中国炼油企业全局能源和资源优化的方法和途径

中国炼油企业全局能源和资源优化的方法和途径华贲强化传热与过程节能教育部重点实验室华南理工大学天然气利用研究中心2008年4月9日沧州中石化沧州石化分公司炼油节能研讨12/9/20220主要内容一、中国能源和油气资源的形势和任务

二、装置间热出料---从装置节能走向全局能量优化的契机三、炼油企业储运系统的运营优化四、炼油厂低温热利用系统的集成优化五、炼化企业蒸汽动力系统的运营和设计优化六、炼油企业一次能源构成的综合优化七、炼化企业资源和能源的协同优化八、炼油企业管理和操作运行的能量优化九、炼油过程全能量系统综合优化及应用

12/9/2022\[filename].ppt一、中国能源和油气资源的严峻形势

12/9/2022\[filename].ppt1、中国的能源形势

（1）、资源紧缺，不敷需要我国能源资源人均拥有量只有世界平均水平的一半7%50%12/9/202231、中国能源形势严峻：

（2）、能源利用效率低下能源利用效率33.4%（世均43%，发达国52-55%）占工业能耗73％的8个行业33种产品单位能耗平均比世界先进水平高47％（比先进水平多耗用能2.3亿吨标煤/年）建筑物单位面积能耗比发达国家高2-3倍。交通能耗比发达国家高20%以上。12/9/20224中国与世界一次能源消费结构比较（2007年）

能源环境问题严峻世界燃煤的40%12/9/202251、中国能源形势严峻：

（3）、能源环境问题突出

单位：百万吨*百万吨CO2当量温室气体二氧化碳甲烷*氧化亚氮*沙尘黑碳二氧化硫中国30519595388001.1919.95世界总量231726340357030006.63105中国位次211111(引自孙鸿烈院士报告2004年9月北京，中国科技论坛）12/9/202261、中国能源形势严峻：

（3）、能源环境问题突出以煤为主的一次能源结构造成了严重的环境污染。

酸雨率全国40%、广东70%，343个城市中仅1/3达二级空气质量标准；世界污染严重的20城市中国占16个SO2排放量的90%，NOx排放量的60%都来自于燃煤。全国SO2排放总量超过环境承载能力的70%左右。生态破坏造成的经济损失已占GDP的8%。

