 億元?將成為全球
最大的碳市場?
２ 石化行業(yè)碳減排潛力分析
近年來?國內(nèi)石化行業(yè)在節(jié)能減排方面進行了
大量投入?取得了顯著成效?每年大約有４０００ 萬ｔ
二氧化碳得到回收利用?還同時為其他行業(yè)碳減排
提供了強大的技術(shù)支撐? 據(jù)科學論證?石化產(chǎn)業(yè)每
減排１ 個單位的溫室氣體?可以幫助其他行業(yè)或消
費者實現(xiàn)２ ~３ 個單位溫室氣體的減排量[３] ? 石化
工業(yè)的能源消費總量占全國工業(yè)能源消費總量的
１/ ５ 以上?石化工業(yè)能源消耗每降低１ 個百分點?
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萬方數(shù)據(jù)
就意味著省出幾百萬噸的能源? 與此同時?國內(nèi)石
化企業(yè)整體能耗水平與國外先進水平相比還有較
大差距?石化產(chǎn)品單位能耗比國際先進水平高出
１０％~２５％ ?國內(nèi)企業(yè)之間的能耗水平也有很大差
別? 因此?石化企業(yè)通過節(jié)能減排來降低溫室氣體
排放的潛力巨大?
中國石油化工集團公司作為國內(nèi)最大石化企
業(yè)之一?以“建設(shè)世界一流能源化工公司”為目標?
在溫室氣體減排方面也努力達到世界一流水平?
成立了能源管理與環(huán)境保護部?負責組織碳盤查及
編制碳盤查報告?組織開展國內(nèi)碳排放交易?負責
中國石化“國家登記簿”管理? 相繼出臺了中國石
化碳資產(chǎn)管理辦法、中國石化國內(nèi)碳排放交易管理
辦法、中國石化碳排放信息披露管理辦法等一系列
管理制度?旨在加強碳資產(chǎn)管理?實現(xiàn)碳資產(chǎn)價值?
推進綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略? ２０１２ 年３ 月?集團公司
所屬新星石油公司與冰島合資的陜西綠源地熱能
源開發(fā)公司陜西咸陽地熱集中供暖清潔發(fā)展機制
項目?在聯(lián)合國成功注冊了全球第一個地熱供暖
ＣＤＭ 項目?這也是中國石化首個成功注冊的ＣＤＭ
項目?標志著中國石化成功踏入國際碳排放權(quán)交易市
場?在綠色低碳戰(zhàn)略的國際化實踐中邁出了堅實的一
步? 據(jù)統(tǒng)計?２００５ 年以來中國石化累計節(jié)能超過１８００
萬噸標準煤?相當于減排二氧化碳４５００ 萬ｔ 以上?
３ 煉油企業(yè)碳減排技術(shù)應(yīng)用
中國石化青島煉油化工有限責任公司(簡稱
青島煉化?下同)?是我國批準建設(shè)第一個單系列
千萬噸級煉油項目? 該公司自投產(chǎn)以來?一直以
“建設(shè)世界一流煉化企業(yè)”為目標?以“綠色低碳”
可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為指引?在深化精細管理的基礎(chǔ)
上?持續(xù)推進技術(shù)創(chuàng)新?大力開展節(jié)能減排工作?
近年來?通過實施一系列節(jié)能減排項目?公司能源
利用效率持續(xù)提升?在降低全廠煉油能耗的同時減
少了溫室氣體排放?
３?? １ 優(yōu)化工藝流程?實現(xiàn)含硫污水的串級利用
該公司各裝置的含硫酸性水采用集中處理的
方式?設(shè)臨氫、非臨氫含硫酸性水２ 個系列?其中非
臨氫系列集中處理常壓蒸餾裝置、催化裂化裝置、
焦化裝置等非臨氫裝置酸性水?處理能力１６０ｔ / ｈ ?
臨氫系列處理加氫、重整預(yù)加氫等臨氫裝置酸性
水?處理能力７０ｔ / ｈ?處理蒸汽耗量約為０?? １０ｔ / ｔ?
為優(yōu)化不同品質(zhì)酸性水利用?減少煉油過程酸
性水產(chǎn)生量?針對催化裝置加工精制蠟油?其酸性
水品質(zhì)相對較好等實際情況?該公司對含硫污水系
統(tǒng)進行優(yōu)化改造?將催化裝置分餾塔頂粗汽油罐的
含硫污水送至常減壓裝置?作為常壓塔頂和減壓塔
頂注水?實現(xiàn)了含硫酸性水的串級利用? 該優(yōu)化方
案實施后?將１５ｔ / ｈ 的常壓塔頂注水和５ｔ / ｈ的減壓
塔頂注水由凈化水改為催化含硫污水?減少酸性水
產(chǎn)生量２０ｔ / ｈ?節(jié)約低低壓蒸汽２ｔ / ｈ?全年節(jié)約蒸汽
１?? ７ 萬ｔ?
