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1、茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化炼油全厂用能优化方案研究茂名石化炼油全厂用能优化方案研究中国石化股份有限公司茂名分公司中国石化股份有限公司茂名分公司 二二0一一年十月一一年十月 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 茂名石化炼油用能现状分析茂名石化炼油用能现状分析1 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 2 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 3主要内容 主要技术经济指标主要技术经济指标 结语结语 54茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMI
2、NG 茂名石化是国有特大型的燃料-化工-润滑油复合型炼化企业，目前具有1350万吨/年炼油能力。近年来，茂名石化克服原油劣质化及产品优质化所带来的加工能耗困难，坚持强化管理，持续优化装置生产，大力挖掘节能减排潜力，抓好各项节能减排措施的落实，开展技术攻关与改造，加快新技术应用，取得了良好的节能减排效果，充分发挥了大炼油、大乙烯的规模效益。茂名石化20052011年炼油能耗数据见表1，其能耗变化趋势如图1所示。茂名石化炼油用能现状分析茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化炼油用能现状分析项目名称2005年2006年2007年2008年2009年2
3、010年2011年9月能耗合计66.316158.3956.2954.2154.5349.42单位能量因数耗能10.049.118.618.528.278.057.9水1.821.571.51.581.521.431.17电12.2712.2811.5610.0410.1810.238.55蒸汽7.245.275.994.444.145.944.25工艺炉燃料30.6228.2224.5724.3923.7422.5621.91催化烧焦14.6714.0115.1216.2214.9514.7814.61外输热量-0.31-0.35-0.35-0.39-0.33-0.41-0.87表1 200
4、52011年炼油能耗数据表茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING图1 20052011年炼油综合能耗与单位能量因素能耗变化茂名石化炼油用能现状分析茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 从表1数据可以看出，近年来茂名石化炼油综合能耗及单位能量因素能耗持续降低。 在新建120万吨/年航煤加氢、100万吨/年重整装置、260万吨/年柴油加氢装置等炼油深加工装置的情况下，炼油综合能耗不断没有上升，反而下降11.78kgEo/t，此外，加工损失率由2005年的1.08%降低到2010年的0.41%。在千万吨级炼油企业中
5、，茂名石化炼油综合能耗及单位因数能耗均名列国内前茅，属于行业领先水平。 茂名石化炼油用能现状分析茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化2009年炼油能耗构成如图2所示，主要能耗构成为燃料(包括燃料气和燃料油)、催化烧焦、电和蒸汽，其中燃料占44%。现有炼厂气不足，部分工艺加热炉需要消耗燃料油。在原油价格不断上涨的背景下，燃料油作为炼油厂工艺加热炉燃料极不合理。 茂名石化炼油用能现状分析茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 针对茂名石化初步的能量分析表明，尽管公司炼油能耗水平位居中石化领先，但仍存在一定
