世界煉油化工節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，在《京都議定書(shū)》的推動(dòng)下，世界許多大型石油石化公司為提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力，提出了降低能耗9%～20%的計(jì)劃目標(biāo)，把節(jié)能作為發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。煉油化工是高能耗高污染產(chǎn)業(yè)，在降低能耗、實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)過(guò)程中擔(dān)當(dāng)著重要角色。目前，世界煉油化工節(jié)能技術(shù)呈現(xiàn)以下幾方面的發(fā)展趨勢(shì)。

一、建立聯(lián)合裝置及集成設(shè)計(jì)

主要通過(guò)裝置大型化及聯(lián)合裝置、煉化一體化、裝置熱聯(lián)合和多套裝置集成設(shè)計(jì)等途徑實(shí)現(xiàn)節(jié)能。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在煉油廠規(guī)模相同的情況下，采用聯(lián)合裝置可減少設(shè)備總投資，提高熱效率。采用煉化一體化能將煉油和石油化工生產(chǎn)聯(lián)合在一起，通過(guò)資源的優(yōu)化配置，可提高原料的綜合利用水平，從而實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)的節(jié)能降耗并提高經(jīng)濟(jì)效益。采用裝置熱聯(lián)合，如從工藝物流的冷卻過(guò)程回收熱量來(lái)對(duì)需要加熱的過(guò)程進(jìn)行加熱，從而代替單獨(dú)的加熱設(shè)備，可以大大降低傳熱設(shè)備的投資費(fèi)用和熱量回收率。另外，多套裝置集成設(shè)計(jì)具有很好的節(jié)能效果，如Shell公司的ShellBulkCDU原油蒸餾技術(shù)把常減壓蒸餾、加氫脫硫、渣油熱轉(zhuǎn)化等多套裝置進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加工流程的系統(tǒng)集成，大幅度減少了設(shè)備數(shù)量，節(jié)省投資30%，實(shí)現(xiàn)了能量的系統(tǒng)優(yōu)化，燃料油消耗節(jié)省15%，運(yùn)行成本大幅度降低。

二、采用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)提高熱電綜合效率

主要采用燃?xì)廨啓C(jī)—蒸汽聯(lián)合循環(huán)、燃?xì)廨啓C(jī)—加熱爐聯(lián)合循環(huán)，以提高熱電綜合效率。燃?xì)廨啓C(jī)與加熱爐聯(lián)合應(yīng)用可提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率和總熱利用率，用燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)煉化企業(yè)工藝系統(tǒng)的壓縮機(jī)可省去能源多次轉(zhuǎn)換帶來(lái)的各種損失。

氣電或熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是近些年來(lái)廣泛應(yīng)用的節(jié)能新技術(shù)，大約節(jié)能30%左右。IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）技術(shù)是現(xiàn)代煉油廠實(shí)現(xiàn)氣電聯(lián)產(chǎn)、渣油改質(zhì)、減少污染排放的新型技術(shù)之一。煉油廠IGCC技術(shù)采用高硫渣油（或焦炭）等煉廠劣質(zhì)進(jìn)料，通過(guò)基于部分氧化的氣化技術(shù)產(chǎn)生合成氣，不僅可使合成氣通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)—蒸汽透平發(fā)電、產(chǎn)汽，而且可使CO2排放減少40%，SOx、NOx、CO和顆粒物質(zhì)排放減少80％，使煉廠滿足污染排放標(biāo)準(zhǔn)，帶來(lái)顯著的環(huán)境效益。

三、合理利用蒸汽和低溫?zé)崮?

蒸汽合理利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的主要途徑之一，主要包括提高蒸汽轉(zhuǎn)換效率，降低供汽能耗；實(shí)現(xiàn)分級(jí)供熱，蒸汽逐級(jí)利用；改善用汽狀況，減少蒸汽消耗；加強(qiáng)蒸汽管網(wǎng)保溫以及選擇蒸汽系統(tǒng)熱功聯(lián)產(chǎn)等。低溫?zé)崮芾靡彩枪?jié)能重要手段之一，要求盡量減少低溫?zé)嵩吹漠a(chǎn)生，做好燃?xì)庀到y(tǒng)和蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的平衡，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，即首先利用高品位能源做功，其次才是工藝?yán)茫煌瑫r(shí)做好低溫?zé)岬木C合利用，例如低溫?zé)岬墓I(yè)利用或民用，或?qū)⑵渖?jí)利用于供熱、致冷、發(fā)電等方面。

