２００３年６月石油学报（石油加工）ＡＣＴＡＰＥＴＲＯＬＥＩＳＩＮＩＣＡ（ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＳＥＣＴＩＯＮ）第１９卷第３期文章编号：１００１—８７１９（２００３）０３—００５３—０５常减压蒸馏装置的“三环节＂用能分析ＥＮＥＲＧＹＡＮＡＬＹＳＩＳ０ＦＡＴＭｏＳＰＨＥＲＩＣＡＮＤＶＡＣＵＵＭＤＩＳＴＩＬＬＡＴＩＯＮＵＮＩＴＢＡＳＥＤＯＮＴＨＲＥＥ－ＬＩＮＫＭＥＴＨｏＤ李志强，侯凯锋，严淳ＬＩＺｈｉ—ｑｉａｎｇ，ＨＯＵＫａｉ—ｆｅｎｇ，ＹＡＮＣｈｕｎ（中国石化工程建设公司，北京１０００１１）（ＳＩＮＯＰＥＣＥｎｇｚｎｅｅｒｉｎｇＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＢｅＯｉｎｇ１０００１１，Ｃｈｉｎａ）摘要：科学地分析评价炼油过程用能状况是节能工作的基础。
笔者以某炼油厂常减压蒸馏装置为例，运用过程系统三环节能量结构理论，依据热力学第一定律和热力学第二定律进行了装置的能量平衡和炯平衡计算及分析，并根据分析结果指出了装置的节能方向，提出了节能措施。
关键词：常减压蒸馏；节能；三环节能量结构；能量平衡和炯平衡分析中图分类号：ＴＥ０１文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇｉｎｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓｎｅｅｄｓｔｏｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔｓ．Ｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｎｄｖａｃｕｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｕｎｉｔｉｎａｒｅｆｉｎｅｒｙｗａｓｔａｋｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔｓｅｎｅｒｇｙａｎｄｅｘｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｓｗｅｒｅｔｈｅｎｗｏｒｋｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｒｅｅ—ｌｉｎｋｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅＦｉｒｓｔＬａｗａｎｄｔｈｅＳｅｃｏｎｄＬａｗｏｆｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｎｄｖａｃｕｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｕｎｉｔ；ｅｎｅｒｇｙ～ｓａｖｉｎｇ；ｔｈｒｅｅ—ｌｉｎｋｅｎｅｒｇｙｍｅｔｈｏｄ；ｅｎｅｒｇｙａｎｄｅｘｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ炼油生产过程中为分离出合格的石油产品，需要消耗大量的能量。
因此，能源消耗在原油加工成本中占有很大的比例。
炼油过程的节能不仅可以降低加工成本，而且关系到石油资源的合理利用和企业的经济效益¨Ｊ。
与国外先进的炼油厂相比，我国炼油企业的吨油能耗相对较高。
２００１年，中国石化股份有限公司所属炼厂平均能耗为７７．８５ｋｇ标油／ｔ原油，与目前世界上大型化复杂炼厂的能耗不大于７５ｋｇ标油／ｔ原油的先进指标相比，差距较大，节能空间也更大。
因此，加强节能技术的应用，降低炼油过程的能耗，是我国炼油企业降本增效、提高市场竞争力、实现可持续发展的必由之路。
炼油企业的用能水平因生产规模、加工流程、工艺装置的设计、操作和管理水平以及加工原油的品种和自然条件等不同而差别较大。
因此，炼油企业的节能工作必须因厂而异，因装置而异，节能措施要有针对性。