6、的改进潜力。主要表现在炼油装置单套加工能力普遍偏小、大范围热联合及工艺低温余热回收利用考虑不够、工艺产低压蒸汽量偏大、不合理使用再沸炉，加热炉燃料消耗量偏大、工艺装置中不同等级的蒸汽用户偏少，蒸汽梯级利用困难，CFB锅炉热电联产潜力难以有效发挥等方面。 茂名石化炼油用能现状分析茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 茂名石化炼油用能现状分析茂名石化炼油用能现状分析1 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 2 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 3主要内容 主要技术经济指标主要技术经济指标 结语结语 54茂名茂名 石石 化化SINOPE
7、C MAOMINGSINOPEC MAOMING 目前茂名石化正在实施油品质量升级及扩能改造，原油加工能力“十二五”末将达到2000万吨/年。油品质量升级及扩能改造为全局能量系统优化提供了重要契机。紧密结合公司2000万吨/年炼油改扩建工程和新建CFB锅炉供汽成本低的实际情况，如何从全局出发，提高能量总体利用效率，进一步实现茂名石化炼油综合能耗的持续下降，是我公司下一步节能降耗的关键。通过与中国石化节能技术服务中心及中山大学石化产品与技术研究中心合作，公司于2009年对炼油全厂用能系统进行综合优化方案研究，项目工作历时近2年。以下结合本次项目工作，简要谈谈我公司在“十二五”炼油节能优化措施和工
8、作设想。 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 1 大范围热联合改造大范围热联合改造 2 蒸汽系统改造蒸汽系统改造 3 用能优化与扩能改造相结合用能优化与扩能改造相结合 4茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 考考虑虑到到以以热热加加工工为为主主的的炼炼油油能能量量系系统统的的用用能能规规律律及及特特点点，其其综综合合优优化化的的相相关关工工
9、作作内内容容、层层次次及及工工作作步步骤骤包包括括工工艺艺装装置置优优化化、装装置置间间物物流流流流程程优优化化及及热热联联合合、储储运运系系统统优优化化、低低温温热热利利用用优优化化、蒸蒸汽汽动动力力系统优化，以及资源优化利用等系统优化，以及资源优化利用等2。 首首先先，优优化化各各工工艺艺装装置置核核心心的的能能量量利利用用环环节节，如如反反应应、分分离离过过程程等等，降降低低过过程程工工艺艺总总用用能能与与过过程程火火用损耗。用损耗。 单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING工艺
10、装置优化针对不同原料及产品方案的适应性针对不同原料及产品方案的适应性工艺改进工艺改进分馏塔取热优化分馏塔取热优化塔板数塔板数-回流比回流比-分离精度权衡优化分离精度权衡优化换热流程优化调整换热流程优化调整操操作作参参数数改改进进：循循环环比比、吹吹汽汽量量等等参参数数优优化，化，主主要要工工艺艺装装置置，如如常常减减压压、催催化化、焦焦化化、加加氢氢裂化、加氢精制、催化重整等优化，涉及：裂化、加氢精制、催化重整等优化，涉及：茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 其次，工艺装置或工段间热联合考虑。结合总其次，工艺装置或工段间热联合考虑。结合总体加工流程
11、规划及装置进料构成等，进行上下游装体加工流程规划及装置进料构成等，进行上下游装置进料物流流程优化调整，如常减压、催化、加氢、置进料物流流程优化调整，如常减压、催化、加氢、焦化等装置之间物料流程改进。焦化等装置之间物料流程改进。单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 罐容最小化，结合热进出料直供，砍中间储罐；罐容最小化，结合热进出料直供，砍中间储罐； 储运参数最优化；储运参数最优化； 加热、维温方式改进；加热、维温方式改进； 储存温度、储存时间、保温设计等优化。储存温度、储存时间、保温
