国内外能耗计算方法及实例对比(刘灵丽)

国内外能耗计算方法及实例对比2008年10月22日主要内容：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）计算方法介绍案例炼油企业既是能源生产单位，又是能耗较大的企业。前言年份综合能耗能耗占原油加工量的比例千克标油/吨％200076.667.67200179.037.90200278.337.83200376.037.60200473.477.35200568.596.86200666.896.69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62%。前言非维修人工

14%一般性维修9%大修2%2004年操作费用

亚太除日本能耗62%其他可变费用8%税，保险其他固定费用

5%非维修人工

12%一般性维修8%大修2%2006年操作费用

亚太除日本能耗66%其他可变费用8%税，保险其他固定费用

4%前言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。前言国内外炼油能耗计算方法简介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。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。在实际应用中，根据需要，选择合适的指标。国内炼油能耗对比指标实际能耗对比能耗单因耗能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。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。

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。

单位能量因数能耗U的定义为：

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,C2……Cn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(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。序装置名称能耗定额能量系数计算基准备注1常减压蒸馏111对处理量不包括电脱盐。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12常压蒸馏9.50.86对处理量

3电脱盐0.20.018对处理量

4催化裂化

没有或不开吸收稳定，能耗定额减少3.5;有汽油回炼时，能耗定额另增加3

FCC484.36对处理量掺常压渣油20%以下或掺减压渣油10%以下

RFCC555对处理量

DCC807.27对处理量若干气加LPG收率在36%以上，能耗定额另增加5。5延迟焦化252.27对处理量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807.27对重整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

脱重组分塔222对抽提进料

溶剂抽提与回收403.64对抽提进料也适应于FCC回炼油的芳烃抽提

芳烃分离201.82对抽提进料适应于苯塔和甲苯塔，若为苯塔、甲苯塔和二甲苯塔，定额为257制氢

原料同时有气体和轻油时，能耗定额取二者的加权平均

气体1300118.18对氢产量不包括原料消耗

轻油1500136.36对氢产量不包括原料消耗8加氢裂化（1.3-X）34

对处理量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

国外炼油对比能耗计算方法介绍

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: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。关于国外能耗评价指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

Fi—各装置的能量因数

Ct—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。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过能量因数得到反映和调整关于国外能耗评价指标装置名称复杂系数电力蒸汽热量能量原油蒸馏11.01.01.01.0烷基化117.0延迟焦化5.52.0催化裂化63.36.01.13.7加氢裂化616.0加氢处理0.60.6加氢脱硫0.7催化重整2.7减压闪蒸0.9润滑油生产6425.089.08.523.1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

装置名称电力(千瓦时/桶)蒸汽(磅/桶)吸热(千BTU/桶)冷却(加仑/桶)常压装置0.616.3103247常减压0.7119.6125395催化裂化1.9798113650催化重整1.624314426延迟焦化1.234288700加氢裂化9.68.5238--渣油加氢6.039108501溶剂脱沥青1.871551561120制氢1.976198106烷基化4.23523663310异构化2.9171134400(1BTU=0.252千卡，1磅=4.536*10-4吨，1加仑=3.7853*10-3立方米)主要工艺装置公用工程消耗平均值

装置名称平均能耗(103*BTU/桶)能量因数常减压1871.2常压1541.0催化裂化5033.3延迟焦化3962.6加氢精制900.6加氢裂化4042.6渣油加氢2441.6加氢处理950.6烷基化9406.1催化重整4322.8芳烃装置4002.6溶剂脱沥青4072.6润滑油304419.8关于国外能耗评价指标主要工艺装置能量因数

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=1吨标准燃料电力：3000度电=1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。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。如果能耗指数<100%，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。关于国外能耗评价指标装置名称能耗系数(进料%)损耗系数(进料%)常压装置1.90.3减压装置1.80.2铂重整5.60.2柴油加氢2.50.2氧化沥青4.40.5气体处理2.60.3硫磺回收2.512.2润滑油调合1.20.2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

印度信任炼厂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。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0.18×570=102美元，复杂系数的增加量为0.18×5.5=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。

关于国外能耗评价指标全厂复杂系数的计算方法如下：C=∑Ci×Fi+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

Fi为各二次加工装置的进料量占常压装置进料量的百分数。关于国外能耗评价指标装置名称复杂系数装置名称复杂系数常压装置1流化焦化5减压装置2延迟焦化5热裂化3制氢1.2催化裂化5.5溶剂脱沥青5催化重整4溶剂抽提4.5加氢裂化6烷基化9加氢处理3异构化3加氢精制4

