【正文】 中國煉油企業(yè)全局中國煉油企業(yè)全局能源和資源優(yōu)化的方法和途徑能源和資源優(yōu)化的方法和途徑華 賁強(qiáng)化傳熱與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室華南理工大學(xué)天然氣利用研究中心2023年 4月 9日 滄州中石化滄州石化分公司 煉油節(jié)能研討3/10/20230主要內(nèi)容一、中國能源和油氣資源的形勢和任務(wù) 二、裝置間熱出料 從裝置節(jié)能走向全局能量優(yōu)化的契機(jī)三、煉油企業(yè)儲運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)營優(yōu)化四、煉油廠低溫?zé)崂孟到y(tǒng)的集成優(yōu)化五、煉化企業(yè)蒸汽動力系統(tǒng)的運(yùn)營和設(shè)計優(yōu)化六、煉油企業(yè)一次能源構(gòu)成的綜合優(yōu)化七、煉化企業(yè)資源和能源的協(xié)同優(yōu)化八、煉油企業(yè)管理和操作運(yùn)行的能量優(yōu)化九、煉油過程全能量系統(tǒng)綜合優(yōu)化及應(yīng)用3/10/2023\[filename].ppt一、 中國能源和油氣資源的嚴(yán)峻形勢3/10/2023\[filename].ppt中國的能源形勢（ 1）、資源緊缺，不敷需要我國能源資源人均擁有量只有世界平均水平的一半7%50%3/10/20233中國能源形勢嚴(yán)峻：（ 2）、能源利用效率低下216。能源利用效率 %（世均 43%，發(fā)達(dá)國 5255%）216。占工業(yè)能耗 73％的 8個行業(yè) 33種產(chǎn)品單位能耗平均比世界先進(jìn)水平高 47％（比先進(jìn)水平多耗用能 /年）216。建筑物單位面積能耗比發(fā)達(dá)國家高 23倍。216。交通能耗比發(fā)達(dá)國家高 20%以上。3/10/20234中國與世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較（ 2023年） 能源環(huán)境問題嚴(yán)峻世界燃煤的 40%3/10/20235中國能源形勢嚴(yán)峻：（ 3）、能源環(huán)境問題突出 單位：百萬噸 * 百萬噸 CO2 當(dāng)量溫室氣 體二氧化碳 甲烷* 氧化亞氮 * 沙塵 黑碳 二氧化硫中國 3051 959 538 800 世界總量 23172 6340 3570 3000 105中國位次 2 1 1 1 1 1(引自孫鴻烈院士報告 2023年 9月北京，中國科技論壇）3/10/20236中國能源形勢嚴(yán)峻：（ 3）、能源環(huán)境問題突出216。以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。酸雨率全國 40% 、廣東 70% ， 343個城市中僅 1/3達(dá)二級空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； 世界污染嚴(yán)重的 20城市中國占 16個216。SO2排放量的 90% ， NOx排放量的 60% 都來自于燃煤。全國 SO2排放總量超過環(huán)境承載能力的 70% 左右。216。生態(tài)破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失已占 GDP的 8% 。已嚴(yán)重威脅經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展 ！3/10/20237中國能源形勢嚴(yán)峻：（ 4）、資源對外依存度增長過快2023： 47%2023： 50%3/10/20238中國能源形勢 2023/2023　216。GDP為世界 5%， 能源消費(fèi) ，占世界 15%。216。2023年能耗 ，年增 %216。鋼鐵、煤炭、水泥年消費(fèi) 占世界的 25%、 30%和 50% 216。19802023，能源消耗年增長 ％， 是世界增長率 3倍。216。2023年 萬元 GDP 能耗 ,未完成降 4% 的任務(wù)。 事關(guān)國家戰(zhàn)略安全，經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展！