国内外能耗计算方法及实例对比

1、国内外能耗计算方法及实例对比2008年10月22日中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC主要内容： 国内外炼油能耗计算方法简介 国外炼油对比能耗计算方法介绍 能源密度指数（EII）计算方法介绍 案例中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC前言 炼油企业既是能源生产单位，又是能耗较大的企业。年份2000200120022003

2、200420052006综合能耗千克标油/吨76.6679.0378.3376.0373.4768.5966.89能耗占原油加工量的比例7.677.907.837.607.356.866.69中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC前言 在炼厂操作费用中，能耗费用占有很大比例，尤其是在目前高油价的情况下，该部分比例更高。 按统一价格计算，2004年亚洲除日本能耗费用平均占现金操作费用的62%，2006年比例为66%。国内某企业2006年该比例约为年该比例约为6

3、2%。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC前言2004年操作费用其他可变费用8%税，保险亚太除日本能耗62%其他固定费用5%非维修人工14%大修2%一般性维修9%其他可变费用8%2006年操作费用亚太除日本能耗66%税，保险其他固定费用4%非维修人工12%大修2%一般性维修8%中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC前言中

4、国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC前言 随着环保要求的提高，炼厂排放也成为重点关注的问题，尤其是CO2的排放。 因此能耗控制的好坏既直接影响到炼厂现金操作费用的高低，又影响到炼厂生产排放问题，因此节能对炼厂来说十分重要。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC国内外炼油能耗计算方法简介中国石化集团公司经济技术研究院E c

5、o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC任何评价指标都是有目的的。目的不一样，用途不一样，指标也不一样。关于能耗评价指标也是如此。简单和复杂的评价指标各有利弊。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC衡量能耗的指标方法有很多种，用途不一样，指标方法也不一样。有用于衡量全厂能耗的指标，也有用于衡量单装置的能耗指标。有用于进行纵向对比的指标，也有用于横向对比的指标。在

6、实际应用中，根据需要，选择合适的指标。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC国内炼油能耗对比指标 实际能耗 对比能耗 单因耗能中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC实际能耗实际能耗是以实物消耗量为基础，按炼油厂实际能量换算系数计算而得的能耗量。反映炼油厂的实际能耗状况，仅适用于全厂性的能耗计算。所选企业的实际能量换算系数有

7、所不同，差别主要集中在蒸汽、电、水三个方面，而对于催化烧焦、燃料气、燃料油的能量换算系数基本一致。按照实际能耗计算的有：全厂使用能源总量、外销能量、全厂综合能耗、炼油能耗和非炼油能耗。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC对比能耗 以实物消耗为基础，按照统一的能量换算系数计算能耗量。 适用于装置和系统的能耗计算，同时用来进行各炼油厂能耗对比分析。 按对比能耗计算的有：炼油对比能耗、装置能耗、辅助系统能耗及输变电与热力损失。中国石化集团公司经济技术研究院E c

8、 o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC单因耗能 等于炼油综合能耗除以相应的能量系数。 设一个炼油厂共有n套工艺装置，同一时期的加工量分别为A1，A2.An;实际能耗(对各自装置的进料或产品)分别为E1,E2.En, 评价体系中确定的每套装置应可达到的先进标准能耗(国内称为能耗定额，下称标准能耗)分别为C1,C2.Cn,其中只有编号为1的装置为常减压蒸馏装置，相应的加工量就是该炼油厂的原油加工量。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p

9、 m e n t R e search Institute, SINOPECi =1n单位能量因数能耗U的定义为：nU= AiEi / A1i =1AiCi /( A1 C1)上式中分母称为能量因数， 可以看出的是：其中的是该炼油厂应达到的能源消耗总量，A1.C1是常减压装置应达到的标准能源消耗量，二者的比值即能量因数，直接意义则是炼油厂应达到的标准能源消耗总量折算成具有标准能耗的常减压装置的套数。由于在一定的评价体系中，标准能耗C1,C2Cn是不变的，因此，能量因数就是标准能耗常减压装置的套数。显然，高能耗的装置琥多或加工流程越长，折成的常减压装置套数越多，所以是炼油厂加工复杂程度的体现。式

10、(1)中的分子项是该炼油厂的单位综合能耗，即加工每吨原油的综合能源消耗量，除以能量因数后，就是单位能量因数能耗，意义就是标准能耗常减压装置的实际能耗。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC1124580278序3装置名称常减压蒸馏常压蒸馏电脱盐能耗定额119.50.2能量系数0.860.018计算基准对处理量对处理量对处理量备注不包括电脱盐。该定额为燃料型，润滑油型能耗定额另增加0.5。含轻烃回收时，能耗定额再增加1催化裂化没有或不开吸收稳定，能耗定额减少3