已严重威胁经济和社会的可持续发展！12/9/202271、中国能源形势严峻：

（4）、资源对外依存度增长过快2006：47%2007：50%12/9/20228中国能源形势2006/2007

GDP为世界5%，能源消费24.6亿吨标煤，占世界15%。2007年能耗26.5亿吨标煤，年增7.8%钢铁、煤炭、水泥年消费占世界的25%、30%和50%

1980-2004，能源消耗年增长4.6％，是世界增长率3倍。2006年万元GDP能耗1.21tec,未完成降4%的任务。

事关国家战略安全，经济社会可持续发展！12/9/20229能源低效消消耗燃煤为为主依赖外外界环境生态破破坏环境污污染资源耗耗竭经济着重GDP结构失失衡粗放性性经济济：高能能耗、、高消消耗、、高污污染、、低效效率无以为为继不可持持续12/8/2022\[filename].ppt能源能源结结构利用效效率环境生态循循环生存条条件经济社会发发展产业结结构平衡、、协调调科学发发展观观，可可持续续发展展，新新型工工业化化道路路，循循环经经济12/8/2022\[filename].ppt中国炼油油企业资资源和能能源的严严峻形势势中国炼油油企业能能源和资资源形势势2007年原油油加工3.4亿亿吨,对对外依依存度50%2010年加工工4--4.2亿吨/年，净增加1亿吨/年（王基铭铭）加工能力力扩充8000万吨/年自产1.8亿吨吨/年，，缺口2.2--2.4亿吨/年（56%））！2004年，石石化工业业耗能2.5亿亿吨，占占全国总总能耗16%。。包括加加工能耗耗和资源源消耗的的节油节节能任重重道远！！12/8/202212中国炼油油企业资资源和能能源的严严峻形势势中国炼油油企业高高效利用用能源的的历史责责任（1）美美国能源源部报告告：美国国工业第第一耗能能大户是是炼油厂厂，要求求炼油厂厂进一步步提高能能源利用用效率：：大联合装装置能量量集成优优化利用用；热电电联供；；加强节节能控制制；用新新型和强强化换热热器、基基本消灭灭污垢；；大型设设备节能能等。目标：炼炼油能耗耗降低10%，，高耗能能装置降降低20%，原原油利用用率接近近100%（2）国国家十一一五节能能规划要要求：工业热电电联产节节能：1100万kW,节能能2200万吨吨标煤/年能量系统优优化技术运运用：降低低能耗10—15%；炼油工业单单位能耗降降低15--20%；(3)炼炼油耗能多多为石油加加工副产品品，节约意意义重大12/8/202213炼油企业能能量综合的的多维优化化—思维拓拓展空间维：1、从一个个装装置到炼油油厂全局系系统2、从单纯纯考虑能量量利用到资资源与能源源的协同优优化（油气气化一体化化，再加上上煤）3、从炼油油企业自身身到周边地地区、企业业（循环经经济园区））时间维:1、从给定定工况改造造到变化条条件下的运运行优化2、从现状到3—5年内原料料、产品、、规模、类类型的发展展12/8/202214时间维的重重要性:我国和其他他国家发展展炼油、石石化的途径径2—3年内原料料、产品、、装置组成成、规模变变化对能量量系统优化化至为关键键新建装置与与原有能量量系统的集集成优化是是节能降耗耗最经济有有效的途径径（大型化化、联合装装置、低温温热利用、、蒸汽动力力及公用工工程系统优优化）！沧州炼油面面临极好的的机遇：5个项目已已经或即将将批准。200912/8/2022157、当前中中国炼油企企业的节能能潜力在多年重视视装置节能能、取得一一定成果的的基础上：：1、、上上、、下下游游装装置置间间热热出出料料、、热热联联合合2、、储储运运及及辅辅助助系系统统用用能能优优化化3、、低低温温热热在在大大系系统统范范围围内内优优化化、、综综合合利利用用4、、蒸蒸汽汽动动力力系系统统的的节节能能改改进进5、、运运行行与与管管理理的的节节能能改改进进6、、资资源源与与能能源源的的协协同同优优化化普遍遍性性及及其其原原因因分分析析节能能潜潜力力估估计计：：能能耗耗降降低低15-20%12/8/202216二、、装装置置间间热热出出料料-------从装装置置节节能能走走向向全全局局能能量量综综合合优优化化的的契契机机12/8/202217上、、下下游游装装置置间间热热出出料料的的节节能能原原理理中间间物物流流重重复复的的冷冷却却——加加热热是是有有效效能能（（佣佣））的的损损耗耗两个个传传热热过过程程、、两两个个HEN、、两两套套设设备备高温温物物流流的的热热能能两两次次传传递递变变成成低低温温增加加了了一一次次能能源源消消耗耗、、和和冷冷却却负负荷荷热出出料料：：避避免免！！12/8/202218渣油油与与原原油油换换热热网网络络3个个出出料料温温度度选选择择：：164C，，220C，，252C渣油油12/8/202219某炼厂厂的上上、下下游装装置的的T-H图图12/8/202220某炼油油厂上上、下下游装装置εε-Q分析析图12/8/202221减二减减三换换热流流程（（与加加氢处处理进进料的的关系系）此二换换热器器用于于脱前前换热热120℃左右右，可用其其他热热源取取代减二减三A常减压压加氢处处理缓冲罐罐（哈尔尔滨SEI设计计62℃）12/8/2022\[filename].ppt加氢处处理装装置换换热流流程362C自分分馏塔塔来减二减减三进进料预热热进缓冲冲罐分馏塔塔进料料预热热进缓冲冲罐A置换出出来279--170℃℃热流流，何何用？？12/8/20222312/8/202224提高热出出料温度度后两个个HEN优化重重组方方向和效效益的选选择上游装置置ＨＥＮ缺少热源源：１、进一一步优化化传热温温差--⊿Topt优化化原理，，能源与与设备比比价的变变化趋势势。2、换热热网络再再匹配：：原来冷冷却的热热流利用用（如塔塔顶）3、减少少发生低低压蒸汽汽，用于于换热３、热联联合-自自下游装装置取热热，达到到同样的的热回收收效果12/8/202225热出料后后上游装装置热源补充充方案举举例12/8/202226热进料促促使下游游装置能能量优化化进一步步深入下游装置置：１、热进进料迫使使HEN重组２、创造造了能量量的工艺艺利用环环节优化化改进的的机会（（反应、、分馏））。论据据：原原来不优优化、现现在经济济条件改改变了。。例：分分馏塔回回流取热热优化，，回流量量与抽出出/返塔塔温差优优化3、优优化后的的新HEN冷冷、热热流优化化匹配：：（1）节节省加热热炉燃料料（2）高高温热同同外装置置联合（3）低低温热纳纳入大系系统优化化利用12/8/202227汽柴油加氢氢原流程60℃12/8/2022\[filename].ppt汽柴油加氢氢改造后流流程分馏塔顶油油气预热低分油油进分馏塔温温度提高36℃，140℃℃加热炉负荷荷降低⊿T减小小，面积增增加增加，换热热前注水顺序互换低温热输出出Ec:11.712/8/202229热进料促使使下游装置置能量优化化进一步深深入下游装置：：能量的工艺艺利用环节节优化改进进实例：1、分馏塔塔回流取热热优化：FCC一中中/顶循取取热比例优优化2、回流量量与抽出/返塔温差差优化：FCC顶循循原150----返返塔40℃；优化后后150----返塔塔90℃，3、全塔塔模拟优化化回流比降降低，再沸沸器供热降降低1/34、增设中中间再沸器器，利用低低品位余热热12/8/202230某厂十一五五节能规划划中热供料料措施内容容（1）减压压渣油热出出料供焦化化，由172℃升高高到205℃。（2）减二二线蜡油热热出料供催化，由158℃升高到到177℃℃（3）减三三线蜡油热热出料供催化，由164℃升高到到232℃℃（4）焦化化蜡油热出出料供催化，由90℃升高到到193℃℃。（5）焦化化柴油热出出料供加氢氢，由50℃升高到到100℃℃。（6）焦化化汽油热出出料供加氢氢，由40℃升高到到100℃℃。（7）催化化柴油热出出料供加氢氢，由50℃升高到到100℃℃。（8）脱沥沥青油热出出料供催化，由120℃升高到到240℃℃。（9）常三三线直馏柴柴油热出料料供加氢，，由50℃℃升高到100℃。。（10）催催化汽油油热出料至至汽油加氢氢，由40℃升高到到100℃℃。