能量大结合-刘双曲文秀郑志敏

1、LOGO石油化工节能分析石油化工节能分析演讲者演讲者: 刘双刘双 郑志敏郑志敏 曲文秀曲文秀2011-6-Company LogoPart 1 Part 1 刘双刘双 能量系统节能分析能量系统节能分析 Part 2 Part 2 郑志敏郑志敏 石化企业节能措施石化企业节能措施Part 3 Part 3 曲文秀曲文秀 能源系统优化方案能源系统优化方案 Action！Company Logo节节 能能 潜潜 力力 分分 析析能量系统优化能量系统优化1生产过程节能生产过程节能2生产系统供用能的匹配生产系统供用能的匹配Company Logo1 能量系统优化能量系统优化1.1 夹点技术分析法夹点技术分

2、析法 在生产过程中，常常会有一些物流需要加热，而同时在生产过程中，常常会有一些物流需要加热，而同时又有另一些物流需要冷却。若通过换热的方式，利用又有另一些物流需要冷却。若通过换热的方式，利用热物流去加热冷物流，就可以提高整个生产装置或系热物流去加热冷物流，就可以提高整个生产装置或系统的能量利用率。统的能量利用率。 夹点技术是使物流之间的换热达到合理最优的一项技夹点技术是使物流之间的换热达到合理最优的一项技术。术。 由于当优化使冷、热物流的换热量达到最大极限时，由于当优化使冷、热物流的换热量达到最大极限时，此时必存在一个温差最小的部位即夹点，故称该优化此时必存在一个温差最小的部位即夹点，故称该优

3、化技术为夹点技术技术为夹点技术. Company Logo1 能量系统优化能量系统优化 1.2 “三环节三环节”优化方优化方法法“三环节三环节”优化方法优化方法: 一种基于过程能量分析的优化设计方法，总体概括了过 程系统的能量结构，将工艺过程用能按能量的转换和传输环节、工艺利用环节、余能回收环节，即“三环节”模式，分析、评价整个系统的用能情况。在这个构架下，可以分层次对单元设备、局部子系统、系统全局的用能状况和经济合理性进行严格的描述、计算和剖析.目的目的:能准确指出存在问题的症结以及改进的潜力与方向，实现全局的整体用能综合调优。Company Logo1 能量系统优化能量系统优化Compan

4、y Logo2 生产过程节能生产过程节能Company Logo2.1 优化化学反应过程优化化学反应过程 重要性重要性: 化学反应过程是过程系统最核心的部分，因而化学反应过化学反应过程是过程系统最核心的部分，因而化学反应过程用能程用能 状况往往对系统用能产生重要的，有时甚至是决定性的状况往往对系统用能产生重要的，有时甚至是决定性的影响。影响。 优点优点: 优化化学反应过程，简化步骤繁多的反应过程，既可免去多优化化学反应过程，简化步骤繁多的反应过程，既可免去多步反应所需的能耗，又能免去各步之间为满足反应对原料的纯度步反应所需的能耗，又能免去各步之间为满足反应对原料的纯度要求而设立的分离精制系统及

5、其能耗，并减少各步反应所产生的要求而设立的分离精制系统及其能耗，并减少各步反应所产生的废物以及处理废物所需要的能耗，因而大量节约能源废物以及处理废物所需要的能耗，因而大量节约能源. . 2 生产过程节能生产过程节能Company Logo 2.1.1 优化化学反应途径优化化学反应途径 1.改变反应工艺条件，降低工艺总用能改变反应工艺条件，降低工艺总用能 2.反应供、取热方案的优化反应供、取热方案的优化 3.减小反应过程的压降减小反应过程的压降 Company Logo 蒸馏过程是石油化工中耗能最大的单元过程，有人估计，分离过程的能耗大约占整个化学工业用能的 40%，而其中 95%是蒸馏过程消耗