３?? ２ 優(yōu)化凝結(jié)水回收路線?降低過程能耗
硫磺回收、酸性水汽提、溶劑再生聯(lián)合裝置為
公司低低壓蒸汽消耗和凝結(jié)水產(chǎn)生大戶?有約該該
工藝凝結(jié)水外送并入全廠凝結(jié)水管網(wǎng)?最終并入公
用工程制水系統(tǒng)?經(jīng)除雜質(zhì)、除氧處理后?作為全廠
除氧水回用?
考慮到此部分工藝凝結(jié)水水質(zhì)穩(wěn)定?沒有受到
雜質(zhì)污染?含氧量等指標滿足生產(chǎn)裝置產(chǎn)０?? ５ＭＰａ
低低壓蒸汽汽包給水水質(zhì)要求?同時溫度比全廠低
壓除氧水略高等實際情況?公司實施了凝結(jié)水回收
路線改造? 通過新增工藝流程管線?將硫磺聯(lián)合裝
置部分凝結(jié)水直接作為全廠低低壓蒸汽汽包給水?
降低過程能耗? 此方案實施后?降低了除氧器凝結(jié)
水處理量?減少蒸汽消耗５?? ８ｔ / ｈ 左右?全年節(jié)約蒸
汽４?? ９ 萬ｔ?同時停用１ 臺凝結(jié)水泵?節(jié)約電耗
１１０ｋＷ?全年節(jié)電９２ 萬ｋＷｈ?
對苯乙烯裝置的低壓凝結(jié)水流程進行改造?增
加凝結(jié)水與粗苯乙烯塔、乙苯回收塔進料進行換熱
的流程?回收凝結(jié)水余熱?
　　實施改造后?粗苯乙烯塔進料溫度上升了
４０℃ ?塔底０?? ３５ＭＰａ 蒸汽消耗減少０?? ８ｔ / ｈ?乙苯回
收塔進料溫度上漲了２２?? ８℃ ?塔底１?? ０ＭＰａ 蒸汽消
耗減少０?? ７ｔ / ｈ? 全年節(jié)約蒸汽１?? ７ 萬ｔ?
３?? ３ 高溫凈化污水代替焦炭塔大吹汽?提高凈化水
回用品質(zhì)
　　公司延遲焦化裝置為２ 爐４ 塔?在冷焦處理期
間大吹汽２ｈ?吹汽量１５ｔ / ｈ 左右?每天處理２ 塔石
油焦大吹汽消耗蒸汽量約６０ｔ? 公司通過開展技術(shù)
攻關(guān)?實施了酸性水汽提裝置高溫凈化污水替代延
遲焦化裝置焦炭塔大吹汽的技術(shù)改造?利用高溫凈
化污水進入焦炭塔后全部汽化產(chǎn)生的水蒸氣來汽
提焦層中的油氣?并降低焦層溫度?達到大吹汽同
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萬方數(shù)據(jù)
樣的目的?
通過優(yōu)化操作?延遲焦化裝置將焦炭塔大吹汽
時間減少為１ｈ?再用高溫凈化水代替大吹汽１ｈ?
通過實施此優(yōu)化改造?相當于用低品質(zhì)的凈化污水
來代替１?? ０ＭＰａ 蒸汽?提高了凈化污水回用品質(zhì)?
每年可節(jié)約低壓蒸汽消耗量２６ 萬ｔ?同時減少了污
水排放量?
３?? ４ 蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化?降低汽輪機耗汽
全廠中壓蒸汽主要用于汽輪機驅(qū)動?因此圍繞
提高汽輪機效率開展技術(shù)攻關(guān)?逐步將中壓蒸汽管
網(wǎng)壓力由３?? ５ＭＰａ 提高至３?? ７２ＭＰａ?同時將汽輪機
背壓的低壓蒸汽管網(wǎng)壓力由１?? ０ＭＰａ 降低至
０?? ７１ＭＰａ?低低壓蒸汽管網(wǎng)壓力由０?? ５０ＭＰａ 降低
至０?? ３５ＭＰａ? 蒸汽管網(wǎng)壓力優(yōu)化調(diào)整后?全廠汽
輪機效率平均提高了２ 個單位?中壓蒸汽消耗降低
了４０ｔ / ｈ? 其中焦化裝置富氣壓縮機組蒸汽消耗變
化情況如表１ 所示?