12、设计等优化。 第三，储运系统用能优化改进，包括：第三，储运系统用能优化改进，包括：单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 第四，低温热优化利用，工艺物流余热的回收第四，低温热优化利用，工艺物流余热的回收涉及换热器强化及换热网络优化设计，在充分利旧涉及换热器强化及换热网络优化设计，在充分利旧的原则下，对每个调整换热台位进行优化选型，需的原则下，对每个调整换热台位进行优化选型，需新增的尽量采用强化传热技术，在深入挖掘低温位新增的尽量采用强化传热技术，在深入挖掘低温位热量用户基础上，充分利
13、用全厂低温位热源，减少热量用户基础上，充分利用全厂低温位热源，减少蒸汽消耗蒸汽消耗5。 如：单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 如新建如新建CFB锅炉给水预热等锅炉给水预热等 ； 罐区维温；罐区维温； 管线伴热。管线伴热。茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING第五，蒸汽动力系统作为全局能量综合优化节能及其经济第五，蒸汽动力系统作为全局能量综合优化节能及其经济效益的最终体现者，在工艺用能、热联合、低温热回收利效益的最终体现者，在工艺用能、热联合、低温热回收利用优化后，整个公司的蒸汽产耗将形成新的平衡格局，基用优化后，整个
14、公司的蒸汽产耗将形成新的平衡格局，基于新建的于新建的CFB锅炉和锅炉和50MW发电机组，以及新的蒸汽平衡，发电机组，以及新的蒸汽平衡，完成蒸汽动力系统自身的优化改进，提高机组效率和系统完成蒸汽动力系统自身的优化改进，提高机组效率和系统的总体经济效益。优化内容主要涉及：的总体经济效益。优化内容主要涉及： 单元过程、工艺装置与系统优化相结合单元过程、工艺装置与系统优化相结合 1.1. 配配合合全全厂厂蒸蒸汽汽替替代代工工艺艺加加热热炉炉，优优化化改改进进联联产产系统；系统；2.2. 蒸汽管网改进；蒸汽管网改进；3.3. 工艺过程节汽及发汽优化，低温热回收替代蒸工艺过程节汽及发汽优化，低温热回收替代
15、蒸汽；汽；4.4. 新的蒸汽系统格局下的凝结水回收；新的蒸汽系统格局下的凝结水回收；5.5. 自发汽新鲜水、除盐水、除氧水预热等。自发汽新鲜水、除盐水、除氧水预热等。茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING1.4#常减压常减压渣油加氢渣油加氢3#催化装置间热联合；催化装置间热联合；2.4#常减压常减压-渣油加氢物流平衡优化节能；渣油加氢物流平衡优化节能；3.1#和和2#常减压常减压丙烷脱沥青丙烷脱沥青延迟焦化装置间延迟焦化装置间热联合热联合4.渣油、蜡油、柴油等物料的热进出料。渣油、蜡油、柴油等物料的热进出料。 热联合主要包括装置间热量交换和热进出料。充
16、分利用热联合主要包括装置间热量交换和热进出料。充分利用高温位热量达到降低上游装置冷却负荷、中间罐区操作费高温位热量达到降低上游装置冷却负荷、中间罐区操作费用以及下游装置燃料消耗和加热费用的目的。茂名石化现用以及下游装置燃料消耗和加热费用的目的。茂名石化现有热联合流程主要包括部分工艺装置间热有热联合流程主要包括部分工艺装置间热(直直)供料。供料。 大范围热联合必须结合具体的平面布置、物料连接关系、大范围热联合必须结合具体的平面布置、物料连接关系、装置开停工及负荷波动等实际工程问题，优化热联合流程装置开停工及负荷波动等实际工程问题，优化热联合流程和物料进出温度。本次茂名石化炼油全厂用能优化改造在和
17、物料进出温度。本次茂名石化炼油全厂用能优化改造在热联合方面主要包括：热联合方面主要包括：大范围热联合改造大范围热联合改造 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING充充分分发发挥挥两两台台CFB锅锅炉炉蒸蒸汽汽价价格格低低、压压力力高高的的优优势势，优化全厂蒸汽平衡；优化全厂蒸汽平衡；装装置置少少产产或或不不产产蒸蒸汽汽，将将工工艺艺热热量量用用于于提提高高原原料料换换热终温，节省工艺加热炉耗用的燃料油；热终温，节省工艺加热炉耗用的燃料油；蒸汽替代小型加热炉和分馏塔再沸器；蒸汽替代小型加热炉和分馏塔再沸器； 蒸汽管网分析改进等；蒸汽管网分析改进等；两两台台
