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摘要：节能降耗已成为石化企业的主要工作之一，直接影响着企业的竞争力。对于石油化工装置，开展节能技术工作主要分节能分析和措施制定2个步骤。节能分析围绕装置具体工艺流程，主要可以从减少能源使用、提高能源利用效率、加强能源回收利用3个方面出发。然后根据分析结果，制定采取一系列措施，如流程改造、系统优化及新工艺、新技术、新设备、新材料应用等。
关键词：节能降耗；节能分析；工艺流程；系统优化；回收利用
随着经济的发展，能源危机和环境污染不断加剧，已成为当今世界面临的两大难题。面对国内持续增长的能源需求和环境压力，我国采取了产业和经济结构优化调整、推行节能减排政策等一系列措施。石油化工企业作为能耗大户，节能降耗已成为企业的一项主要工作，能耗的高低直接影响着企业的竞争力。对于石油化工企业而言，做好节能降耗工作主要从两方面入手。一方面要推进生产装置节能技术应用，采用工艺流程优化、能源系统整合、新设备和新技术应用等多种措施降低生产能耗；另一方面要加强生产运行节能管理，从优化操作、避免乱排乱放、能源合理调配等方面减少用能。本文从节能技术应用方面对生产装置的节能降耗进行探讨。
1生产装置用能分析
石油化工装置生产过程主要包括物料输送、换热、化学反应和分离等过程，并伴随系统的调节、控制、安全等操作。在生产的各环节均有能源使用和消耗，其主要使用的能源有燃料气、电、蒸汽、水等（见表1），涉及到的工艺参数有压力、温度、流量等。对装置用能情况进行全面、深入的分析，保证收集数据的准确性是开展节能工作的前提。
2节能分析及措施
装置节能技术工作的开展要逐步进行，首先要对单一装置工艺流程、生产情况进行系统分析，找到某设备或工序存在的节能点，通过优化改造达到节能目的；其次对装置工艺流程进行整体优化，减少用能；最后对各装置的多余能量进行回收再分配，做到区域内能源合理分配使用。对装置节能分析围绕具体工艺流程，主要可以从减少能源使用，提高能源利用效率以及加强能源回收利用3个方面进行。针对节能分析结果，制定一系列措施，如流程改造、系统优化及新工艺、新技术、新设备、新材料应用等。
2．1减少能源使用
装置生产过程中伴随着各种能源的使用，具体体现在各种用能设备上。从减少能源使用角度进行节能分析，就是看在能源使用环节能否有措施减少能源的用量。如图1为分馏塔塔底换热流程改造前后的对比图。分馏塔以蒸汽为热源，塔底产物需循环水冷却后外送。通过增加分馏塔进料与塔底产品换热，有效减少了分馏塔塔底蒸汽用量和塔底产物冷却循环水用量。这就是通过对流程优化达到节能的目的一个示例。上述单一设备或工序的类似节能优化一般在工艺流程设计阶段就应该考虑到，因此在对装置进行分析时只要考虑有没有类似的设计缺陷。节能分析的重点应该放在装置工艺流程整体优化及新技术的应用上。图2为河北新启元能源技术开发股份有限公司蒽油加氢装置分馏塔尾油还热流程改造前后对比图。通过图可知，改造后通过与处理单元减压塔进料进行换热，提高加热炉进料温度，减少了燃料气消耗；通过利用分离单元产物尾油的热量为酸性水处理单元汽提塔提供热源，减少了汽提塔蒸汽用量；换热后的尾油降至后续工序要求温度，停用空冷器降低用电量。表2为改造效果分析。通过表2可以看出改造后装置整体节能效果明显。
2．2提高能源利用效率
能源使用过程中，如何提高利用效率也是节能分析的重要方向。提高能源利用效率主要从提高能源产出单元的效率，降低能源输送过程中的损失，提高用能设备的效率或能源转化率3个角度进行考虑。例如，动力锅炉的选型一定要充分考虑各生产装置的生产运行情况，既要满足蒸汽最大使用负荷，又要保证锅炉高效率运行，从而确定锅炉的型号和数量。降低能源输送过程中的损失一方面是在设计阶段对输送管道进行合理布置，减少输送距离，另外一方面是减少能源与外部交互的损失。例如，选择高性能管道保温材料和隔热管托，尽量减少蒸汽管道热量损失。提高用能设备的效率或能源转化率，一方面是在满足工艺要求的基础上选择高性能的设备，如高效换热器、高性能机泵等；另一方面根据设备运行工况进行控制和优化调节系统，减少设备额外做功。例如，加氢装置氢气压缩机采用的是往复式压缩机，通过旁通方式调节供氢。当氢气负荷的降低时，为保证生产和设备运行平稳，需加大氢气返回量，造成能源的巨大浪费。经过论证分析，通过增配无级气量调节系统，可实现气量理论上0％～100％的连续调节。图3为加氢装置氢气压缩机控制方案优化流程图。表3为压缩机改造前后运行数据对比。通过表3压缩机改造前后运行数据对比，可以看出节能效果明显。
2．3加强能源回收利用
节能工作的另一个重要方向就是加强能源的回收利用，主要是对反应热、余热及流体压力能的回收。反应热和余热通过物料换热、汽包、余热锅炉及制冷等方式进行回收，流体压力能回收主要通过回收机做功，如液力透平机、活塞式能量回收机等。其中高温位热能回收一般在设计阶段就进行了充分的考虑，而低温位热能受限装置自身的工艺情况并不能得到有效利用。对能源的回收要进行综合考虑，不能局限于单装置，要建立区域性回收利用系统，特别是对低温位热能的回收。图4是热媒水系统流程图。从图中可以看出，通过建立热媒水系统，将蒽油装置低温余热回收用于烷基化装置，实现低温预热回收的同时，降低了蒽油装置物料冷却器循环水量和空冷器用电量，减少烷基化装置蒸汽用量。此方案依据厂区装置布局及运行情况，进行整体综合考虑，建立整体系统对区域内的能源进行回收再利用，实现区域内装置整体节能，节能效果显著。另外。对蒸汽凝液的热量的回收和高压系统流体压力能的回收也要结合装置和生产区域实际情况进行综合的考虑。
2．4新工艺、新技术、新设备、新材料应用
技术的更新是推动生产力不断提高的动力，也是实现装置节能的重要手段，具体表现在新工艺、新技术、新设备以及新材料应用上。例如，隔板塔精馏技术与传统的两塔流程相比，一般能耗降低25％左右；随着高效紧凑式换热器、新型热管等采用高效传热元件的换热设备在低温差和低压力损失方向的发展，使装置能耗进一步降低。此外，新型保温材料、智能控制系统等等材料、技术的不断更新也为推进装置节能提供更多的措施和选择。
3结论
推进生产装置节能技术应用的基础在于对生产运行进行系统分析，需要进行数据收集、整理、比较、分析，找到节能点并制定相应的措施，既要整体考虑也要分清重点。同时结合企业实际生产、资源利用、规划等情况进行综合论证。应将节能技术应用作为一项日常工作，持续的、长期的推进。
作者:范艳斌 单位:河北新启元能源技术开发股份有限公司
