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

二0一一年十月

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

2

主要用能优化改进措施

3主要内容

主要技术经济指标

结语

54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2005~2011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石化炼油用能现状分析项目名称2005年2006年2007年2008年2009年2010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12005~2011年炼油能耗数据表图12005~2011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

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，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

茂名石化炼油用能现状分析1

炼油全厂用能优化改进思路

2

主要用能优化改进措施

3主要内容

主要技术经济指标

结语

54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

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

2

蒸汽系统改造

3

用能优化与扩能改造相结合

4考虑到以热加工为主的炼油能量系统的用能规律及特点，其综合优化的相关工作内容、层次及工作步骤包括工艺装置优化、装置间物流流程优化及热联合、储运系统优化、低温热利用优化、蒸汽动力系统优化，以及资源优化利用等[2]。首先，优化各工艺装置核心的能量利用环节，如反应、分离过程等，降低过程工艺总用能与过程火用损耗。

单元过程、工艺装置与系统优化相结合

工艺装置优化针对不同原料及产品方案的适应性工艺改进分馏塔取热优化塔板数-回流比-分离精度权衡优化换热流程优化调整操作参数改进：循环比、吹汽量等参数优化，……主要工艺装置，如常减压、催化、焦化、加氢裂化、加氢精制、催化重整等优化，涉及：其次，工艺装置或工段间热联合考虑。结合总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、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

①罐容最小化，结合热进出料直供，砍中间储罐；②储运参数最优化；③加热、维温方式改进；④储存温度、储存时间、保温设计等优化。

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

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，在深入挖掘低温位热量用户基础上，充分利用全厂低温位热源，减少蒸汽消耗[5]。如：单元过程、工艺装置与系统优化相结合

①如新建CFB锅炉给水预热等；②罐区维温；③管线伴热。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、低温热回收利用优化后，整个公司的蒸汽产耗将形成新的平衡格局，基于新建的CFB锅炉和50MW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

①配合全厂蒸汽替代工艺加热炉，优化改进联产系统；②蒸汽管网改进；③工艺过程节汽及发汽优化，低温热回收替代蒸汽；④新的蒸汽系统格局下的凝结水回收；⑤自发汽新鲜水、除盐水、除氧水预热等。①4#常减压—渣油加氢—3#催化装置间热联合；②4#常减压-渣油加氢物流平衡优化节能；③1#和2#常减压—丙烷脱沥青—延迟焦化装置间热联合④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(直)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、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热联合方面主要包括：大范围热联合改造

充分发挥两台CFB锅炉蒸汽价格低、压力高的优势，优化全厂蒸汽平衡；装置少产或不产蒸汽，将工艺热量用于提高原料换热终温，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；蒸汽管网分析改进等；两台50MW机组低加流程改进，充分利用工艺低温余热，减少蒸汽消耗，提高热电联产效率。蒸汽系统改造茂名石化“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

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/h5//硫磺回收10wt/a///加氢裂化240wt/a-52.666/煤制氢20万Nm3/h16282/表22000万吨/年改扩建工艺装置蒸汽消耗情况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。茂名石化从用能优化全局考虑，将新建的1000万吨/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。

用能优化与扩能改造相结合根据平面布置的低温热系统设置以主体装置为核心实现热量有效利用！

原油、馏分油、润滑油罐区及管线拌热低温热利用CFB锅炉给水低温热系统新催化气分低温热利用系统

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

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主要用能优化改进措施

3主要内容

主要技术经济指标

结语

54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

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23#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3.5MPa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52#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，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³C3组分含量，总回收低温热约2000×104kcal/h

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

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主要用能优化改进措施

3主要内容

主要技术经济指标

结语

54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//