科学地分析评价炼油过程用能状况则是节能工作的基础【２Ｊ。
笔者以某炼油厂的常减压蒸馏装置为例，运用过程系统三环节能量结构理论，依据热力学第一定律和热力学第二定律进行了装置的能量平衡和炯平衡计算，并根据计算结果对装置的用能状况进行了分析与评价，指出了能量利用的薄弱环节和装置的节能方向，提出了相应的节能措施。
１三环节能量结构理论炼油生产过程的用能有３个特点：（１）产品分离和合成需要外部供应能量，以热和功两种形式传给收稿日期：２００２—０７—２３通讯联系人：侯凯锋第３期常减压蒸馏装置的“三环节”用能分析５５Ｌｏｓｓ疔ｏｍｐｕｍｐＨｅａｔｌｏｓｓＬｏｓｓ仔ｏｍｆｕｅｌｇａＳＨｅａｔｌｏｓｓＰｒｏｃｅｓｓｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＯｕｔｐｕｔｅｎｅ唱ｙＨｅａｔｌｏｓｓＣｏｏｌｉｎｇＵｎｉｔ：ＭＪ／ｔＬｏｓｓｆ如ｍｐｕｍｐＨｅａｔｌｏｓｓＬｏｓｓｆｂｍｆｕｅｌｇａｓＥＸｅｒｇｙｌｏｓｓＰｒｏｃｅｓｓｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＥｘｅ鼢７ｌＯｓｓＯｕｔｐｕｔｅｘｅ唱ｙＣｏｏｌｉｎｇＥｘｅ唱ｙｌＯｓｓＵｎｉｔ：ＭＪ／ｔＬ一…………一…一一一…一…一一．…一一一．Ｊ图１装置能流图Ｆ唔．１Ｕｎｉｔｅｎｅｒｇｙｆｌｏｗ图２装置Ｉ朋流图Ｆ蟾．２Ｕｎｉｔｅｘｅｒｇｙｎｏｗ第３期常减压蒸馏装置的“三环节”用能分析５７３．３能量回收环节的分析（１）由于换热网络采用夹点技术进行了优化，并且采用了部分内波纹外螺纹高效换热器，强化了传热，不仅降低了回收环节的冷却负荷，而且优化了高温／低温物流的匹配，提高了炯效率。
由表１可见，装置的能量回收利用率为７７．１４％，炯回收利用率为６１．３９％，能量和炯的回收利用率都较高。
（２）在待回收的能量中，物流冷却排弃的能量最多，约占１８％，但除常二线、减二线和减压渣油的冷却排弃温度较高（分别为１６３、１２３和１５３℃）外，其它侧线产品的冷却排弃温度都在１００℃以下，失去了回收利用的价值。
（３）回收过程的不可逆炯损失为主要炯损，约占待回收炯的２６％，这部分炯损主要是由高温／ｆ氐温物流换热产生的不可逆炯损，是不可避免的。
由以上分析可知，装置回收环节的能量和炯利用基本实现了优化，可进一步节能的主要方向是回收利用常二线、减二线和减压渣油的余热，降低冷却排弃能。
４结束语（１）过程系统三环节能量结构，将过程用能科学地划分为转换、利用和回收３个环节，为过程系统的节能分析提供了理论模型，有利于对过程系统的用能状况进行全面、科学的计算和分析。
（２）炼油过程的用能分析应综合考虑能量平衡和炯平衡，在降低能量损失的同时，也应注重提高能量的炯利用率，从量和质两方面共同提高炼油装置用能水平。
（３）笔者所列举的常减压装置，其能量和炯的利用率和回收率已达到较高水平，进一步节能的方向是降低某些物流的冷却、排弃能。
参考文献［１］侯祥麟．中国炼油技术［Ｍ］．北京：中国石化出版社，２００１．６５５—６６３．［２］冯霄，李勤凌．化工节能原理与技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９８．７—１０．［３］华贲．工艺过程用能分析及综合［Ｍ］．北京：中国石化出版社，１９８９．１３—１５．［４］李有润．过程系统节能技术［Ｍ］．北京：中国石化出版社，２００１．２４—４９．［５］Ｓ眈６００—９２，石油化工企业能量平衡方法［Ｓ］．［６］北京石油设计院．石油化工工艺计算图表［Ｍ］．北京：烃加工出版社，１９８５．１０７—１１０作者简介：李志强（１９４０一），男，教授级高级工程师，从事炼油工程设计研究；侯凯锋（１９７２一），男，工程师，博士，从事化工系统工程及炼油工程设计研究；严淳（１９３６一），女，高级工程师，从事炼油工艺设计研究。