6、的。2.2 优化蒸馏分离过程优化蒸馏分离过程 必要性必要性:Company Logo2.2.1 蒸馏分离过程优化方法蒸馏分离过程优化方法1.不改变流程的蒸馏节能技术不改变流程的蒸馏节能技术 采用高效填料代替普通板式塔，提高分离效率，减小塔顶与塔釜的压差及温差； 强化再沸器及冷凝器中的传热，降低传热温差； 采用空气冷却器或蒸发冷凝代替水冷凝器，避免积垢； 采用物料平衡控制、前馈控制、集散控制系统等高级过程控制技术。Company Logo2.改变流程的蒸馏节能技术改变流程的蒸馏节能技术l 优化多组分分离的多塔排列顺序；优化多组分分离的多塔排列顺序；l 增加塔侧线；增加塔侧线；l 当相对挥发度小于

7、当相对挥发度小于 1.05 1.05 时，采用萃取精馏或恒沸精馏；当塔顶与塔釜时，采用萃取精馏或恒沸精馏；当塔顶与塔釜 温差很大时，采用中间再沸器和中间冷凝器温差很大时，采用中间再沸器和中间冷凝器. .2.2.1 蒸馏分离过程优化方法蒸馏分离过程优化方法Company Logo 3.采用联合分离技术节能 如:当要求精馏塔的产品纯度很高，使产品浓度提高有限而能耗却大幅度增 大时，可采用精馏-吸附混合系统或精馏-膜分离混合系统。2.2.1 蒸馏分离过程优化方法蒸馏分离过程优化方法Company Logo 3 生产系统供用能的合理匹配生产系统供用能的合理匹配生产系统供用能生产系统供用能: 整个系统供

8、给能量（燃气、燃油、蒸汽、电力）的公用工程部分和各生产装置及设备的用能部分。生产系统供用能的合理匹配生产系统供用能的合理匹配: 基础基础: 优化生产系统的能量转换、传输、利用和回收环节;前提前提: 满足工艺对动力、蒸汽、冷却、加热等各种能量需求;目的目的: :采用优化技术对大系统进行综合调优,使生产系统的能源消耗和设备投资 费用最少。Company Logo 3 生产系统供用能的合理匹配生产系统供用能的合理匹配实现生产系统供用能合理匹配的技术途径有：实现生产系统供用能合理匹配的技术途径有： 1.蒸汽-动力系统的优化与工艺过程的联合； 2.蒸汽生产过程中的热联合利用； 3.蒸汽利用过程中的功热联

9、合； 4.换热网络的匹配优化；5.机、泵、炉的合理配置。Company Logo石油化工行业节能潜力分析石油化工行业节能潜力分析合成氨行业合成氨行业乙烯行业乙烯行业炼油行业炼油行业石油行业石油行业Company Logo炼油行业技术节能途径炼油行业技术节能途径 2000 年年2004 年中石油公司原油加工量年中石油公司原油加工量2000 年年2004 年中石油公司炼油能耗年中石油公司炼油能耗Company Logo炼油节能潜力分析炼油节能潜力分析v中石油公司炼油能耗与国内外先进水平比较中石油公司炼油能耗与国内外先进水平比较Company Logo能量系统优化技术涉及的技术措施的主要能量系统优化

10、技术涉及的技术措施的主要内容内容v1.优化工艺和流程优化工艺和流程v2.优选采用新工艺、新技术、新型催化剂、助剂、优选采用新工艺、新技术、新型催化剂、助剂、溶剂溶剂v3.装置与单元间的热联合装置与单元间的热联合v4.改善操作条件改善操作条件v5.蒸汽动力系统优化蒸汽动力系统优化v6.加强能量回收，充分利用低温位热加强能量回收，充分利用低温位热v7.采用各种模拟优化软件及先进控制技术，实现采用各种模拟优化软件及先进控制技术，实现计算机监控与管理计算机监控与管理Company Logo乙烯行业技术节能途径乙烯行业技术节能途径v乙烯生产的基本情况乙烯生产的基本情况v 2000 年年2004 年中石油

11、公司乙烯产量年中石油公司乙烯产量2000 年年2004 年中石油公司乙烯能耗年中石油公司乙烯能耗Company Logo乙烯节能潜力分析乙烯节能潜力分析v1.采用综合优化分析，进行扩能技术改造，优化采用综合优化分析，进行扩能技术改造，优化装置用能，实现燃气轮机装置用能，实现燃气轮机-发电机发电机-v裂解炉联合；裂解炉联合；v2.结合乙烯生产工艺流程，对乙烯裂解炉进行节结合乙烯生产工艺流程，对乙烯裂解炉进行节能优化改造；能优化改造；v3.采用新型节能分离技术，优化分离工艺，提高采用新型节能分离技术，优化分离工艺，提高烯烃收率；烯烃收率；v4.采用模拟优化技术和先进控制技术，优化工艺采用模拟优化技