四、采用新型節(jié)能技術(shù)

主要包括機(jī)泵變頻調(diào)速技術(shù)、精餾裝置節(jié)能技術(shù)、熱泵技術(shù)等。①變頻調(diào)速技術(shù)可使機(jī)泵在最高效率點(diǎn)附近運(yùn)行，從而可大大改善許多設(shè)備“大馬拉小車(chē)”的狀況，對(duì)煉油化工企業(yè)低負(fù)荷或變工況的機(jī)泵具有很好的節(jié)能效果，該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外取得迅速發(fā)展。②精餾裝置是高能耗裝置，傳統(tǒng)的精餾方式熱力學(xué)效率很低，能量浪費(fèi)很大。采用節(jié)能新技術(shù)后，能耗下降，有很好的節(jié)能效果。③熱泵技術(shù)以消耗一部分低品位能源（機(jī)械能、電能或高溫?zé)崮埽檠a(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f，由于熱泵能將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮?，提高能源的有效利用率，因此已成為回收低溫余熱的重要途徑。在蒸餾過(guò)程中，采用熱泵可以將塔頂?shù)蜏匚坏臒崃枯斔徒o塔底高溫位的熱源，從而有效回收塔頂?shù)蜏匚粺崃?，降低蒸餾過(guò)程的能耗。與常規(guī)蒸餾相比，在產(chǎn)品收率和質(zhì)量均相同的情況下，熱泵蒸餾技術(shù)可節(jié)約80%以上的能量。

五、實(shí)施能量系統(tǒng)優(yōu)化

煉油化工能量系統(tǒng)是煉化生產(chǎn)過(guò)程中與能量的轉(zhuǎn)換、利用、回收等環(huán)節(jié)有關(guān)的設(shè)備所組成的系統(tǒng)，包括熱回收換熱網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)及蒸汽、動(dòng)力、冷卻、冷凍等公用工程子系統(tǒng)。對(duì)煉化能量系統(tǒng)以能量系統(tǒng)集成和優(yōu)化的角度，從整體上進(jìn)行優(yōu)化，尤其是在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行綜合分析，確定最優(yōu)能量系統(tǒng)，對(duì)于裝置節(jié)能、提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益均有十分重要的意義。能量系統(tǒng)優(yōu)化的方法目前主要有夾點(diǎn)技術(shù)、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)。

夾點(diǎn)技術(shù)是指在進(jìn)行換熱的熱、冷物流中存在著一處傳熱溫差最小的點(diǎn)即夾點(diǎn)，夾點(diǎn)處的最小傳熱溫差限制了熱量的進(jìn)一步回收。夾點(diǎn)技術(shù)是換熱網(wǎng)絡(luò)、水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最實(shí)用的節(jié)能技術(shù)。采用夾點(diǎn)技術(shù)，對(duì)新廠設(shè)計(jì)而言，比傳統(tǒng)方法可節(jié)能30%～50%，節(jié)省投資10%左右；對(duì)老廠改造而言，通?？晒?jié)能20%～35%，改造投資的回收年限一般0.5～3年；水夾點(diǎn)技術(shù)在煉廠和化工廠中的應(yīng)用可節(jié)水20%～30%，目前夾點(diǎn)技術(shù)己得到廣泛應(yīng)用，數(shù)學(xué)規(guī)劃法、人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)目前正在開(kāi)發(fā)之中，其用于能量系統(tǒng)優(yōu)化尚有一定距離。

六、加強(qiáng)資源利用

合理利用煉廠氣（含輕烴和氫），如用吸收-解吸法回收C3以上組分，用膜分離法回收有機(jī)蒸氣組分及氫，用變壓吸附法回收氫?；厥绽谩叭龔U”（廢渣、廢水、廢氣），降低單位產(chǎn)值的能耗，間接達(dá)到節(jié)能目的。尋找石油替代能源，包括以煤代油、以氣代油、以焦代油，例如采用水煤漿替代鍋爐燃料；充分利用高硫石油焦，建設(shè)循環(huán)流化床鍋爐（CFB），替代燃油鍋爐；利用煉廠氣和天然氣資源，替代煉廠制氫用輕油原料和發(fā)電產(chǎn)的鍋爐燃料。優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，減少作為燃料的石油用量，將替換出的石油資源用來(lái)生產(chǎn)石化產(chǎn)品，提高整體效益。

來(lái)源：國(guó)家能源局

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