11、.5; 有汽油回炼时，能耗定额另增加3FCCRFCCDCC延迟焦化485580254.3657.272.27对处理量对处理量对处理量对处理量掺常压渣油20%以下或掺减压渣油10%以下若干气加LPG收率在36%以上，能耗定额另增加5。没有或不开吸收稳定，能耗定额减少5。6催化重整预处理和重整单元脱重组分塔227.27对重整进料对抽提进料该定额为固定床，组合床为85，连续重整为100。流程仅到重整汽油脱戊烷塔溶剂抽提与回收芳烃分离40203.641.82对抽提进料对抽提进料也适应于FCC回炼油的芳烃抽提适应于苯塔和甲苯塔，若为苯塔、甲苯塔和二甲苯塔，定额为25制氢原料同时有气体和轻油时，能耗定额取

12、二者的加权平均气体轻油加氢裂化13001500（1.3-X）34118.18136.36对氢产量对氢产量对处理量不包括原料消耗不包括原料消耗X为尾油收率，不包括循环氢脱硫、气体和液化气脱硫及溶剂再生中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC从国外介绍的情况来看炼油厂的能耗计算方法一般采用以下几类：以现有炼厂能耗的平均值（根据操作记录整理）为基础，确定能耗基准值：原阿莫科公司的炼厂能量因数法纳尔逊的复杂系数法壳牌集团的能耗系数法等我国目前采用的也是这类方法通过制定

13、各工艺装置的标准能耗，计算和比较实际能耗与标准能耗之间的差距：美国埃克森公司采用的就是这种方法美国所罗门公司的能源密度指数方法KBC的“BT”指数法中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC国外炼油对比能耗计算方法介绍中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标炼厂能量因数法由美国阿莫科公司的汤姆逊于八十年代提出

14、:以美国各炼厂工艺装置的平均能耗为基础。原油蒸馏（常压）装置的能耗为28.75万大卡/吨，令其能量因数为1。各工艺装置的平均电耗、蒸汽消耗和热能消耗以纳尔逊发表的数据为准（参见表1）。蒸汽消耗和热能消耗的热效率为80%，电力换算标准为2520大卡/千瓦小时。其他工艺装置的能量因数是将该装置每加工一桶原料油所消耗的能量与原油蒸馏装置每加工一桶原油所消耗的能量进行对比，按原油蒸馏装置的能量因数为1换算而得。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指

15、标炼厂的能量因数计算方法如下：式中： Ci各装置的实际加工量各装置的实际加工量Fi各装置的能量因数各装置的能量因数Ct常压蒸馏装置的实际加工量常压蒸馏装置的实际加工量计算装置实际能耗时，以装置实际处理量乘以其能量因数即可。计算全厂能耗时，以常压蒸馏装置的实际加工量乘以该厂的能量因数。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标优点：简化了能耗的概念易于对各装置间的能耗进行对比易于进行炼厂间的能耗对比缺点：基准不够严格装置主要工艺条件的改变不能通

16、过能量因数得到反映和调整中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标主要装置复杂系数及公用工程消耗对比装置名称原油蒸馏烷基化延迟焦化催化裂化加氢裂化加氢处理加氢脱硫催化重整减压闪蒸润滑油生产复杂系数1115.5661.735164电力1.07.02.03.316.00.825.0蒸汽1.01.51.389.0热量1.03.00.78.5能量1.06.82

17、.23.1中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC主要工艺装置公用工程消耗平均值装置名称常压装置常减压催化裂化催化重整延迟焦化加氢裂化渣油加氢溶剂脱沥青制氢烷基化异构化电力(千瓦时/桶)0.60.711.96.01.8蒸汽(磅/桶)16.319.69824348.53915576352171吸热(千BTU/桶)103125113314288238108156198366134冷却(加

18、仑/桶)247395650426700-50111201063310400(1BTU=0.252千卡，千卡，1磅磅=4.536*10-4吨，吨，1加仑加仑=3.7853*10-3立方米立方米)中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标主要工艺装置能量因数装置名称常减压常压催化裂化延迟焦化加氢精制加氢裂化渣油加氢加氢处理烷基化催化重整芳烃装置溶剂脱沥青润滑油平均能耗(103*BTU/桶)18715450339690404244959404324

19、004073044能量因数1.21.02.619.8中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标炼厂能耗系数法壳牌公司所采用的能耗系数法：将各种形式的能耗换算为标准的炼厂燃料：标准燃料：高热值10300大卡/公斤蒸汽： 12吨蒸汽吨蒸汽=1吨标准燃料吨标准燃料电力： 3000度电度电=1吨标准燃料吨标准燃料装置能耗和全厂能耗均以进料量的百分数表示。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n