表１　蒸汽管網(wǎng)壓力調(diào)整對焦化壓縮機蒸汽消耗的影響
中壓蒸汽壓力
(入口) / ＭＰａ
低低壓蒸汽壓力
(背壓) / ＭＰａ
壓縮機蒸汽
耗量/ ｔ??ｈ －１
３?? ５０ ０?? ５０ ５５?? ２
３?? ５６ ０?? ４７ ５３?? ７
３?? ６１ ０?? ４４ ５２?? ２
３?? ６５ ０?? ４１ ５０?? ７
３?? ６８ ０?? ３８ ４９?? ３
３?? ７１ ０?? ３５ ４７?? ９
　　由表１ 可以看到?當中壓蒸汽壓力由３?? ５ＭＰａ
提高到３?? ７１ＭＰａ?低低壓蒸汽壓力由０?? ５０ＭＰａ 降
低到０?? ３５ＭＰａ 時?焦化壓縮機蒸汽消耗減少了
７?? ３ｔ / ｈ?
３?? ５ 重點投入?實施節(jié)能降耗新技術(shù)
近年來?該公司積極實施節(jié)能新技術(shù)?累計投
入節(jié)能設(shè)備改造項目６０ 多項? 其中常減壓裝置和
延遲焦化裝置加熱爐空氣預(yù)熱器改造后?排煙溫度
降低到１１０℃ ?加熱爐熱效率提高了３ 個百分點?
常減壓裝置減壓塔頂?shù)谌壵羝檎婵障到y(tǒng)改為
液環(huán)泵機械抽真空?節(jié)約１?? ０ＭＰａ 蒸汽７ｔ / ｈ?催化
裂化裝置煙氣余熱回收利用項目?加大省煤段換熱
面積?余熱鍋爐排煙溫度從１９５℃ 降低至１３６℃ ?連
續(xù)重整、催化裂化、延遲焦化壓縮機實施了３Ｃ 控
制系統(tǒng)改造?節(jié)約３?? ５ＭＰａ 蒸汽２０ｔ / ｈ?硫磺回收裝
置尾氣加熱爐加省煤器?多產(chǎn)中壓蒸汽３ｔ / ｈ?
３?? ６ 信息化技術(shù)應(yīng)用
應(yīng)用煉油全流程反應(yīng)動力學軟件ＲＳＩＭ 以及
流程模擬軟件Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 等信息化技術(shù)對煉油生
產(chǎn)過程進行模擬測算[４] ?通過優(yōu)化調(diào)整操作條件
來達到節(jié)能降耗的目的? 其中苯乙烯裝置通過降
低各分餾塔壓力和回流比?達到了減少塔底加熱蒸
汽用量的目的?優(yōu)化后效果如表２ 所示?
表２　苯乙烯裝置分餾塔模擬優(yōu)化調(diào)整結(jié)果
項目
塔頂壓力/ ＭＰａ
優(yōu)化前優(yōu)化后
塔頂回流/ ｋｇ??ｈ －１
優(yōu)化前優(yōu)化后
塔底蒸汽/ ｋｇ??ｈ －１
優(yōu)化前優(yōu)化后
解析塔０?? ６ ０?? ５１ ２６２４５ １５０５６ ４１１９ ３３６３
循環(huán)苯塔０?? ４８ ０?? ４４ ７６９７３ ７５９７０ １８６３６ １６９５７
脫非芳塔０?? ３５ ０?? ３２ ３６３０ １６５８ ８７ ０
粗苯乙烯塔２４(ｋＰａ) １６(ｋＰａ) ６６８５６ ５４７１０ １４３６５ １３３１４
乙苯回收塔０?? ０５８ ０?? ０１１ ４５３４ ４２０６ １６４４ １３０５
精苯乙烯塔１２(ｋＰａＡ) １０(ｋＰａＡ) ８１００ ７２９３ ３３２５ ３０２２
　　由表２ 可以看到?苯乙烯裝置各分餾塔的操作
條件經(jīng)過優(yōu)化后?塔底加熱蒸汽用量均有不同程度
的減少?其中合計節(jié)?。?? ５ＭＰａ 蒸汽約２??４ｔ / ｈ?節(jié)省
１??０ＭＰａ 蒸汽約１??８ｔ / ｈ?全年合計節(jié)約蒸汽３??５ 萬ｔ?