关于国外能耗评价指标各主要工艺装置的复杂系数全厂复杂系数平均能耗Mbtu/桶6.05257.06008.06759.076010.0850关于国外能耗评价指标全厂复杂系数和平均能耗的关系从复杂系数方法可以看出：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。

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<430F的转化率等)与装置能耗相关联，制定出标准状况下的能耗基准因数(EnergyGuidelineFactor,EGF)。在标准状况下，装置的关键工艺参数发生变化，能耗基准因数也随着变化。

关于国外能耗评价指标（2）对上述42套工艺装置中的任何一套，均可根据其处理量、开工天数、能耗基准因数等求出有效能耗。（3）装置的实际能耗与有效能耗之比称为基准线(Guideline)。（4）若基准线值为100%，说明装置在有效用能方面达到标准状况；若基准线值大于100%，说明装置在使用能量方面有浪费现象，有待改进；若基准线值低于100%，则说明装置在使用能量方面优于标准状况。

关于国外能耗评价指标优点：能耗对比基准建立在相同的有效用能的基础上，与装置原有的操作状况无关，因而便于对比能耗基准因数(EGF)的大小与装置的工艺条件相关联，也就是说装置操作条件的变化，能反映到基准能耗因数上来缺点：前提条件太多，有些前提条件不一定符合其他情况关于国外能耗评价指标能源密度指数（EII）计算方法介绍能量密度指数（EII）美国所罗门公司与1981年建立的评价能耗水平的指标。起初考虑平均EII＝100考虑了炼油工艺装置的工艺水平、结构、复杂度和利用率不同，对装置能耗产生的影响。能源密度指数就是炼厂实际能耗与按照其装置构成和操作情况计算的标准能耗的比值。2006年的绩效评价对各装置的标准值或者公式进行了较大的改动。因此新老方法相比EII数值变大。各主要装置标准值计算：

（1）常压装置（标准常压蒸馏为例）

如果API>45，85，

如果API<45，15+0.35*D/870*(100-常渣体积收率*0.95+0.67*(闪蒸区温度-93.634*LN闪蒸区压力+233.29)各主要装置标准值计算：

（1）减压装置（标准减压蒸馏为例）

新公式：如果API>45，85，

如果API<45，15+0.35*D/866*(100-减渣体积收率*0.95+0.71*(闪蒸区温度-59.82*LN闪蒸区压力-380.44)各主要装置标准值计算：（1KBTU＝0.0252千克标油）

（1）某常压装置D＝0.857，常渣体积收率＝65.6％，闪蒸区温度＝325，闪蒸区压力＝2242（mmHg）

折算标准＝10.6千克标油/吨

（2）某减压装置D＝0.903，减渣体积收率＝41.8％，闪蒸区温度＝375，闪蒸区压力＝33（mmHg）

折算标准＝11.8千克标油/吨

常减压标准＝18.3千克标油/吨

某常减压为：10.5千克标油/吨各主要装置标准值计算：

（1）减粘

减渣减粘：125（20.6）

常渣减粘：100（16.5）

（2）延迟焦化

旧参数：200（33）各主要装置标准值计算：(所罗门包括常规气分)

蜡油催化：

旧：65+COKE*55

重油催化

旧：35+COKE*55

各主要装置标准值计算：

蜡油催化：焦炭收率5.5％

367.5（64.8）

国内某装置：42千克标油/吨

重油催化：焦炭收率7.5%

447.5(78.5)

国内某装置:55.17千克标油/吨各主要装置标准值计算：加氢裂化

0.6*(VGOdesul+Dieseldesul)+1.6*(VGOToLt+DieselToLt)+0.07*H2Cons

VGOdesul=重蜡油以上产品收率（体积）

VGOToLt＝原料中蜡油含量－重蜡油以上产品收率（也可能＝0）

Dieseldesul＝柴油产率-VGOToLt

DieselToLt=100-VGOdesul-VGOToLt-Dieseldesul

氢耗：单位每桶每立方英尺各主要装置标准值计算：

高压加氢裂化

氢耗：433NM3/M3,反应压力：164.2巴，原料100％蜡油，柴油收率26.5％，重蜡油收率3.6％(重量)

326.4（56.8）

实际能耗：45千克标油/吨

中压加氢裂化：氢耗：200NM3/M3,反应压力：108.8巴，原料100％蜡油，柴油收率36.9％，重蜡油收率38％(重量)

197.7(34.7)