20、 o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标根据该集团炼油厂的平均数据，确定各工艺装置的能耗系数和公用工程的能耗系数。对各工艺装置来讲：进料量能耗系数 = 理论能耗理论能耗 = 全厂理论能耗实际能耗 / 理论能耗 = 能耗指数如果能耗指数 100%，则能耗存在不合理之处。如果，则能耗存在不合理之处。如果能耗指数 100%，则说明节能工作富有成效。，则说明节能工作富有成效。加工损失的理论值也可以用相似的方法计算，即用损耗系数进料量 = 理论加工损失。中国石化集团公司经济技术研究院E c o

21、 n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标壳牌公司炼厂主要工艺装置能耗和损失系数装置名称常压装置减压装置铂重整柴油加氢氧化沥青气体处理硫磺回收润滑油调合能耗系数(进料%)2.51.2损耗系数(进料%)12.20.2中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC印度信任炼厂中国石化集团

22、公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标复杂系数法复杂系数法由美国的纳尔逊提出。该方法以投资费用的高低作

23、为衡量工艺装置复杂程度的标志。复杂系数的要点如下：令美国平均规模炼油厂的常压装置的复杂系数为1其他装置每加工一桶原料的投资费用和常压装置每加工一桶原油的投资费用相比，前者为后者的多少倍，就称某装置比常压装置“复杂”多少倍，或者说某装置的复杂系数为多少比如：美国1975年平均规模炼厂常压装置每加工一桶原油的投资费用为104美元，焦化装置(15400桶/日)每加工一桶原料的投资费用为570美元，则常压装置的复杂系数为1，焦化装置的复杂系数为570/140 = 5.5。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e sea

24、rch Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标炼厂复杂系数表示整个炼厂每加工一桶原油的投资费用为常压装置每加工一桶原油投资费用的倍数。假定一个炼油厂只有常压和焦化两套装置，焦化装置的进料量占常压装置进料量的18%，每一桶原油在焦化装置引起的投资费用为0.18570 = 102美元，复杂系数的增加量为0.185.5 = 0.99，全厂每加工一桶原油的投资费用为常压装置的1.99倍，或者说全厂复杂系数为1.99。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINO

25、PEC关于国外能耗评价指标全厂复杂系数的计算方法如下：C = CiFi + Ct式中：Ct为常压装置的复杂系数1.0，Ci为各二次加工装置的复杂系数为各二次加工装置的复杂系数Fi为各二次加工装置的进料量占常压装为各二次加工装置的进料量占常压装置进料量的百分数。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC152554关于国外能耗评价指标各主要工艺装置的复杂系数装置名称常压装置减压装置热裂化催化裂化催化重整加氢裂化加氢处理加氢精制复杂系数35.5634装置名称流化焦化

26、延迟焦化制氢溶剂脱沥青溶剂抽提烷基化异构化复杂系数1.24.593中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标全厂复杂系数和平均能耗的关系全厂复杂系数6.07.08.09.010.0平均能耗 Mbtu/桶桶525600675760850中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标从复杂系数方法可

27、以看出：炼厂的二次加工装置越多，二次加工装置的能耗越高，全厂的复杂系数越大。优点：能提供整个炼厂复杂程度的概念，便于同类型炼厂之间的能耗比较。不足之处：常压装置的能耗高低不能反映到全厂复杂系数上来。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标能耗基准因数法该方法由美国埃克森公司提出其前提是装置必须有效地利用所输入的热量，尽管装置不可避免地有低温位热损失或其他加工热损失，这些热损失也必须合理这种方法取汤姆逊能量因数法的优点，避免其缺点中国石化集团

28、公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC关于国外能耗评价指标该方法首先规定各装置统一的有效操作和公用工程条件，主要内容如下：（1）对常压、减压、催化裂化等42套工艺装置，分别建立标准的能量平衡，并将主要工艺参数(如常压重油收率、催化45，85，如果API45，85，如果API45,85,15+0.35*D/870*(100-常渣体积收率常渣体积收率*0.95+0.67*(闪蒸区温度闪蒸区温度-93.634*LN闪蒸区压力闪蒸区压力+703.29-445)API45,85,

29、15+0.35*D/870*(100-常渣体积收率常渣体积收率*0.95+0.67*(闪蒸区温度闪蒸区温度-93.634*LN闪蒸区压力闪蒸区压力+703.29-445)15+0.35*D/866*(100-常渣体积收率常渣体积收率*0.95)+0.71*(闪蒸区温度闪蒸区温度-89.872*LN闪蒸区压力-234.56-615)6550308010090125110220200中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPECHSD6、催化裂化流化催化裂化(FCC)中

