影响常减压蒸馏装置能耗的问题分析与节能对策

程志芳 李鸿庆

【摘 要】根据常减压蒸馏装置的生产工艺特点，通过对装置在生产过程中能量消耗及构成的分析，找出关键耗能过程，提出能耗各个环节节能措施，通过优化，提供合理的工艺流程和过程控制，加强工艺操作管理，将常减压蒸馏装置的能耗降到最低。

【关键词】常减压蒸馏;能耗;问题分析;节能对策

作为原油加工的第一道工序，常减压装置能耗占全炼油厂总能耗的15%左右，随着原油成本不断上升，炼油企业所面临的压力越来越大，降低生产成本提高企业竞争能力是企业生存发展的必然途径。

1、常减压蒸馏装置能量结构分析

常减压装置的加工过程是加热——蒸馏——换热——冷却，即原油通过换热流程或加热炉被加热到较高的温度然后进入精馏塔，利用精馏原理把原油分离为汽油、煤油、柴油等馏分产品，这些产品再经过换热冷却，完成整个生产过程。

常减压蒸馏装置主要用能形式是热、蒸汽、流动能。其中热、功、蒸汽是由电和燃料转化过来的（加热炉、机泵等）。能量经转换设备进入分馏塔后，连同能量回收系统（中段回流）完成工艺过程，一部分进入产品，大部分进入能量回收系统，反映在工艺指标上既常压炉实际提供能量是270～360℃这一段。能量在一系列的转换和传输过程中，其强度参数不断下降，直到装置不能回收，最终通过冷却、散热等渠道排放到环境中，连同转换过程中的损失一起构成了装置能耗。

2、影响常减压蒸馏装置能耗的问题分析

2.1过汽化率问题

过气化率的高低从不同方面来看，其达到的效果不同。经过分析对比之后得出三点规律：第一，闪蒸段压力与每吨常渣的汽提蒸汽量保持不变时，闪蒸段温度每增加4℃，可增加l%过汽化率;第二，当闪蒸段温度和汽提蒸汽量都不变时，闪蒸段压力每降低15.3%，也可增加1%过汽化率;第三，当闪蒸段温度和压力都不变时，每吨渣油的汽提蒸汽量每增加3kg也可增加1%的过汽化率。从上文中可以看得出来，提高过气化率可以通過对蒸段温度、蒸段压力以及塔底汽提蒸汽量进行调整来达到目的。因此，降低常压炉出口温度能够提高轻油收率，降低塔顶的冷却负荷。

2.2中段回流取热分配及返塔温度差问题

在石油炼制过程中，石油产品的收率与质量和分配中段回流的取热息息相关，常减压装置上部侧线的质量以及收率会受到下部高位热量取出多少的影响。正确做法是将中段回流的取热量控制在总段剩余热量的60%～70%之间，如此一来，上部塔板的内回流就得到充足的保证。在此基础上，充足的热量能够使得上一侧线的产品转化为合格的石油产品。其中需要注意的是，要避免对石油质量的过分控制，以防止石油产品过纯。这样不但对高温的热量回收造成影响，还会使得产品收率降低。

2.3加热炉系统

在石油炼制生产过程中，最主要的能源消耗设备是加热炉，石油炼制过程中所需要的大部分能量都是由加热炉提供的。据统计数据来看，整个常减压装置的能源消耗中，有70%～80%是加热炉系统消耗的，通过分析得出过剩空气系数以及排烟温度是影响加热炉效率的两个主要因素。

（1）优化过剩空气系数，减少排烟气总量。加热炉会受到过大过剩空气系数造成的以下三方面影响：第一，排烟温度保持不变，那么排烟量的大小会随着过剩空气系数大小的变化而变化。第二，过剩空气系数越大露点腐蚀温度就越高。第三，过大的过剩空气系数还会加剧炉管的氧化，影响加热炉使用寿命。（2）确定过剩空气系数最佳值。从理论上来看，过剩空气系数的最高燃烧温度是在a=1时，也就是说燃烧过程中所有进入炉内的氧气都被燃烧。（3）烟气热量回收，维持较低排烟温度。加热炉总热量交换的25%是对流交换热量所占的百分比，400℃左右是烟气在辐射室出口所能达到的温度，对流换热主要是为了降低此时的温度。