12/8/202231热供供料料改改进进措措施施的的龙龙头头作作用用和和挑挑战战：：（1））上上、、下下游游两两个个装装置置HEN优优化化，，推推动动全全面面优优化化（2））促促进进工工艺艺物物流流热热跨跨装装置置联联合合，，节节省省加加热热炉炉燃燃料料（3））中中间间产产品品冷冷却却负负荷荷大大大大减减小小，，节节省省CW（4）中中间罐容容大大减减小，省省维温热热、泵功功、占地地、资金金（5）改改变低温温热源既既有格局局，温位位提高（6）低低温热大大系统利利用，节节汽；改改变蒸汽汽动力系系统格局局挑战：(1)装装置置间关联联更加紧紧密，操操作控制制要求提提高(2)要要求求充分的的辅助设设施保障障系统的的可靠性性（3）要要求操作作和技术术人员深深刻了解解，提高高应急处处理能力力12/8/202232三、炼油油厂储运运系统的的运营优优化12/8/2022331、储运运系统优化化的三原则则：原则一：储量最小化化（原油、、中间罐、、成品罐））1）、热联联合创造条条件砍掉大大部分中间间罐；留运运营储备，，正常缓冲冲。2）、原油油最小储量量——省流流动资金，，免维温3）、在线线调和节省省成品油调调和倒罐节省流动资资金、罐投投资、热耗耗、泵功耗耗、管理人人员12/8/202234某炼厂原油油罐区储量量最小化的节能和经经济效益：：储存量下降降6万吨。。维温蒸汽汽将下降2.0t/h，效益益155万万元/年。。减少流动资资金占用1.8亿元元/年，节节约利息1260万万元。总经经济效益1415万万元/年。。能耗降低低0.26kgEO/t。沧炼原油正常储储量已低至至6万吨（（其中5万万吨6个罐罐的罐底油油）减少运行罐罐个数，减减少罐底油积压压的流动资资金，有潜潜力。12/8/202235原则二：储储运参数最最优化---最小维维热温负荷荷：（1）必要要储存时间间;（2））适当提高高进罐温度度t1;（（3）最低低容许储存存温度t2;（4）合理的的良好保温温例1：大庆庆原油哈尔尔滨管输末末站，46℃，冷滤点点33℃℃，冬季散散热温降1℃。10天之内内无须维温温加热。例2：某炼炼油厂管输输来油18℃，加加热到25--35℃；1000万万吨/年厂厂耗汽冬30t/h，夏15t/h多例3、运行行策略：停停留？脱水水？活罐？？----要不要加热热脱水？（某厂1993年上上了均匀抽抽出器；长长江沿岸厂厂：活罐））例4、抚顺顺外输柴油油的故事。。12/8/202236沧炼原油储运运参数优化---最小维维热温负荷：：目前：来油15--20℃，加热切水水；保持≤2%改进：在电脱脱盐优化操作作基础上，泵前一级注水水+原油带水水，控制≤5%保持进装置原原油低温，脱脱前HEN利利用初、常顶顶冷凝热需要：优化大大管理----生产运行行部集成一部部和油品一车车间群体智慧慧，系统抓好好一条龙优化化操作。预期目标：省省流动资金，，省加热蒸气气、省冷却水水、省操作工工作量12/8/202237原则三：选择择适宜的加热热方式1、盘管—蒸蒸汽改热媒水水（⊿T降低较较多，注意热热负荷）2、进罐管线线上：热媒水水/管壳式换换热器（兰炼，2006）（K成倍增加加，改变操作作）3、出罐口、、泵入口：抽抽吸式加热器器（蒸汽或热热媒水）（保证送油黏度度要求，间歇歇操作）储运节能潜力力巨大1、降低工艺艺总用能2、回收大量量低温热（很很好的热阱））3、节省泵功功耗12/8/202238四、炼油厂低低温热利用系系统的集成优优化12/8/2022391、、对对““低低温温热热资资源源””认认识识的的片片面面性性2、、““低低温温热热利利用用””对对策策：：分分散散、、随随机机3、、低低温温热热降降质质利利用用4、、热热媒媒水水系系统统耗耗功功费费热热5、、对对变变化化条条件件适适应应性性差差I、、当当前前炼炼油油厂厂低低温温热热利利用用现现状状和和问问题题12/8/2022\[filename].ppt图1典典型型的的当当前前低低温温热热利利用用系系统统图图12/8/202241当前低温热热利用系统统的佣分析析图12/8/202242炼油厂低温温热利用系系统优化技技术简介12/8/2022432、充分分利用好低低温热源和和低温热阱阱热阱：各种低温温装置再再沸器用用热、进进料预热热，储运维维温伴热热、工艺用热热水，采暖水水、生活活热水，，锅炉除氧氧水、除除盐水、、原水，干燥空空气、空空调新风风热源各种不适适合在装装置内部部利用的的工艺物物流余热热，产品冷却却热～100℃℃---60-40℃℃加热炉、、锅炉烟烟气余热热，凝汽透平平冷凝潜潜热～40--70℃℃12/8/2022443、自适适应的低低温热利利用系统统流程图图缓冲罐（密闭）补水泵1补水加热器回水冷却器泵2装置（热源）热阱12/8/202245图低低温热利利用大系系统优化化匹配原原理图12/8/202246某石化厂厂地温热热系统热热热媒水水匹配T-Q图图示改造前现有换热热器局限限的结果果不受换热热器局限限的结果果12/8/2022\[filename].ppt用例：XX炼炼化低温温热利用用系统不停工改改进，2007改串联，，温度对对口，梯梯级利用用热源、热热阱两个个网络优优化（大大部分只只能改管管线）关键：如如何提高高换热器器的能力力？目标：扩扩大1.5倍----3400万大大卡/时时能耗降低低5个单单位十一五改改造目标标（2010））：低温温热+热热出料为为契机的的热联合合，15单位12/8/202248图1典典型的的当前低低温热利利用系统统图12/8/202249XX石化2007年低温温热梯级利用用系统流程图图（部分）12/8/202250XX石化2007年低温温热梯级利用用系统佣分析析图12/8/202251当前低温热利利用系统的佣佣分析图12/8/20225212/8/202253用例：：大庆庆炼化化低温温热利利用系系统变化热热阱：：罐区区维温温伴热热（冬冬多夏夏少））厂房采采暖（（冬有有夏无无）干燥空空气预预热（（冬-30℃℃夏+30℃℃）流程安安排策策略：：按温温位串串联实际运运行：：冬季季回水水30-40℃℃投资5千万万元，，约3年回回节约燃燃料油油2-3t/h及及蒸蒸汽12/8/202254某厂节节能规规划低低温热热大系统统利用用建议议流程程回水53℃来水120℃12/8/202255五、炼炼化企企业蒸蒸汽动动力系系统的的优化化运营营和设设计12/8/202256特点：1）、分散的多用用户、多产产汽点，多多燃料来源源，多压力力等级2）、多工工况变化（（季节、加加工量、生生产方案、、市场价格格）3）、保证证工艺系统统需求，对对能耗、加加工费有较较大影响1、石化企企业蒸汽动动力系统的的特点和问问题12/8/202257炼油厂蒸汽汽动力存在在的问题和和潜力：1）、锅炉炉、汽轮机机容量小、、参数低且且陈旧；2)、配合全厂厂扩产而陆陆续增建，，缺乏全全面规划3）、按照照固定工况况设计，不不能适应在在变化工况况下保持功功热联产效效率要求表现：夏季低压蒸蒸汽放空冬季中压蒸蒸汽减温减减压4）、相当当大一部分分烧渣油或或炼厂气，，浪费资源源潜力：目前我国炼炼油厂节能能潜力的1/3左右右12/8/202258工艺余热发发生蒸汽节节能途径的的再思考余热大量发发汽并入管管网，看起起来合理，，但隐含着着问题1、某某280℃--250℃℃工艺物流流，只能发发生1.1Mpa级的饱饱和蒸汽,相当于一台低压锅锅炉。用做临近某某分馏塔220℃--250℃再沸器器热源，节省下来来原再沸炉炉燃料，相相当于停一一台低压锅锅炉。2、200-150℃工艺艺物流的余余热发生蒸蒸汽0.3MPa，，通过热媒媒水（130--180℃℃）利用，，温位高～20℃能效高～20%。12/8/202259需要柔性的的蒸汽动力力系统目前系统按按照给定的的工况设计计的。然而而市场要求求生产方案案调整，导导致装置的的负荷率和和开工率改改变，相应应地会改变变汽、电需需求。缺乏乏柔性的系系统为了满满足汽、电电量的需求求，往往不不得不牺牲牲能质的效效率（1）蒸汽的减温温减压----能量量并没有损损失，但品品质降低，，即损失了了本来可以以在背压透透平中获得得的功；（（2）低压压蒸汽放空空。柔性设计的的系统则可以通过过设置抽汽——凝汽机组组、不同能能源的备用用机组等多多种应变手手段使得在满足汽、电电量的需求求的同时，，仍最大限限度地保持持高的佣效效率。12/8/20226012/8/202261运行营销(“供应链链管理”)运行汽电需求变变化、设备开停及及负荷调整、离线线优化营销外部能源采采购、外输输销售、贮贮存

