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石油炼制中常减压装置的节能分析

作者:未知

  摘 要:石油企业要想降低生产成本,从石油炼制的装置系统研究,降低能源的消耗是一种有效且重要的手段。本文从石油炼制过程中的常减压整流装置的节能进行了分析探讨,通过对石油常减压装置的工艺改进,将能源消耗降到最低程度。
  关键词:常减压;节能探析;石油炼制
  一、蒸馏装置能耗系统分析
  石油炼制中的蒸馏装置核心工艺就是常减压分馏系统,它的能耗是由原油产品的质量好坏以及原油内需要拨出馏分的含量来决定的。因此,常减压装置的过气化率是石油炼制系统中的关键问题,以下将对此进行详细的分析。
  1 过汽化率问题。过气化率的高低从不同方面来看,其达到的效果不同。经过分析对比之后得出三点规律:第一,闪蒸段压力与每吨常渣的汽提蒸汽量保持不变时,闪蒸段温度每增加4℃,可增加l%过汽化率;第二,当闪蒸段温度和汽提蒸汽量都不变时,闪蒸段压力每降低15.3胁,也可增加1%过汽化率;第三,当闪蒸段温度和压力都不变时,每吨渣油的汽提蒸汽量每增加3kg也可增加1%的过汽化率。从上文中可以看得出来,提高过气化率可以通過对蒸段温度、蒸段压力以及塔底汽提蒸汽量进行调整来达到目的。因此,降低常压炉出口温度能够提高轻油收率,降低塔顶的冷却负荷。
  2 中段回流取热分配及返塔温度差问题。在石油炼制过程中,合理的控制过气化率之后要做的就是回收进塔热量过剩的问题,在整个常减压装置的热量回收与换热网络的结构有着密切关系的就是优化分配中段回流取热问题。石油产品的收率与质量和分配中段回流的取热息息相关,常减压装置上部侧线的质量以及收率会受到下部高位热量取出多少的影响。正确做法是将中段回流的取热量控制在总段剩余热量的60%~70%之间,如此一来,上部塔板的内回流就得到充足的保证。在此基础上,充足的热量能够使得上一侧线的产品转化为合格的石油产品。其中需要注意的是,要避免对石油质量的过分控制,以防止石油产品过纯。这样不但对高温的热量回收造成影响,还会使得产品收率降低。
  3 加热炉系统。在石油炼制生产过程中,最主要的能源消耗设备是加热炉,石油炼制过程中所需要的大部分能量都是由加热炉提供的。据统计数据来看,整个常减压装置的能源消耗中,有70%~80%是加热炉系统消耗的,通过分析得出过剩空气系数以及排烟温度是影响加热炉效率的两个主要因素。
  1)优化过剩空气系数,减少排烟气总量。加热炉会受到过大过剩空气系数造成的以下三方面影响:第一,排烟温度保持不变,那么排烟量的大小会随着过剩空气系数大小的变化而变化,由此导致的烟气排出热量也越来越多。如此一来,大量的过程空气热量就被排放到大气中去,使得加热炉热效率下降,由此造成热损失的增加。第二,过剩空气系数越大露点腐蚀温度就越高,为避免空气预热系统遭受露点腐蚀;影响其长周期运行,只能限制降低排烟温度。因此降低过剩空气系数,可使排烟温度有降低的余地。第三,过大的过剩空气系数还会加剧炉管的氧化,影响加热炉使用寿命;促使氮氧化物增加,对环境产生不利的影响。
  2)确定过剩空气系数最佳值。从理论上来看,过剩空气系数的最高燃烧温度是在a=1时,也就是说燃烧过程中所有进入炉内的氧气都被燃烧。如果a≠1时,无论是空气以及燃料都会造成浪费。在分析了加热炉燃烧器内的火焰横断面的含量之后发现,火焰边缘的含氧量要远远超过火焰中心的。换句话说就是,火焰中心含有较高的一氧化碳成分,没有完全的燃烧。从加热炉的角度来看,过剩空气系数的最佳值是在上述因素都确定之后才能确定的,也就是说加热炉最高的运行热效率是在这种条件下才能达到的。
  3)烟气热量回收,维持较低排烟温度。加热炉总热量交换的25%是对流交换热量所占的百分比,400℃左右是烟气在辐射室出口所能达到的温度,对流换热主要是为了降低此时的温度。所以,降低排烟的关键所在就是保持较高的加热炉对流传热的效率水平。烟气预热是现阶段石油炼制加热炉系统所采用的,其排烟温度都能够控制在180℃以下,有部分可以进一步将排烟温度降低到160℃左右,这需要对装置的露点温度进行计算。然而,在实际的石油炼制过程中,传热会受到空气预热管、对流管积灰的影响。在烟气排放之后,通常会残留一些不可燃烧的成分以及没有燃烧完毕的碳粒,它们在烟气的运行过程中,会在换热管的表面沉积吸附,从而形成积灰,对传热产生严重的影响。
  二、装置内综合节能途径
  这里所说的节能,是常减压装置多变量、多参数以及各个不同流程组合形成的综合节能。
  1 在石油炼化的装置中,物流数目最多,网络合成的工作量以及难度最大的就是常减压装置换热。要合成以及优化换热网络。在实际应用的过程中,应当充分考虑所有热源包括加热炉烟气以及所有冷源包括燃烧用的空气,以夹点为划分,冷公用工程不应当在夹点以上应用,热公用工程不应当在夹点以下应用。
  2 分馏流程组合。常减压装置的分馏流程是与原油的性质以及具体的条件有关的,原油性质不同,常减压装置的分馏流程也会随之改变,并与换热网络的合成息息相关,也就是说冷源的状况以及参数都会随着分馏流程组合的不同而有所改变。从原则上来看,多级蒸馏可以在较低的温位下实现原油中一部分组分的分馏过程,减少最终必须使用燃料加热的热公用工程用量,有利于利用较低温位的热源,降低分馏过程所需的能耗,特别是对于轻质原油更是如此。
  结语
  现阶段,石油炼化装置正在朝着规模化的方向发展,要想在石油炼制过程中达到节能的效果,只有综合设计多套装置的能量才是唯一解决办法。合理的将大系统范围里的能量进行匹配,才能够给石油炼制带来节能效益,而信息技术的发展进步,也为能量系统的优化提供了科学合理的方法。
  参考文献
  [1]王兵.常减压蒸馏装置操作指南[M].北京:中国石化出版社,2006.
  [2]武金伦.常减压装置节能途径探讨[J].湖北化工,2003(01):44-45.
  (作者单位:中国石油大庆炼化公司)
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