世界炼油化工节能技术发展形势探讨

　近年来，在《京都议定书》的推动下，世界许多大型石油石化公司为提高综合竞争力，提出了降低能耗9%～20%的计划目标，把节能作为发展战略的重要内容。炼油化工是高能耗高污染产业，在降低能耗、实现国家节能减排目标过程中担当着重要角色。目前，世界炼油化工节能技术呈现以下几方面的发展趋势。
　　
　　一、建立联合装置及集成设计
　　
　　主要通过装置大型化及联合装置、炼化一体化、装置热联合和多套装置集成设计等途径实现节能。有关数据表明，在炼油厂规模相同的情况下，采用联合装置可减少设备总投资，提高热效率。采用炼化一体化能将炼油和石油化工生产联合在一起，通过资源的优化配置，可提高原料的综合利用水平，从而实现石化企业的节能降耗并提高经济效益。采用装置热联合，如从工艺物流的冷却过程回收热量来对需要加热的过程进行加热，从而代替单独的加热设备，可以大大降低传热设备的投资费用和热量回收率。另外，多套装置集成设计具有很好的节能效果，如Shell公司的ShellBulkCDU原油蒸馏技术把常减压蒸馏、加氢脱硫、渣油热转化等多套装置进行组合设计，实现加工流程的系统集成，大幅度减少了设备数量，节省投资30%，实现了能量的系统优化，燃料油消耗节省15%，运行成本大幅度降低。
　　
　　二、采用燃气轮机技术提高热电综合效率
　　
　　主要采用燃气轮机—蒸汽联合循环、燃气轮机—加热炉联合循环，以提高热电综合效率。燃气轮机与加热炉联合应用可提高燃气轮机的效率和总热利用率，用燃气轮机直接驱动炼化企业工艺系统的压缩机可省去能源多次转换带来的各种损失。
　　
　　气电或热电联产技术是近些年来广泛应用的节能新技术，大约节能30%左右。IGCC（整体煤气化联合循环）技术是现代炼油厂实现气电联产、渣油改质、减少污染排放的新型技术之一。炼油厂IGCC技术采用高硫渣油（或焦炭）等炼厂劣质进料，通过基于部分氧化的气化技术产生合成气，不仅可使合成气通过燃气轮机—蒸汽透平发电、产汽，而且可使CO2排放减少40%，SOx、NOx、CO和颗粒物质排放减少80％，使炼厂满足污染排放标准，带来显著的环境效益。
　　
　　三、合理利用蒸汽和低温热能
　　
　　蒸汽合理利用是实现节能目标的主要途径之一，主要包括提高蒸汽转换效率，降低供汽能耗；实现分级供热，蒸汽逐级利用；改善用汽状况，减少蒸汽消耗；加强蒸汽管网保温以及选择蒸汽系统热功联产等。低温热能利用也是节能重要手段之一，要求尽量减少低温热源的产生，做好燃气系统和蒸汽动力系统的平衡，实现能源的梯级利用，即首先利用高品位能源做功，其次才是工艺利用；同时做好低温热的综合利用，例如低温热的工业利用或民用，或将其升级利用于供热、致冷、发电等方面。
　　
　　四、采用新型节能技术
　　
　　主要包括机泵变频调速技术、精馏装置节能技术、热泵技术等。①变频调速技术可使机泵在最高效率点附近运行，从而可大大改善许多设备“大马拉小车”的状况，对炼油化工企业低负荷或变工况的机泵具有很好的节能效果，该技术已在国内外取得迅速发展。②精馏装置是高能耗装置，传统的精馏方式热力学效率很低，能量浪费很大。采用节能新技术后，能耗下降，有很好的节能效果。③热泵技术以消耗一部分低品位能源（机械能、电能或高温热能）为补偿，实现热能从低温热源向高温热源传递，由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此已成为回收低温余热的重要途径。在蒸馏过程中，采用热泵可以将塔顶低温位的热量输送给塔底高温位的热源，从而有效回收塔顶低温位热量，降低蒸馏过程的能耗。与常规蒸馏相比，在产品收率和质量均相同的情况下，热泵蒸馏技术可节约80%以上的能量。
　　
　　五、实施能量系统优化
　　
　　炼油化工能量系统是炼化生产过程中与能量的转换、利用、回收等环节有关的设备所组成的系统，包括热回收换热网络子系统及蒸汽、动力、冷却、冷冻等公用工程子系统。对炼化能量系统以能量系统集成和优化的角度，从整体上进行优化，尤其是在设计阶段就进行综合分析，确定最优能量系统，对于装置节能、提高经济效益和环境效益均有十分重要的意义。能量系统优化的方法目前主要有夹点技术、数学规划法、人工智能专家系统。
　　
　　夹点技术是指在进行换热的热、冷物流中存在着一处传热温差最小的点即夹点，夹点处的最小传热温差限制了热量的进一步回收。夹点技术是换热网络、水网络优化最实用的节能技术。采用夹点技术，对新厂设计而言，比传统方法可节能30%～50%，节省投资10%左右；对老厂改造而言，通常可节能20%～35%，改造投资的回收年限一般0.5～3年；水夹点技术在炼厂和化工厂中的应用可节水20%～30%，目前夹点技术己得到广泛应用，数学规划法、人工智能专家系统目前正在开发之中，其用于能量系统优化尚有一定距离。
　　
　　六、加强资源利用
　　
　　合理利用炼厂气（含轻烃和氢），如用吸收-解吸法回收C3以上组分，用膜分离法回收有机蒸气组分及氢，用变压吸附法回收氢。回收利用“三废”（废渣、废水、废气），降低单位产值的能耗，间接达到节能目的。寻找石油替代能源，包括以煤代油、以气代油、以焦代油，例如采用水煤浆替代锅炉燃料；充分利用高硫石油焦，建设循环流化床锅炉（CFB），替代燃油锅炉；利用炼厂气和天然气资源，替代炼厂制氢用轻油原料和发电产的锅炉燃料。优化燃料结构，减少作为燃料的石油用量，将替换出的石油资源用来生产石化产品，提高整体效益。