优化化策略集成的ERP定常生产(“管控一体化”)控制DCS、APC

监控仿真

故障诊断

安全环保管理成本核算、人事、设备质量、

安全、环保

集成信息系统再生产(“生命周周期”)设计扩产

设备备更新热电联产能能量集成成决策市场预测分分析

投资资效益评估估需求变化预预测集成的设计计硬件技术系统软件技术系统蒸汽动力系系统集成建建模12/8/202262锅炉、、汽轮轮机开开、停停及负负荷优优化、、购买买蒸汽汽量优优化等等管网压压降、、温降降计算算生产过过程对对蒸汽汽、驱驱动功功、电电力、、的需需求,瓦瓦斯的的产、、用平平衡数数据结束YN考虑压压降、、温降降后对对蒸汽汽需求求量修修正蒸汽动动力系系统运运行层层次优优化求求解框框图12/8/202263开始始锅炉炉、、汽汽轮轮机机开开、、停停及及负负荷荷优优化化、、购购买买蒸蒸汽汽量量优优化化管网网压压降降、、温温降降计计算算蒸汽汽、、驱驱动动功功、、电电力力、、需需求求、、瓦瓦斯斯的的排排放放量量等等结束束YN考虑虑压压降降、、温温降降后后修修正正蒸蒸汽汽需需求求量量的的设计计层层次次优优化化求求解解框框图图有最最优优解解Y运行性能评价：基准蒸汽价格Y系统统优优化化改改造造专家家系系统统投资资－－效效益益评评价价NN12/8/202264蒸汽汽动动力力系系统统优优化化运运行行软软件件SPSOpti功能能系统统运运行行状状态态监监测测和和模模拟拟分分析析系统统的的设设备备、、管管道道及及仪仪表表的的故故障障诊诊断断适应应蒸蒸汽汽动动力力需需求求变变化化的的优优化化运运行行计计划划系统统运运行行的的优优化化调调度度满足足工工艺艺装装置置改改扩扩建建蒸蒸汽汽需需求求变变化化的的蒸蒸汽汽动动力力系系统统改改造造优优化化设设计计12/8/202265蒸汽汽动动力力系系统统优优化化运运营营内内容容锅炉炉、、汽汽轮轮机机开开、、停停、、负负荷荷率率不同同负负荷荷分分配配条条件件下下管管网网运运行行方方案案的的优优化化调调度度外购购还还是是外外卖卖蒸蒸汽汽？？电电的的自自给给率率多多少少？？锅炉炉燃燃料料一一次次能能源源的的选选择择季节节变变换换时时的的系系统统运运行行方方案案因产产品品变变化化、、装装置置开开、、停停，，汽汽电电负负荷荷大大变变化化的的应应对对12/8/202266蒸汽汽动动力力系系统统优优化化运运营营软软件件SPSOpti界界面面12/8/202267某工况下下应用SPSOpti优化结结果对比比运行锅炉负荷t/h运行汽轮机进汽量t/h发电量kW减温器进汽t/h总费用万￥/h当前运行5＃901＃623800171.536＃922＃643900次优解运行余量50t/h1＃551＃905784101.473＃162＃4225835＃110最优解1＃511＃905784101.295＃1302＃423444当前方案案中两台锅锅炉均在在非经济济负荷附附近运行行，费用用最高.次优方案案考虑了50t/h的调调节余量量，费用用较高，，但柔性性较大；；最优方案案使锅炉产产汽和汽汽轮机进进汽分配配最优，，减温减减压器进进汽量减减少，降降低了费费用。12/8/202268应用于某某千万吨吨/年炼炼油厂蒸蒸汽动力力系统设设计方案案改进要点点:1、、充分热热电联产产,2、、提高系系统柔性性结果与原原方案的的经济性性对比