12、术和先进控制技术，优化工艺参数，降低装置运行的能耗和物耗。参数，降低装置运行的能耗和物耗。Company Logo合成氨行业技术节能途径合成氨行业技术节能途径v 2000 年年2004 年中石油公司合成氨产量年中石油公司合成氨产量2000 年年2004 年中石油公司合成氨能耗年中石油公司合成氨能耗Company Logo合成氨节能潜力分析合成氨节能潜力分析v1.采用高效节能型换热器，提高炉子烟气余热的采用高效节能型换热器，提高炉子烟气余热的回收；回收；v2.采用新型高效催化剂，降低工艺蒸汽消耗量；采用新型高效催化剂，降低工艺蒸汽消耗量；v3.蒸汽系统优化改造，包括采用新型保温材料，蒸汽系统优化

13、改造，包括采用新型保温材料，减少过程热损失，提高蒸汽的有效减少过程热损失，提高蒸汽的有效v利用；利用；v4.优化改进工艺流程，淘汰落后工艺和低效设备；优化改进工艺流程，淘汰落后工艺和低效设备；v5.换热网络的优化改造；换热网络的优化改造；v6.系统用能的优化改进，形成燃气轮机系统用能的优化改进，形成燃气轮机-工艺用热工艺用热联合装置；联合装置；Company Logo改进操作改造低效用能工艺设备回收利用放空可燃气体利用余能资源能量梯级利用加强保温，减少散热石油行业技术节能途径Company LCompany LogoContents管网保温系统改进方案管网保温系统改进方案1蒸汽换热系统改进方案

14、蒸汽换热系统改进方案2余热回收系统改进方案余热回收系统改进方案Company LCompany Logo一、管网保温系统改进方案一、管网保温系统改进方案 改进的必要性：改进的必要性： GB4272-92设备及管道保温技术通则设备及管道保温技术通则中规定，中规定，在设备或管道外表面采取措施后，其保温层外表在设备或管道外表面采取措施后，其保温层外表面温度必须小于面温度必须小于50。 管道的保温节能改造既是技术的需要，是企业管管道的保温节能改造既是技术的需要，是企业管理的重要内容，也是节能降耗的重要途径。理的重要内容，也是节能降耗的重要途径。Company Logo一、管网保温系统改进方案一、管网保

15、温系统改进方案v复合硅酸盐保温材料是一种无机保温材料，属于复合硅酸盐保温材料是一种无机保温材料，属于性能非常优秀的节能保温材料，完全符合国家倡性能非常优秀的节能保温材料，完全符合国家倡导的保温、环保、节能要求。是集节能、环保、导的保温、环保、节能要求。是集节能、环保、绿色、经济为一体的保温隔热材料。绿色、经济为一体的保温隔热材料。Company LCompany LCompany Logo传统保温材料的缺点传统保温材料的缺点1珍珠岩、蛭石等珍珠岩、蛭石等颗粒材料，当受颗粒材料，当受到外力作用和温到外力作用和温度变化时易下沉，度变化时易下沉，上部留有空隙，上部留有空隙，密封性差密封性差2岩棉、矿

16、渣棉等岩棉、矿渣棉等制品，由于纤维制品，由于纤维材料抗压强度低，材料抗压强度低，使用一段时间会使用一段时间会引起上部纤维与引起上部纤维与管道脱壳，形成管道脱壳，形成热桥，热量损失热桥，热量损失大大3传统保温材料保传统保温材料保温层厚、重量大、温层厚、重量大、大型设备需增设大型设备需增设台阶、挂钉、支台阶、挂钉、支架，外表积也大，架，外表积也大，热损失大热损失大Company LCompany Logo复合硅酸盐材料的性能特点复合硅酸盐材料的性能特点可塑性强，受热膨胀小，包铁皮不会有拉裂、凹凸可塑性强，受热膨胀小，包铁皮不会有拉裂、凹凸高强度、防潮、隔热、绝冷、坚固耐用高强度、防潮、隔热、绝冷、