18、50MW机机组组低低加加流流程程改改进进，充充分分利利用用工工艺艺低低温温余热，减少蒸汽消耗，提高热电联产效率。余热，减少蒸汽消耗，提高热电联产效率。蒸汽系统改造茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化“十二五”末炼油能力由1350万吨/年扩建至2000万吨/年 ，新建和改扩建装置蒸汽平衡见表2。 用能优化与扩能改造相结合用能优化与扩能改造相结合 装置名称规模1.0MPa蒸汽/(t/h)3.5MPa蒸汽/(t/h)低温热/(104kcal/h)常减压1000wt/a20/450催化裂化220wt/a-3.5-178与气分热联合PSA装置10Nm3
19、/h5/硫磺回收10wt/a/加氢裂化240wt/a-52.666/煤制氢20万Nm3/h16282/表2 2000万吨/年改扩建工艺装置蒸汽消耗情况茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING改扩建主要工艺装置的基础设计虽然考虑了低温热回改扩建主要工艺装置的基础设计虽然考虑了低温热回收利用，但并未与全厂低温热系统统筹安排。茂名石收利用，但并未与全厂低温热系统统筹安排。茂名石化从用能优化全局考虑，将新建的化从用能优化全局考虑，将新建的1000万吨万吨/年常减年常减压装置低温热与润滑油装置低温热集中考虑，主要供压装置低温热与润滑油装置低温热集中考虑，主要供原油
20、罐区使用。异地改造的催化裂化和气体分馏联合原油罐区使用。异地改造的催化裂化和气体分馏联合装置，其基础设计采用热联合，气分利用催化低温余装置，其基础设计采用热联合，气分利用催化低温余热，不耗用蒸汽。此外，本次将改扩建装置的蒸汽产热，不耗用蒸汽。此外，本次将改扩建装置的蒸汽产耗纳入全厂蒸汽平衡优化。耗纳入全厂蒸汽平衡优化。 用能优化与扩能改造相结合用能优化与扩能改造相结合茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING根据平面布置的低温热系统设置以以主主体体装装置置为为核核心心实实现热量有效利用！现热量有效利用！ 原原油油、馏馏分分油油、润润滑滑油油罐罐区区及及管管
21、线线拌拌热低温热利用热低温热利用CFBCFB锅锅炉炉给给水水低低温温热热系统系统 新新催催化化气气分分低低温热利用系统温热利用系统茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 茂名石化炼油用能现状分析茂名石化炼油用能现状分析1 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 2 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 3主要内容 主要技术经济指标主要技术经济指标 结语结语 54茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化针对主要炼油工艺装置改进、装置间热联合、低温热合理利用以及储运与蒸汽动力系统优化改造，通过能
22、量平衡分析和火用分析发现用能的薄弱环节，指出改进的潜力，并结合平面布置等工程实际要求提出相应的改进措施以及公司整体的能量系统优化改造方案。所涉及的改进措施分为三类，包括少投资或不投资类型22项，部分投资类型44项和投资较大及专项改造类型6项，选取部分典型的节能措施如表3所示。 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 措施措施名称措施内容序号14#常减压分馏过程操作优化分馏塔过汽化率、塔底吹汽量、中段回流取热、炉出口温度等参数优化；配合渣油加氢进料要求，减压塔实施浅拔操作2
23、3#催化裂化换热流程优化调整基于分馏塔取热优化与装置热进料优化调整装置换热流程：1）取消轻柴与原料油换热，改进后轻柴油作解吸塔中间再沸器热源，原料油依次与外甩油浆、循环油浆换热；2）改进后主分馏塔底油浆依次与4#常减压初底油、催化原料油换热后发3.5 MPa蒸汽；3）取消产品轻柴油冷却，实现热出料。31#延迟焦化换热流程优化改进基于取热优化及装置热进料的换热流程优化，装置内热量集成，柴油、中段分别作解吸塔、稳定塔热源；吸收稳定热源及流程优化调整，解吸塔增设中间再沸器及稳定汽油作热源改进4连续重整预加氢产物冷却分离流程优化调整预加氢产物采用热高分流程，避免重复冷却升温，相应的换热流程、设备理顺5