原方案SCUT方案燃料量（t/h）11.97711.976发电量（kW）62804100473总费用（万$/a）7619.16849.4增加投资资843万$,回回收期期:0.9年年12/8/202269原始设计计流程图图12/8/202270改进流程程图12/8/202271以热出料料为切入入点，以以新技术术经济条条件下的的最优传传热温差差为尺度度，带动动上、下下游装置置换热网网络的协协同优化化。向上减少少加热炉炉负荷，，节省燃燃料；向向下提供供低温热热利用热热媒水系系统热源源；优化化辅助系系统用能能，节省省大量蒸蒸汽。在新的一一次能源源结构和和大系统统格局下下，和新新的气、、电负荷荷基础上上改构建建柔性的的、高度度功热联联产的蒸蒸汽动力力系统正在进行行的案例例有可能能降低炼炼油能耗耗20%左右。。热出料--低温温热利用用—蒸汽汽动力系系统综合合改进潜潜力12/8/202272六、炼油企业业一次能能源构成成的综合合优化12/8/202273优化调整能耗耗结构：中国炼油企业业一次能源构构成的演变80年代前，，副产渣油和和外部供电为为主要一次能能源；典型配配置：3台120t/h中压锅炉，，2×12MW抽凝凝机组。二次加工装置置快速发展，，炼厂气和焦焦碳在能耗构构成中的比例例大大增加。。但不少还是是用中压锅炉烧烧炼厂气和部部分渣油来发发电产蒸汽，，总的能源的的转换效率提提高不大国外80年代代起采用燃机机—锅炉/加加热炉热电联联产，国内无无渣油能卖3700元/吨吨，干气3000元/吨吨的时候，还还烧吗？12/8/202274优化调整能耗耗结构：■在能量优化前提下，最高效、最洁洁净地利用氢氢转移加工过过程中形成的的焦炭，使其有与天然然气和煤相同同的使用价值值可能性：FCC焦碳燃烧烧特殊工艺，，CFB炉………■其它的“一、、二次”加工工产物(包括括炼厂气、油油浆、渣油)都尽可能最经济地转化化为车用燃料料和化学品■改变一切切自给自足观观点，在所在地区规划划能量大系统统联合优化：：汽、电电、热与邻近近企业联合（包括买入和和售出）；■发挥炼油厂厂热电比的优优势，高效利用便宜宜的煤和天然然气12/8/202275天然气在中国国一次能源格格局中的地位位国家能源结构构调整,大力力发展天然气气的战略不可可动摇这是环境状况况和可持续发发展的要求天然气在一次次能源中：2010---6%，2020—12%，达到到２.２亿吨吨油当量／年年；２０３００－２０５００！世界能源格局局：天然气总比石石油价格低，，2050：：超过石油，，成为最多的的一次能源（（包括CBM）12/8/202276三、、中中国国天天然然气气发发展展趋趋势势1、、天天然然气气储储量量仍仍将将大大幅幅度度增增长长12/8/2022772、、天天然然气气产产量量未未来来仍仍将将快快速速增增长长12/8/202278天然然气气在在炼炼油油企企业业一一次次能能源源中中的的地地位位替代代加加热热炉炉燃燃料料和和部部分分锅锅炉炉燃燃料料（渣渣油油和和干干气气））制氢氢原原料料（顶顶替替出出C2-C6轻轻烃烃和和渣渣油油做做化化工工原原料料））炼油油和和石石油油化化学学工工业业是是天天然然气气最最大大的的工工业业市市场场中国炼炼油量量近期期4亿亿吨/年，，沿海海和油油气田田附近近的炼炼油厂厂部分分替代代烧掉掉的重重油和和炼厂厂气中中可用用的乙乙烯和和制氢氢原料料，至少约约需2000万万吨/年天天然气气经济合合理12/8/202279煤炭已已经进进入石石油化化工企企业一一次能能源之之列水煤浆浆、CFB锅炉炉、超超临界界机组组—蒸蒸汽动动力系系统燃燃料煤富氧氧气化化制合合成气气----煤洁洁净利利用的的最优优途径径煤气（（液））化----新新的突突破（（合成成气——甲醇醇--DME)合成气气变换换------煤制制氢：：炼油油厂新新的选选择碳沉积积（CO2回注油油田):环环境境约束束日益益增强强环保和和高效效优势势-----有有可能能成为为煤的的首选选用户户12/8/202280中国能源资资源形势决决定炼油厂厂能源结构构的大趋势势中国的炼油油企业不能能停留消耗耗自己的炼炼油产品的的思维定势势中。炼油油加工的副副产品，包包括氢气，，乙烷，渣渣油甚至油油浆，都可可以通过进进一步加工工提供化工工原料；只有催化焦焦炭等必须须在本装置置内烧掉，，不足的一一次能源必必须依靠外外部的能源源（煤、天天然气、附附近发电厂厂的中低压压抽汽、网网电）。在循环经济济的思想指指导下进行行能源利用用大系统集集成和优化化，这是中国炼炼油企业能能源结构变变化的大趋趋势。一切切由计划经经济、部门门分割、行行政干预所所造成的低低效、孤立立地使用和和浪费资源源和能源的的传统机制制和习惯，，都将不能能阻碍这一一趋势的发发展！12/8/202281炼油企业能能源构成的的超结构模模型和计算算机辅助决决策系统煤纯氧气化化、变换—H212/8/202282沧州炼油的的潜力干气—中压压锅炉—凝凝汽发电的的经济评价价某厂实例：：发电单耗耗400geo/kWh,2500kWh/t干干气，发电电的燃料成成本1.2元/kWh!给出的建议议：1、4000元元/t卖给给煤气公司司