实际能耗35.7千克标油/吨

各主要装置标准值计算：催化重整

连续重整:185+0.27*所有反应器入口和出口温度差

半再生重整:210+0.37*所有反应器入口和出口温度差各主要装置标准值计算：催化重整

连续重整:C5+辛烷值=96,反应器总温差=210

295.7(65.1)+预加氢70(15)

实际:82.9千克标油/吨(范围稍有差距)

半再生重整:C5+辛烷值=93.5,反应器总温差=148

290.6(63.1)+预加氢70(15)

实际能耗81.1千克标油/吨各主要装置标准值计算：柴油加氢

柴油加氢70(13.1)

柴油加氢脱蜡80(15)

柴油Z-SORB90(16.8)各主要装置标准值计算：烷基化

新公式:均为400(90.7)

国内某企业126.5各主要装置标准值计算：MTBE

新公式:400(85.7)

国内某企业98.05各主要装置标准值计算：制氢

石脑油:200(178)

干气:(23030.3-227.27*原料中氢含量(体积比))/(115.15-原料中氢含量)

某装置原料中氢含量39%(V)计算结果186(165.5)

实际能耗202千克标油/千M3

一、常规装置

1、原油常压蒸馏SCU

\API>45,85,15+0.35*D/870*(100-常渣体积收率*0.95+0.67*(闪蒸区温度-93.634*LN闪蒸区压力+703.29-445))轻度常压MCU

\API>45,85,15+0.35*D/870*(100-常渣体积收率*0.95+0.67*(闪蒸区温度-93.634*LN闪蒸区压力+703.29-445))2、减压蒸馏

标准减压装置(VAC)VAC

15+0.35*D/866*((100-常渣体积收率*0.95)+0.71*(闪蒸区温度-89.872*LN闪蒸区压力-234.56-615))重原料减压(HFV)HFV65缓和减压分馏(MVU)MVU50减压闪蒸（VFL)VFL30特大型减压装置(VFR)VFR803、减粘装置

常渣减粘不带SOAKER塔(VAR)VAR100常渣减粘带SOAKER塔(VARS)VARS90减渣减粘不带SOAKER塔(VBF)VBF125减渣减粘带SOAKER塔(VBF)VBFS1104、热裂化

2205、焦化

延迟焦化(DC)DC2006、催化裂化

流化催化裂化(FCC)FCC65+[55*(焦产率Wt%)]中等苛刻度渣油催化裂化（MRCC）MRCC35+[55*(焦产率Wt%)]渣油催化裂化(RCC)RCC0+[55*(焦产率Wt%)]7、加氢裂化

缓和加氢裂化(HMD)HMD0.6*(VGOdesul+Dieseldesul)+1.6*(VGOToLt+DieselToLt)0.07*H2Cons苛刻加氢裂化(HSD)HSD石脑油裂化(HNP)HNP180氢-油法加氢裂化(HOL)HOL350

LC-Fining(LCF)LCF3508、催化重整

半再生(RSR)RSR210+0.37*所有反应器入口和出口温度差循环再生(RCY)RCY175+0.27*所有反应器入口和出口温度差连续再生(RCR)RCR185+0.27*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)HSM(23030.3-227.27*原料中氢含量(体积比))/(115.15-原料中氢含量)石脑油蒸汽转化(HSN)HSN200乙基叔丁基醚ETBEETBE350甲基叔戊基醚TAME（醚产品）TAME400异辛烷isooctene

90013、烷基化（产品）

HF法(AHF)AHF400

H2SO4法(ASA)ASA40016、汽油石脑油加氢处理

C4~C6进料的脱硫C4C695石脑油馏分的脱硫和饱和烯烃CONV70最小烷烃损失下的FCC汽油脱硫GOCT75裂解汽油或石脑油的脱硫PYGD80对汽油中苯进行选择性加氢BSAT85对裂解汽油或石脑油进行选择性加氢和脱硫的组合工艺PYGC100对裂解汽油或石脑油进行选择性加氢PYGS55S－Zorb装置加工的汽油脱硫ZORB70煤油加氢

对煤油或喷气燃料加氢精制CONV60对煤油的选择性脱硫和脱芳ASAT55柴油加氢处理

对柴油和蜡油的选择性加氢和脱芳ASAT65脱除进料中小于95%的硫CONV70脱除进料中95%～99%的硫DHS70脱除进料中大于99%的硫DUS70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MDDW80S－Zorb装置加工的柴油或蜡油进行脱硫ZORB90EII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/当年天数)/{Σ[(装置利用能