17、坚固耐用使用寿命长，是传统保温材料的使用寿命长，是传统保温材料的3倍倍导热系数低，温度范围广导热系数低，温度范围广施工简便，综合造价低施工简便，综合造价低质地柔软、密度低、无毒、无味、无腐蚀、无污染质地柔软、密度低、无毒、无味、无腐蚀、无污染Company LCompany Logo二蒸汽换热系统改进方案二蒸汽换热系统改进方案浮头式换热器浮头式换热器蒸汽换热系统蒸汽换热系统板壳式换热器板壳式换热器Company LCompany Logo浮头式换热器优缺点比较浮头式换热器优缺点比较浮浮头头式式换换热热器器优点优点浮头式换热器其一浮头式换热器其一端管板与管壳固定，端管板与管壳固定，另一端可以在壳

18、体另一端可以在壳体内自由浮动，成为内自由浮动，成为浮头。当管子受热浮头。当管子受热（或受冷）时，管（或受冷）时，管束连同浮头可以沿束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，壳轴向自由伸缩，壳体和管束对热膨胀体和管束对热膨胀是自由的，故是自由的，故当两当两种介质温差较大时，种介质温差较大时，管束与壳体之间不管束与壳体之间不会产生温差应力，会产生温差应力，即完全消除了温差即完全消除了温差应力应力缺点缺点1.结构复杂，金属结构复杂，金属材料耗量大，成本材料耗量大，成本高（比固定管板高高（比固定管板高20%），），价格较价格较高；高；2.浮头端小盖在操浮头端小盖在操作时作时无法知道泄漏无法知道泄漏情况情况，在运行

19、中发，在运行中发生泄漏，生泄漏，不易检查不易检查处理处理;3.换热效率过低换热效率过低TextTCompany LCompany Logo浮头式换热器结构图浮头式换热器浮头式换热器Company Logo板壳式换热器优点板壳式换热器优点v板壳式换热器是介于管壳式换热器和板式换热器板壳式换热器是介于管壳式换热器和板式换热器的一种结构，它兼顾了二者的优点：的一种结构，它兼顾了二者的优点：v1. 1.以板为传热面，以板为传热面，传热效能好传热效能好。传热系数约为管。传热系数约为管壳式换热器的壳式换热器的2 2倍；倍；v2. 2.结构紧凑，体积小结构紧凑，体积小；v3. 3.耐温、抗压耐温、抗压，最高

20、工作温度可达，最高工作温度可达800800，最高工，最高工作压力达作压力达6.3Mpa;6.3Mpa;v4. 4.扁平流道中流体高速流动，且板面平滑，扁平流道中流体高速流动，且板面平滑，不易不易结垢，板束可拆除，清洗也方便结垢，板束可拆除，清洗也方便。Company LCompany LCompany Logo二蒸汽换热系统改进方案二蒸汽换热系统改进方案Company Logo三、余热回收系统改进方案三、余热回收系统改进方案v吸收式热泵采用工质的吸收循环，把低品吸收式热泵采用工质的吸收循环，把低品味废热提高到高品位，从而实现废热的回味废热提高到高品位，从而实现废热的回收利用，从节能和环保的角度

21、出发，热泵收利用，从节能和环保的角度出发，热泵的开发利用得到了迅速的发展，因节能而的开发利用得到了迅速的发展，因节能而取得了显著的经济效益，已越来越受到人取得了显著的经济效益，已越来越受到人们的重视。制造工艺精细的全套热泵装置们的重视。制造工艺精细的全套热泵装置已经成为一种十分有效的节能系统。已经成为一种十分有效的节能系统。Company LCompany Logov在热泵技术领域，主要有压缩式热泵、第一类吸在热泵技术领域，主要有压缩式热泵、第一类吸收式热泵、第二类吸收式热泵。收式热泵、第二类吸收式热泵。v第二类吸收式热泵需要较高驱动热源而无法利用第二类吸收式热泵需要较高驱动热源而无法利用循环水，