2、分分离乙烷、、乙烯、氢氢气渣油能卖3700元元/吨，干干气3000元/吨吨的时候，，还烧吗？？12/8/202283七、炼化企业能能源和资源源的协同优优化12/8/2022841、中国炼炼油企业能能源和资源源协同优化化的挑战产品和环境境保护的约约束对炼油油厂的影响响大气污染日日趋严重要要求加速油油品质量升升级：北京京2008奥运会要要达到欧洲洲4号标准准。有条件的炼炼油厂采用用天然气，，开拓下游游市场，通过高效利利用天然气气来提高能能源利用效效率油气资源综综合利用：：能比煤和天天然气更容容易转化为为发动机燃燃料和化工工原料的炼炼油加工产产物，都不不该烧。12/8/202285（1））炼油油企业业的副副产渣渣油和和油浆浆优化化利用用（DC？？DA？））。（2））炼厂厂气资资源必必须优优化利利用。。中国石石化工工业龙龙头企企业乙乙烯工工业90％％原料料是石石脑油油、煤煤油、、柴油油、加加氢尾尾油，，乙烯烯的成成本560美元元/吨吨。（（美美国乙乙烯的的70％用用轻烃烃原料料）与此同同时，，炼厂厂气中中大量量的乙乙烷、、乙烯烯被作作为燃燃料烧烧掉。。某500万万吨/年炼炼油厂厂分离离4万万吨/年乙乙烯、、3万吨吨/年年乙烷烷的投投资2亿亿元。。年效效益1亿亿元元。（3））烃类类化工工原料料商品品化问问题乙烯、、丙烷烷国际际市场场已经经形成成，国国内-162℃的LNG罐箱箱运输输距离离也已已达4000公公里。。乙烷烷沸点点-110℃℃，只只要油油价高高企，，就有有利润润空间间。兰化在在技术术上已已经走走在前前面，，进一一步全全面挖挖潜提提高效效益。。2、中中国炼炼油企企业能能源和和资源源协同同优化化对策策12/8/202286表炼炼厂厂气气的的含含氢氢浓浓度度典型的氢气来源压力/Mpa含氢体积浓度/%催化重整富气1.3~3.080~90加氢裂化高压弛放气4.0~14.060~85加氢精制高压弛放气1.5~5.065~85加氢低压弛放气-0.745.5催化裂化干气0.730.65催化裂化/延迟焦化0.5~1.515~30中变气2.470（4））炼炼厂厂气气中中的的氢氢气气应应当当分分离离回回收收2、、中中国国炼炼油油企企业业能能源源和和资资源源协协同同优优化化对对策策12/8/2022872、、中中国国炼炼油油企企业业能能源源和和资资源源协协同同优优化化对对策策12/8/202288CO焚焚烧烧炉炉——烟烟机机——余余热热锅锅炉炉系系统统的的改改进进CO燃烧器补充空气进料压缩机排烟反应产物提升管反应器密相床旋风分离器再生器催化剂循环管