常减压蒸馏装置的"三环节"用能分析作者：李志强， 侯凯锋， 严淳作者单位：中国石化工程建设公司,北京,100011刊名：石油学报(石油加工)英文刊名：ACTA PETROLEI SINICA（PETROLEUM PROCESSING SECTION）年，卷(期)：2003，19(3)引用次数：2次1.侯祥麟中国炼油技术 20012.冯霄.李勤凌化工节能原理与技术 19983.华贲工艺过程用能分析及综合 19894.李有润过程系统节能技术 20015.SH 2600-1992.石油化工企业能量平衡方法6.北京石油设计院石油化工工艺计算图表 19851.期刊论文胡玉臣.Hu Yuchen常减压蒸馏与催化裂化联合装置接口控制方案的优化设计-石油化工自动化2007(4)联合装置间接口的设计,不是一个新的概念,但是一直没有引起设计人员的足够重视,给现场操作,特别是装置开停工操作造成了很多不便,也造成了大量的能源浪费.根据设计经验,结合生产实际,详细论述了常减压蒸馏与催化裂化热联合装置接口控制方案的优化设计,对上下游热联合装置的设计和生产操作具有指导意义.2.期刊论文赵莹燃气脉冲射流吹灰系统在加热炉上的应用-节能与环保2005(11)介绍燃气脉冲射流吹灰系统的构成、工作原理、安装操作及其在辽河石化分公司南常减压蒸馏装置的应用情况.实际应用表明,该系统有很好的吹灰效果,能够有效提高加热效率,达到了节能耗的目的.3.学位论文王芳常减压装置灵活加工换热网络的优化设计2004在实际生产过程中,原油供应具有一定的不确定性,不同阶段供应的原油性质很可能具有明显差异.由于加工流程(特别是换热网络流程)的限制,一般一套常减压装置只能加工一种或几种性质相近的掺炼原油.因此研究如何通过换热流程的优化设计以提高常减压装置的加工灵活性,具有重大的现实意义.该文围绕这一主题,基于一工程实例:某常减压车间正常情况下加工高硫高酸重质原油(以下简称为高硫高酸原油),但在其他常减压车间大检修期间,为保证其他工段的原料供应,需改为加工沙特阿拉伯轻质原油(以下简称为沙轻原油),本着"以加工高硫高酸原油为主,兼顾加工沙轻原油"的原则,主要开展了以下工作:1.过对已有换热网络优化技术的分析总结和长期实践摸索,提出了常减压装置灵活加工不同种原油时换热网络优化设计的分层研究策略,针对研究策略的不同层次,借助相应的软件和技术进行换热网络的优化研究.2.依据提出的研究策略,通过各工况的过程模拟、换热网络的最优合成、最优分析、模拟以及换热器优化设计与核算等工作,分别对年加工300万吨高硫高酸原油和年加工200万吨沙轻原油两种工况的换热网络作了相应研究,提出了切实可行的改造方案,各工况间只需通过简单切换就可实现装置灵活加工两种原油的能力.3.所得方案改造工程量小,基本上维持了装置现状,现有设备全部利旧,只需新增换热器5台,新增换热面积1,825m2.两种工况下原油换后终温均显著提高,高硫高酸原油换后终温可达31 5℃,沙轻原油换后终温可达300℃.4.期刊论文池琳.严錞.Chi Lin.Yan Chun千万吨级常减压蒸馏装置换热网络的优化设计-石油化工设计2008,25(4)分析了10Mt/a常减压蒸馏装置换热网络的设计实例,介绍了大型化装置换热网络的设计经验,提出了通过优化换热网络来提高装置的用能水平和挖掘节能潜力以达到降低常减压蒸馏装置能耗的目的.5.期刊论文杨鸿剑.封子文.丁智刚.王海生.林浩.地木拉提夹点节能及其换热网络综合应用探讨-新疆石油学院学报2004,16(4)换热网络的优化设计一直是化工系统工程最活跃的研究领域.阐述了夹点技术工程设计的基本原理、工程要求与热力学分析方法,并对某常减压蒸馏装置换热网络进行优化设计,结果表明换热网络的热回收率得到显著提高,达到较好的节能效果.6.会议论文戴厚良.侯凯锋.严(錞)能量"三环节"理论在装置扩能改造中的应用2002扬子石化公司炼油厂第一套常减压蒸馏装置扩散改造中，使用了多项节能技术以实现能量的优化利用.本文以标定数据为基础，运用能量"三环节"理论对该装置的用能状况进行了计算和分析，从能量利用角度对装置的扩能改造效果进行了评价，并为装置的进一步优化能量利用提出了相应措施.7.学位论文丁晓明常减压蒸馏装置换热网络的模拟优化2009能源是人类物质活动的基础。