3、降低常减压蒸馏装置能耗的对策

3.1优化操作，降低工艺总用能

精馏是蒸馏装置工艺用能的核心，其用能的多少取决于原油内需总共拨出馏分的比例及产品质量的要求。而影响总拔出率和影响产品质量的关键因素为过气化率和中段取热

（1）过汽化率。过汽化率问题从常规的节能观点看，过汽化率越低越节能;从生产操作角度看普遍认为：过汽化率越高;轻油收率越高;产品质量也越好。资料表明常压塔合理的过汽化率经验值为2%～4%。

（2）产品质量与节能。在生产中对产品质量的控制既不能忽视也不必过纯;过纯的要求，既会降低产品收率，又浪费了较高温的热量回收，尤其对于蒸馏常二、常三线来说，产品的分布既要考虑收率最大化，又要考虑节能。

（3）中段回流。中段回流在取热量一定的前提下可调因素有两个，流量和返塔温度。习惯的做法是流率小温差大，这样的优点是易控制，但从节能的角度上，大流率小温差其优点是明显的：大流率有助于提高膜传热系数，小温差有助于提高取热温位。

3.2提高加热炉热效率

提高加热炉的热效率最重要的是要保持加热炉的正常平稳运行。一方面要稳定供应燃料与油，精准控制炉内的压力和流量，优化切液操作以保证炉膛里燃料的充分燃烧。另一方面为提高加热炉的热效率，必须要减少过剩的空气，同时在烟气余热回收的过程中要采取有效的措施提高排烟的温度，以达到回收的目的。除此之外，為减小热阻必须要定期吹灰，这样才能增强对流室的传热。加热率热效率的提高除了通过增加热量来产生，还可以通过防止热量的散失来达到目的，这需要充分发挥炉体的隔热保功能，尽可能保住热量。

3.3优化换热网络

优化换热网络才能强化换热效果，提高热量的利用水平。优化热化网络可以采用“夹点”技术来提高初底油换热终温，节省燃料，同时还能有效降低加热炉的热负荷，提高加工容量。除此之外，优化换热网络也是促进加热炉安全平稳运行的有效途径，还能延长加热炉的使用寿命。

3.4优化系统实现整体节能

优化常减压装置系统装置组合，能够有效优化冷、热物流的匹配程度，避免“高热低用”的搭配加大浪费，从而实现热量资源的优化利用，降低能耗。如在炼油的生产实践中可以将氧化沥青装置和常减压装置联合起来使用，由氧化塔底抽出来的高温沥青则可以与经过常减压装置出来的原油进行换热，以此来降低沥青的温度，升高原油的温度，将升温后的原油再经过沥青焚烧炉装置实现与炉内烟气的换热处理，这样可以使原油再次升温，就不需要再在常减压装置中多消耗燃料来加热原油，以此可以达到节能降耗的目的。

3.5优化工艺操作

优化炼油企业中的常减压装置工艺操作也能实现节能降耗。为了达到节能的效果，一是要降低减压塔的过汽化率，二是调节减压塔极冷油回注量。为了避免油渣因为高温而裂解，就需要在减压塔中注入一定量的极冷油，这样就可以有效降低油渣的温度。在这一过程中，优化工艺操作，能在一定程度上调节减压塔极冷油的回注量，提高原油的换热终温，从而降低在换热过程中的能源消耗量。对于换热器，由于换热器中的介质盐分往往较高，长期经过换热过程会结成垢流于表面，会在一定程度上降低换热效率，这就需要优化分解结垢工艺，采用化学化解或是声波震荡，消除结垢，提高换热效率。

4、结语

总之，常减压装置能耗比较高，这是原油加工的首要工序所采用的装置，其能耗占炼化企业总设备能耗的比重很大。因此，炼化企业必须分析能耗的因素，要加强工艺操作管理，优化常减压装置的节能改造，提高加热炉热效率、加强工艺操作水平、完善装置系统组合，最终达到常减压装置节能改造的目的。

【参考文献】

[1]董琼，韩瑛瑛.常减压装置节能优化与改造[J].石油石化绿色低碳，2017，2（04）：55-60.

作者简介：程志芳（1973—），女，高级工，从事常减压蒸馏装置操作工作。