3/10/20239能源低效消耗燃煤為主依賴外界環(huán)境生態(tài)破壞環(huán)境污染資源耗竭經(jīng)濟(jì)著重 GDP結(jié)構(gòu)失衡粗放性經(jīng)濟(jì) ：高能耗、高消耗、高污染、低效率無以為繼不可持續(xù)3/10/2023\[filename].ppt能源能源結(jié)構(gòu)利用效率環(huán)境生態(tài)循環(huán)生存條件經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)平衡、協(xié)調(diào)科學(xué)發(fā)展觀，可持續(xù)發(fā)展，新型工業(yè)化道路，循環(huán)經(jīng)濟(jì)3/10/2023\[filename].ppt中國煉油企業(yè)資源和能源的嚴(yán)峻形勢n中國煉油企業(yè)能源和資源形勢2023年原油加工 ,對外依存度 50%2023年加工 /年， 凈增加 1億噸 /年 （王基銘）加工能力擴(kuò)充 8000萬噸 /年自產(chǎn) /年， 缺口 /年（ 56% ）！2023年，石化工業(yè)耗能 ，占全國總能耗 16% 。包括加工能耗和資源消耗的節(jié)油節(jié)能任重道遠(yuǎn)！ 3/10/202312中國煉油企業(yè)資源和能源的嚴(yán)峻形勢n 中國煉油企業(yè)高效利用能源的歷史責(zé)任（ 1）美國能源部報告：美國工業(yè)第一耗能大戶是煉油廠，要求煉油廠進(jìn)一步提高能源利用效率： 大聯(lián)合裝置能量集成優(yōu)化利用；熱電聯(lián)供；加強(qiáng)節(jié)能控制；用新型和強(qiáng)化換熱器、基本消滅污垢；大型設(shè)備節(jié)能等 。 目標(biāo)：煉油能耗降低 10% ，高耗能裝置降低 20% ，原油利用率接近 100%（ 2）國家十一五節(jié)能規(guī)劃要求：工業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能： 1100萬 kW, 節(jié)能 2200萬噸標(biāo)煤 /年能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用：降低能耗 10—15% ；煉油工業(yè)單位能耗降低 1520% ；(3)煉油耗能多為石油加工副產(chǎn)品，節(jié)約意義重大3/10/202313煉油企業(yè)能量綜合的多維優(yōu)化 — 思維拓展n空間維： 從一個個裝置到煉油廠全局系統(tǒng)n從單純考慮能量利用到資源與能源的協(xié)同優(yōu)化（油氣化一體化，再加上煤）n從煉油企業(yè)自身到周邊地區(qū)、企業(yè)（循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)）n時間維 :從給定工況改造到變化條件下的運(yùn)行優(yōu)化n 從現(xiàn)狀到 3— 5年內(nèi)原料、產(chǎn)品、規(guī)模、類型的發(fā)展3/10/202314時間維的重要性 :我國和其他國家發(fā)展煉油、石化的途徑2— 3年內(nèi)原料、產(chǎn)品、裝置組成、規(guī)模變化對能量系統(tǒng)優(yōu)化至為關(guān)鍵新建裝置與原有能量系統(tǒng)的集成優(yōu)化是節(jié)能降耗最經(jīng)濟(jì)有效的途徑（大型化、聯(lián)合裝置、低溫?zé)崂谩⒄羝麆恿肮霉こ滔到y(tǒng)優(yōu)化）！滄州煉油面臨極好的機(jī)遇： 5個項(xiàng)目已經(jīng)或即將批準(zhǔn)。 20233/10/202315當(dāng)前中國煉油企業(yè)的節(jié)能潛力在多年重視裝置節(jié)能、取得一定成果的基礎(chǔ)上：n上、下游裝置間熱出料、熱聯(lián)合n儲運(yùn)及輔助系統(tǒng)用能優(yōu)化n低溫?zé)嵩诖笙到y(tǒng)范圍內(nèi)優(yōu)化、綜合利用n蒸汽動力系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)n運(yùn)行與管理的節(jié)能改進(jìn)n資源與能源的協(xié)同優(yōu)化普遍性及其原因分析節(jié)能潛力估計：能耗降低 1520%3/10/202316二、裝置間熱出料 從裝置節(jié)能走向全局能量綜合優(yōu)化的契機(jī)3/10/202317上、下游裝置間熱出料的節(jié)能原理n中間物流重復(fù)的冷卻 — 加熱是有效能（傭）的損耗n兩個傳熱過程、兩個 HEN、兩套設(shè)備n高溫物流的熱能兩次傳遞變成低溫n增加了一次能源消耗、和冷卻負(fù)荷n熱出料：避免！ 