24、2#航煤加氢装置与1#汽油加氢热量集成与汽油加氢热集成，增设进炉前航煤与1#焦化汽油加氢反应流出物换热，降低加热炉负荷6热联合热进（出）料中间物料不经冷却，直接进入下游装置，包括：1）3#、4#常减压直馏柴油、催化柴油直供3#柴油加氢；2）常减压直馏煤油直供2#煤油加氢；3）常减压蜡油、焦化蜡油直供蜡油加氢裂化、渣油加氢；4）1#、2#延迟焦化的石脑油直供1#焦汽加氢；5）渣油加氢常渣直供2#、3#催化裂化，相关流程完善；6）3#常减压减压渣油直供1#、2#延迟焦化；7）2#常减压减渣直供二催化；等等7新建催化裂化气分低温热利用系统新建220万t/h催化裂化装置40万t/h气分装置低温热系统，
25、回收催化塔顶油气及分馏塔侧线物流余热，专供气分丙烷塔、丙烯塔再沸器和脱乙烷塔热源，或者催化顶循直接供气分热量8低温热回收利用系统CFB锅炉给水低温热利用系统回收4#常减压、3#催化、1#、2#延迟焦化、3#柴油加氢等装置低温余热供CFB锅炉给水预热，以及LiBr制冷，冷媒水用于催化、焦化吸收稳定系统塔顶冷却，减少瓦斯C3组分含量，总回收低温热约2000104kcal/h茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 茂名石化炼油用能现状分析茂名石化炼油用能现状分析1 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 2 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施
26、 3主要内容 主要技术经济指标主要技术经济指标 结语结语 54茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化炼油能量系统优化改造各实物节能数据见表茂名石化炼油能量系统优化改造各实物节能数据见表4，改进前后的公司炼油综合能耗变化见表，改进前后的公司炼油综合能耗变化见表5。主要技术经济指标序号实物名称单位数量折全厂能耗，kgEO/t1燃料气（油）kg/h82694.952蒸汽t/h-62-1.503电kW6800.114循环冷却水t/h70850.4252#柴油加氢改热高分/0.756加氢裂化改热高分/0.36合 计5.09表4 优化改进方案实物节能量 茂
27、名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING根据所提出的节能优化改进措施，炼油综合能耗可以根据所提出的节能优化改进措施，炼油综合能耗可以降低降低5.09 kgEo/t。尤其对于一次能源的燃料消耗，。尤其对于一次能源的燃料消耗，通过核心工艺过程和热电联产优化，降低幅度显著，通过核心工艺过程和热电联产优化，降低幅度显著，为有效实现全厂的节能经济效益提供了可靠保障。为有效实现全厂的节能经济效益提供了可靠保障。 主要技术经济指标改造前，kgEo/t改造后，kgEo/t备 注54.2149.12参照2009年全厂综合能耗数据表5 优化前后炼油综合能耗变化茂名茂名 石石
28、化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING 茂名石化炼油用能现状分析茂名石化炼油用能现状分析1 炼油全厂用能优化改进思路炼油全厂用能优化改进思路 2 主要用能优化改进措施主要用能优化改进措施 3主要内容 主要技术经济指标主要技术经济指标 结语结语 54茂名茂名 石石 化化SINOPEC MAOMINGSINOPEC MAOMING茂名石化炼油能量系统优化改造充分考虑结合2000万吨/年改扩建工程，根据各工艺装置用能的具体情况，在主要用能设备、子系统及系统全局用能分析基础上，指出系统用能的薄弱环节及其原因，并从整体考虑尽可能地挖掘装置的节能潜力，提出了切实可行的用能改进措施与方案，并进行了相应的经济评价。通过工艺优化、热联合考虑、低温热利用以及相应的蒸汽动力系统优化等，实现全局的用能优化，极大提高了总体能源利用效率，节能经济效益显著。本次能量系统优化改造项目实施后能实现炼油综合能耗降低5个单位，表明无论在降低成本还是节约能源方面，均具有现实的经济效益和社会效益。 结语