30、等苛刻度渣油催化裂化（MRCC）渣油催化裂化(RCC)FCCMRCCRCC65+55*(焦产率Wt%)35+55*(焦产率Wt%)0+55*(焦产率Wt%)7、加氢裂化缓和加氢裂化(HMD)苛刻加氢裂化(HSD)HMD0.6*(VGOdesul+Dieseldesul)+1.6*(VGOToLt+DieselToLt)0.07*H2Cons石脑油裂化(HNP)氢-油法加氢裂化(HOL)LC-Fining(LCF)HNPHOLLCF1803503508、催化重整半再生(RSR)循环再生(RCY)连续再生(RCR)RSRRCYRCR210+0.37*所有反应器入口和出口温度差所有反应器入口和出口温

31、度差175+0.27*所有反应器入口和出口温度差所有反应器入口和出口温度差185+0.27*所有反应器入口和出口温度差所有反应器入口和出口温度差9、制氢(产品), KSCF/天甲烷蒸汽转化(HSM)石脑油蒸汽转化(HSN)HSMHSN(23030.3-227.27*原料中氢含量原料中氢含量(体积比体积比)/(115.15-原料中氢含量原料中氢含量)200中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC乙基叔丁基醚ETBE甲基叔戊基醚TAME（醚产品）异辛烷isooct

32、ene13、烷基化（产品）HF法(AHF)H2SO4法(ASA)ETBETAMEAHFASA350400900400400中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC16、汽油石脑油加氢处理C4C6进料的脱硫石脑油馏分的脱硫和饱和烯烃最小烷烃损失下的FCC汽油脱硫裂解汽油或石脑油的脱硫对汽油中苯进行选择性加氢对裂解汽油或石脑油进行选择性加氢和脱硫的组合工艺对裂解汽油或石脑油进行选择性加氢SZorb装置加工的汽油脱硫煤油加氢对煤油或喷气燃料加氢精制对煤油的选择性脱硫

33、和脱芳柴油加氢处理对柴油和蜡油的选择性加氢和脱芳脱除进料中小于95%的硫脱除进料中95%99%的硫脱除进料中大于99%的硫中间馏分油脱蜡装置再转化蜡时用以降低浊点、凝固点或冷滤点SZorb装置加工的柴油或蜡油进行脱硫C4C6CONVGOCTPYGDBSATPYGCPYGSZORBCONVASATASATCONVDHSDUSMDDWZORB957075808510055706055657070708090中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPECEII是实际能耗除

34、以炼厂标准能耗的比值。公式如下：是实际能耗除以炼厂标准能耗的比值。公式如下：EII = (炼厂实际总能耗炼厂实际总能耗/当年天数当年天数) / (装置利用装置利用 能力装置的标准能耗) + 显热+ 界区外系统耗能其中: 炼厂实际总能耗 = 炼厂实际消耗总热能 + 炼厂电能的调整中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC能源消耗公式如下：全部能源消耗 = 炼厂实际消耗能源总计 / 进料桶数（或吨）热能消耗=（净外购热能+净自产热能）/ 净输入桶数（或吨）耗电=净耗

35、电 / 净进料桶数（或吨）中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC所需数据每个炼厂在生产中所消耗的能源主要包括三个方面：外购公用工程有的炼厂从厂外购买蒸汽和电。外购燃料炼厂外购燃料。炼厂自产燃料如LPG、石脑油、馏分油、燃料焦、渣油燃料以及催化烧焦等。收集上述三种情况的消耗量，按热值换算后加和得到炼厂实际总能耗。然后带入公式计算EII。中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e

36、search Institute, SINOPEC计算案例中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC国外数据中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPECSHELL 数据(新方法)86.58685.58584.58483.58382.520022003200420052006中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c

37、s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPECEnergyIntensityIndex能量密度指数亚太除日本趋势群组150140130120110100908070604Q1Q200220042006中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC能量密度指数（EII）亚洲/太平洋未转化GOC 1GOC 2GOC 3GOC 4737681809310110211112713191亚太平均中国石化集团

38、公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC能量密度指数（EII）澳大利亚101122日本小型炼厂日本大型炼厂亚洲小型炼厂亚洲大型炼厂678282809910210213191亚太平均中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC能量密度指数（EII）亚洲除日本日本中东西欧美国加拿大澳大利亚拉丁美洲6768738179809410110111412

39、212212212813618591亚太平均中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC每套装置能耗确定方法每种方法和区域显示平均EII10898949295969786999190105美国10299欧洲93亚太每日测量并计算装置计算一年数次装置计算一年一次或更少按照Solomon能耗标准进行分摊没有计量而进行评估中国石化集团公司经济技术研究院E c o n o mi c s & D e ve l o p m e n t R e search Institute, SINOPEC每套装置能耗确定方法每种方法和区域显示平均EII96978689959093亚太Sinopec每日测量并计算装置计算一年数次装置计算一年一次或更少按照So