3/10/202318渣油與原油換熱網(wǎng)絡(luò)3個出料溫度選擇： 164C， 220C， 252C渣油3/10/202319某煉廠的上、下游裝置的 TH圖3/10/202320某煉油廠上、下游裝置 εQ分析圖3/10/202321減二減三換熱流程（與加氫處理進(jìn)料的關(guān)系）此二換熱器用于脫前換熱 120℃左右， 可用其他熱源取代減二減三A常減壓加氫處理緩沖罐（哈爾濱 SEI設(shè)計 62℃ ）3/10/2023\[filename].ppt加氫處理裝置換熱流程362C自分餾塔來減二減三進(jìn)料預(yù)熱進(jìn)緩沖罐分餾塔進(jìn)料預(yù)熱 進(jìn)緩沖罐A置換出來 279170℃ 熱流，何用？3/10/2023233/10/202324提高熱出料溫度后兩個 HEN優(yōu)化重組方向和效益的選擇n上游裝置 ＨＥＮ 缺少熱源：１、進(jìn)一步優(yōu)化傳熱溫差 ⊿ Topt優(yōu)化原理，能源與設(shè)備比價的變化趨勢。換熱網(wǎng)絡(luò)再匹配：原來冷卻的熱流利用（如塔頂）減少發(fā)生低壓蒸汽，用于換熱３、熱聯(lián)合 自下游裝置取熱，達(dá)到同樣的熱回收效果3/10/202325熱出料后上游裝置熱源補(bǔ)充方案舉例3/10/202326熱進(jìn)料促使下游裝置能量優(yōu)化進(jìn)一步深入下游裝置：１、熱進(jìn)料迫使 HEN重組２、創(chuàng)造了能量的工藝?yán)铆h(huán)節(jié)優(yōu)化改進(jìn)的機(jī)會（反應(yīng)、分餾）。論據(jù) ：原來不優(yōu)化、現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)條件改變了。例：分餾塔回流取熱優(yōu)化，回流量與抽出 /返塔溫差優(yōu)化 優(yōu)化后的新 HEN 冷、熱流優(yōu)化匹配：（ 1）節(jié)省加熱爐燃料（ 2）高溫?zé)嵬庋b置聯(lián)合（ 3）低溫?zé)峒{入大系統(tǒng)優(yōu)化利用3/10/202327汽柴油加氫原流程60℃3/10/2023\[filename].ppt汽柴油加氫改造后流程 分餾塔頂油氣預(yù)熱低分油進(jìn)分餾塔溫度提高 36℃ ，140 ℃加熱爐負(fù)荷降低⊿ T 減小，面積增加增加，換熱前注水順序互換低溫?zé)彷敵鯡c:3/10/202329熱進(jìn)料促使下游裝置能量優(yōu)化進(jìn)一步深入下游裝置：能量的工藝?yán)铆h(huán)節(jié)優(yōu)化改進(jìn)實(shí)例：分餾塔回流取熱優(yōu)化： FCC一中 /頂循取熱比例優(yōu)化回流量與抽出 /返塔溫差優(yōu)化： FCC頂循原 150返塔 40℃ ；優(yōu)化后 150返塔 90℃ ， 全塔模擬優(yōu)化回流比降低，再沸器供熱降低 1/3增設(shè)中間再沸器，利用低品位余熱3/10/202330某廠十一五節(jié)能規(guī)劃中熱供料措施內(nèi)容（ 1）減壓渣油熱出料供焦化，由 172℃ 升高到 205℃ 。（ 2）減二線蠟油熱出料供 催化 ，由 158℃ 升高到 177℃（ 3）減三線蠟油熱出料供 催化 ，由 164℃ 升高到 232℃（ 4）焦化蠟油熱出料供 催化 ，由 90℃ 升高到 193℃ 。（ 5）焦化柴油熱出料供加氫，由 50℃ 升高到 100℃ 。（ 6）焦化汽油熱出料供加氫，由 40℃ 升高到 100℃ 。（ 7）催化柴油熱出料供加氫，由 50℃ 升高到 100℃ 。（ 8）脫瀝青油熱出料供 催化 ，由 120℃ 升高到 240℃ 。（ 9）常三線直餾柴油熱出料供加氫，由 50℃ 升高到 100℃ 。（ 10） 催化汽油熱出料至汽油加氫，由 40℃ 升高到 100℃ 。 3/10/202331熱供料改進(jìn)措施的龍頭作用和挑戰(zhàn)：（ 1）上、下游兩個裝置 HEN優(yōu)化，推動全面優(yōu)化（ 2）促進(jìn)工藝物流熱跨裝置聯(lián)合，節(jié)省加熱爐燃料（ 3）