FCC焦炭燃烧能量转换联产技术空气W发电机烟气透平CO焚焚烧烧炉炉12/8/202289用GSA方方法配置能能源/化化工行业业的资源源与能源源:“炼化一一体化””还是““能源化化工一体体化”“炼化一一体化””的典型型配置是是1000万吨吨/年炼炼油厂提提供石脑脑油、部部分煤油油、柴油油和加氢氢尾油给给一个80--100万吨/年的乙乙烯厂做做裂解料料；80～90％是重重质原料料。是石油下游游经济。。新的思维维：化石石燃料（（油气煤煤）+再再生能源源------燃料+化工原原料总体体协调优优化。12/8/202290DMELPG煤化工原料料富氧气气化化CO+H2H2交通燃料料炼油油厂厂石油汽柴油C2+及及凝析油基本石油油化工L/CNG发电厂/CHPDES/CCHP工业/民民用天然气、、CBM、、BIOG中国能源源、资源源化工一一体化路路线探讨讨12/8/202291DMELPG煤化工原原料富氧氧气气化化CO+H2H2交通燃燃料炼油油厂厂石油汽柴油油C2+及凝析油油基本石石油化化工L/CNG发电厂厂/CHPDES/CCHP工业/民用天然气、CBM、BIOG中国能能源、、资源源化工工一体体化路路线探探讨12/8/202292DMELPG煤化工富氧氧气气化化CO+H2H2交通燃燃料炼油油厂厂石油汽柴油油凝析油油基本化化工L/CNG发电电厂厂DES/CCHP工业/民用天然气、CBM、BIOG中国能能源、、资源源化工工一体体化路路线探探讨12/8/202293（2）某大型型炼油厂资源源/能源结构构优化课题1200万吨吨/年,全加加氢型炼油厂厂现有方案：1、炼厂饱和和轻烃+天然然气制氢14万吨/年；；2、28万万吨/年渣油油+数十万吨吨/年炼厂气气----加加热炉、燃气气轮机、锅炉炉燃料目前形势变化化:1、国国际原油价格格攀升进近3倍,天然气气的价格提高高近2倍。天天然气/煤比比价超过2.—3.0；；2、煤炭供供应有合同保保障，天然气气供应也可以以；3、邻近近地区有热电电联供投资——运营商12/8/202294（2）某大型型炼油厂资源源/能源结构构优化课题在上述条件下下的优化配置置改进原则改用煤产蒸汽汽，年经济效效益数亿元。。改用煤制氢，，比用天然气气节省年费用用10亿元。。工艺装置余热热尽可能通过过加深换热，，顶替加热炉炉燃料。不烧渣油；只只用FCC焦焦炭，和分离离出H2、C2烃以后的的炼厂尾气作作为加热炉燃燃料；不足用用天然气补。。大约用200多万t/a煤，顶替出出100多万万t/a炼厂厂轻烃和重油油和天然气，，前者用作乙乙烯裂解、焦焦化等原料，，年经济效益益应在15亿亿元以上。12/8/2022953、用GSA方法配置石化工工业的资源与与能源:（3）、油气气资源利用的的全方位评价价研究建立模型：现有技术、、技术发展、、技术经济收集数据：技术、经济济、地理、税税收、运输、、资源、环境境….组合合方方案案评评价价体系系、、指指标标、、方方法法开开发发建建立立，，特特别别是是环环境境因因素素的的量量化化反反映映研研究究。。对象象体体系系：大大：：中中国国炼炼油油石石化化，，煤煤、、油油、、气气综综合合优优化化利利用用；；小小：：炼炼油油厂厂、、乙乙烯烯厂厂、、天天然然气气利利用用、、制制氢氢原原料料路路线线、、炼炼厂厂气气利利用用方方案案，，等等等等。。12/8/202296炼化化企企业业油油气气资资源源集集成成优优化化利利用用模模型型示示意意图图用全全方方位位评评价价法法来来配配置置石化化工工业业的的资资源源与与能能源源煤12/8/202297沧炼炼蒸蒸汽汽动动力力系系统统和和一一次次能能源源的的优优化化潜潜力力烧3000多多元元/吨吨的的干干气气中中压压锅锅炉炉凝凝汽汽发发电电不不经经济济所有有干干气气中中的的轻轻烃烃回回收收用用作作化化工工原原料料装置置优优化化和和低低温温热热系系统统利利用用，，降降低低蒸蒸汽汽耗耗量量。。只烧烧甲甲烷烷和和CO，，不不足足补补充充即即将将到到来来的的天天然然气气。。把现现有有CO焚焚烧烧器器改改用用为为备备用用辅辅助助燃燃烧烧室室。。FCC两两器器事事故故紧紧急急停停运运时时立立即即点点火火，，保保持持余余热热锅锅炉炉产产汽汽。。顶出出宝宝贵贵的的1-2小小时时时时间间，，把把备备用用锅锅炉炉开开起起来来。。12/8/202298八、、炼炼油油企企业业管管理理和和操操作作运运行行的的能能量量优优化化12/8/202299(“供应链管理”)决策支持系统定常生产运行营销再生产信息管理系统(“管控一体化”)(“生命周期”)硬件技术系统软件技术系统控制管理投资决策经营管理系统营销设计运行过程系统统综合集集成的功功能层次次模型（（按管理理信息系系统）12/8/20221001、转变变观念、、改进管管理12/8/20221014、操作作运行的的模拟优优化和调调优定义过程程系统操操作调优优的形式式目标函函数能耗费的的佣经经济学函函数式12/8/2022102节能工工作开开展的的推动动力1978年，原原油加加工的的费用用20元/吨吨；能能耗费费用7元/吨。利利税70－80元/吨。节节能的的经济济效益益对企企业影影响不不大。。因此此主要要靠行行政手手段参加WTO后，，加工工费200元/吨，，能耗耗费用用70－80元元/吨吨。净净利润润0——3、、40元/吨。。节能能的效效益十十分重重要。。行政政手段段不再再有效效，需需要某某种激激励机机制1、转转变观观念、、改进进管理理12/8/20221031、转转变观观念、、改进进管理理2、改改进节节能管管理工工作的的组织织机制制：由企业业及下下属职职能部部门主主要负负责人人组成成有决决策权权的节节能小小组“节能能办””少量量专职职人员员是决决策的的执行行者公司总总部也也应当当设立立这样样的有有决策策权的的节能能小组组和相应应的执执行机机构，，作为为运营营中的的一件件大事事来抓抓12/8/20221041、转变变观念、、改进管管理3、建立立节能指指标体系系：根据国内内外炼油油厂的能能耗数据据和国内内各炼油油厂的具具体情况况，经过过科学测测算，初初步建立立系统的的节能指指标体系系。4、建立节节能激励励机制：：在调查研研究基础础上总结结国内的的先进的的、行之之有效的的管理经经验，激激励机制制的成熟熟作法；；进一步步建立以以奖励为为主，完完善的奖奖、惩制制度；促促进节能能、技术术的落实实。12/8/2022105