４ 碳減排效果
通過實施一系列節(jié)能降耗措施?該公司煉油能
耗持續(xù)降低?由投產(chǎn)初期的７１ 千克標準油/ 噸原油
降低到目前的５６?? １ 千克標準油/ 噸原油?降低幅度
達到２０％ ?如圖１ 所示?
　　對于原油加工能力１０００ 萬ｔ / ａ 的煉油企業(yè)?
每年可節(jié)省能源消耗１４?? ９ 萬噸標準油?相當于減
少二氧化碳排放５０ 萬ｔ 左右?
(下轉(zhuǎn)第２１ 頁)
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萬方數(shù)據(jù)
氣體體積比Ｈ２ ∶ Ｎ２ ＝ ０?? ７８∶０?? ２２?節(jié)流后溫度隨出
口壓力的變化如圖７ 所示? Ｎ２ 氣源壓力１０ＭＰａ、
Ｈ２ 氣源壓力１２?? ５ＭＰａ、出口壓力９ＭＰａ 時?氣體體
積比Ｈ２∶ Ｎ２ ＝０?? ７８∶０?? ２２? 可以看到在該混合比例
下?溫度基本不變? 由于熱電偶的精度比較高?因
此測量顯示數(shù)據(jù)在±０?? １Ｋ 上下波動?
圖７　氣體體積比Ｈ２ ∶Ｎ２ ＝ ０?? ７８∶０?? ２２?
節(jié)流后溫度隨出口壓力的變化
　　實驗結(jié)果表明?采用Ｐ － Ｒ 方程的混合氣體狀
態(tài)方程求得節(jié)流溫變的方法與實驗測得的數(shù)據(jù)趨
勢一致?只是由于非絕熱條件導(dǎo)致?設(shè)備與環(huán)境的
熱量交換帶來一些溫度誤差?
４ 結(jié)語
文中提出了利用Ｐ － Ｒ 方程及混合方程構(gòu)建
的混合組分狀態(tài)方程?用來進行氮氣和氫氣簡單混
合組分氣體的熱力學計算?搭建了一個氣體節(jié)流效
應(yīng)溫度測量系統(tǒng)?在該系統(tǒng)中對氣體溫度穩(wěn)定控制
裝置進行了創(chuàng)新?更好地實現(xiàn)氣流溫度的穩(wěn)定? 實
驗結(jié)果表明文中提出的計算公式在趨勢上呈現(xiàn)一
致性?只是由于散熱的緣故?實驗的溫度和計算結(jié)
果在高壓差時出現(xiàn)的偏差逐步增大?
參考文獻
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ＢＷＲＳ 方法[Ｊ]. 油氣儲運?２００７?(１):７?１８ －２２?６３.
作者簡介:趙霄(１９９１ － )?男?寧夏人?大學?博士在讀?研
究方向:工業(yè)設(shè)備節(jié)能?
收稿日期:２０１７ －０２ －２２
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(上接第６ 頁)
圖１　全廠煉油能耗變化趨勢圖
５ 結(jié)語
煉油企業(yè)在生產(chǎn)過程中?通過深入分析研究?
應(yīng)用先進的節(jié)能低碳技術(shù)?通過優(yōu)化工藝路線來縮
短加工流程?通過公用工程系統(tǒng)優(yōu)化來降低蒸汽用
量?通過技術(shù)改造來提高設(shè)備運行效率?同時借助
ＲＳＩＭ 和Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 等先進的信息化技術(shù)平臺開
展節(jié)能降耗優(yōu)化測算工作?全廠能源利用效率可以
提高２０％ 以上? 對于原油加工量１０００ 萬ｔ / ａ 的企
業(yè)?年減排二氧化碳５０ 萬ｔ 左右? 石化企業(yè)作為
碳排放大戶?在當前節(jié)能減排形勢日趨緊張的情況
下?通過應(yīng)用先進的節(jié)能低碳技術(shù)來減少二氧化碳
排放?對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人類生存環(huán)境保護都
具有十分重要的意義?
參考文獻
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程?２００５?３５(１１):４３ －４８.
作者簡介:黃麗(１９８６ － )?女?河南信陽人?大學?助理工程
師?從事煉油企業(yè)環(huán)境保護管理工作?
收稿日期:２０１７ －０１ －０７?修回日期:２０１７ －０３ －１３
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２０１７ 年第５ 期
(總第４１６ 期) 　　　　　　　　　　　節(jié)　　　能
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