121压力（Mpa）1.03.52温度（℃）2504503火用,MJ/t865.21235.74能级系数ε0.2940.3705成本价格比例系数11.42825、内部能源源的合理理定价表1基基于火用用经济分分析系的的蒸汽成成本价格格比例系系数作用：鼓鼓励能量量逐级利利用，限限制高能能低用1、转变变观念、、改进管管理12/8/20221061)蒸蒸汽价格格目前的蒸蒸汽价格格不论品品位均价价，或只只差5-10元元/吨，，造成蒸蒸汽降压压使用。。需制定定合理的的定价标标准2)干气气价格内部核算算价格的的随意性性，定价价过低，，促使浪浪费。只只要还在在烧￥3700/t的的渣油，，每少烧烧1t热热值为8000kCal/kg的干干气，就就等于节节约0.8t渣渣油。另一种计计算：考考虑干气气这可回回收的轻轻烃资源源的价值值（扣除除加工费费用）1、转变变观念、、改进管管理--公用工程程的合理理定价12/8/20221072、加强强和完善善基础工工作（1）完善计量量：加强计量量工作的的管理机机构、完完善必要要的计量量仪表的的购置和和校正，，使能耗耗和水耗耗的数据据准确、、可靠；；这是实实施先进进节能、、技术的的必要基基础。12/8/20221082、加强和完完善基础工作作（2）建立定定期、快速能能量核查的方方法体系，解解决企业开展能量量平衡需解决决的共性关键键问题；A、在广泛测测试、典型归归纳、统计分分析的基础上上，建立一种种通过少量的的测试和统计计数据便能够够估算设备和和管线散热损损失的的简捷捷方法，并建建立这种简化化方法的应用用导则。B、在大量实实例检测、统统计、分析、、归纳工作的的基础上，总总结和发现规规律，提炼出出一个耗能介介质（各种燃燃料、蒸汽、、水、电等））消耗数据的的现场统计、、测量、归纳纳和校正的简简捷方法；12/8/20221092、加强和完完善基础工作作（3）建立全厂能源源利用的计算算机信息集成成系统和档案案；▲按照车间、、单位▲按照能量介介质，如燃料料（油、气、、焦、煤）、、电、蒸汽、、水建立平衡（产产、用、购、、销）实时及及历史数据库库▲建立主要设设备、主要装装置、重要系系统（如储运运、蒸汽动力力系统）的能能量档案；（（包括购入、、检修、改造造、更新等变变化事件的相相关能量数据据）12/8/20221102、、加加强强和和完完善善基基础础工工作作（4））培训训技技术术人人员员掌掌握握流流程程模模拟拟软软件件目前前各各个个炼炼油油厂厂都都购购买买了了如如ASPENPLUS、、PRO/II、、HYSIM或或HYSIS等等流流程程模模拟拟软软件件。。但但是是远远未未普普及及应应用用。。这这是是提提高高技技术术人人员员素素质质和和分分析析、、解解决决技技术术问问题题的的得得力力工工具具；；应应该该普普及及培培训训。。12/8/2022111沧炼炼管管理理节节能能降降耗耗有有潜潜力力沧炼炼基基础础工工作作扎扎实实，，管管理理水水平平较较高高；；人人员员精精神神面面貌貌好好。。蕴藏藏着着极极大大的的改改进进和和创创造造、、革革新新积积极极性性举例例：：1、、塔塔顶顶蒸蒸发发空空冷冷改改进进创创新新2、FCC烟机机代主风风机—发发电3、焦化化蜡油热热出料的的实现4、加氢氢原料热热出料的的实现12/8/20221123、挖掘掘通过优优化运行行和管理理的巨大大节能潜潜力（1）、、改进和和优化炼炼油厂计计划、调调度节能能制订计划划和调度度操作不不仅要以以节约原原料、增增加产值值和销售售收入为为目标，，而且必必须以节节能、降降耗为目目标。计划排产产与能量量综合的的软件集集成。12/8/20221133、挖掘掘通过优优化运行行和管理理的巨大大节能潜潜力（2）操操作、管管理节能能潜力的的由来A、在产产品品种种、加工工量不变变条件下下操作参数数偏离设设计的优优化量设计值本本身不是是优化的的技术经济济条件不不断变化化通过模拟拟，结合合经验发发现和判判断问题题所在采取管理理、操作作控制措措施调优优12/8/2022114B、、实实际际运运行行条条件件远远离离设设计计工工况况■大大幅幅度度改改变变的的多多周周期期工工况况运运行行■安安全全保保障障底底线线与与节节能能效效益益协协调调■计计划划调调度度的的经经验验性性，，缺缺乏乏科科学学性性■系系统统观观念念、、技技术术经经济济观观念念、、市市场场观观念念薄薄弱弱■管管理理科科学学观观念念滞滞后后、、行行政政手手段段习习惯惯势势力力3、、挖挖掘掘通通过过优优化化运运行行和和管管理理的的巨巨大大节节能能潜潜力力12/8/2022115A、、分分馏馏塔塔在在模模拟拟基基础础上上的的优优化化运运行行中段段取取热热比比例例优优化化，，过汽汽化化率率优优化化，，回流流泵泵流流量量和和出出入入塔塔温温差差的的优优化化，，汽提提蒸蒸汽汽量量随随变变化化工工况况的的用用量量优优化化，，汽提提蒸蒸汽汽分分配配比比优优化化；；抽出出口口位位置置优优选选。。3、、挖挖掘掘通通过过优优化化运运行行和和管管理理的的巨巨大大节节能能潜潜力力（3））、、操操作作运运行行优优化化节节能能措措施施12/8/2022116过程程系系统统操操作作调调优优的的步步骤骤数据据采采集集和和校校验验：：DCS、、公公用用工工程程、、经经济济条条件件物料料流流程程模模拟拟能量量流流程程模模拟拟，，进进行行能能、、佣佣分分析析与与佣佣经经济济分分析析以步步骤骤3、、4为为基基础础，，确确立立佣佣经经济济协协调调变变量量的的具具体体模模型型和和操操作作调调优优目目标标函函数数12/8/2022117实例例一一:催催化化分分馏馏塔塔吹吹汽汽及及各各段段取取热热操操作作调调优优方案吹汽量t/h柴油t/h粗汽油t/h各段取热GJ/h顶循/一中/二中/油浆增效总量塔底柴油汽提万元/年02.551.11.4539.9773.3538.33/45.98/0.0418/44.73基准0 基准0013.02.01.040.1773.3728.17/45.98/0.0418/57.27150 -18533523.52.51.040.3373.4828.42/45.98/0.0418/57.27320 -14552534.03.01.040.5673.5828.72/45.98/0.0418/57.27560 -10366344.53.51.040.6673.6329.00/45.98/0.0418/57.27610 -4765712/8/2022118实例例二二:脱脱丙丙烷烷塔塔塔塔底底产产品品丙丙稀稀含含量量与与塔塔操操作作回回流流比比的的优优化化决策变量塔底丙稀含量％所需回流比R精丙稀销售收入增加万元/年脱丙烷塔能耗费用增加万元/年总效益万元/年11.73基准0基准000.11.76402.537.50.0641.7941.64.037.60.051.8141.65.036.612/8/2022119实例二:脱丙烷烷塔进料料组成波波动引起起的回流流比和丙丙稀损失失率的权权衡进