炼化企业全厂能量系统优化节能技术研究与应用实践

简要介绍了炼化企业开展全厂能量系统优化工作的方法思路和实施策略,针对炼化企业物流、能流转化及利用特点,阐述了综合考虑单元过程与设备、工艺装置、公用工程系统、罐区储运、低温热利用、蒸汽动力系统等全厂能量系统的集成优化方法及其实际应用过程。以某公司炼油全厂用能优化为案例,通过综合应用流程模拟、夹点分析、过程能量集成等手段对...     

煤制天然气过程全局能量集成优化

我国正在大力发展煤制天然气项目实现清洁能源供给。然而现有煤制天然气示范项目存在能耗大、CO₂排放高、生产成本缺少竞争力的问题。本文从煤制天然气能量系统出发,通过全局能量集成实现煤制天然气项目的节能减排与经济效益的提高。根据煤化工示范项目特点,提出了煤制天然气过程全厂能量系统集成优化策略：建立了煤制天然气各单元过程模型,对全流程的物流和能流展开了详细的模拟计算;利用夹点技术对全厂内各单元过程的能量系统展开了用能分析;利用全局温焓曲线对全厂能量系统进行了分析,揭示出全厂能量利用效率低是由于高品位热量降质利用和低品位余热未得到合理利用引起的。通过装置间热回收集成和增设有机朗肯余热回收装置可有效地提高热回收率。通过全厂能量系统优化集成,燃料煤消耗由现有过程1.26t/kNm³（0℃、101325Pa标准状态）天然气下降到1.07t/kNm³天然气。由于公用工程系统消耗的减少,全厂能量利用效率由原来的57.2%提高到59.6%,同时CO₂排放可以由原来5.02t/kNm³天然气下降到4.66t/kNm³天然气。相比于现有过程,改进过程的总投资仅增加了2%左右,而单位生产成本由1.65CNY/Nm³下降到了1.59CNY/Nm³,对于年产20亿立方米煤制天然气厂每年可节约生产成本1.2亿元。     

甲醇制烯烃装置低温位热能的利用

结合180万t/a煤基甲醇制烯烃装置的运行情况,探讨了甲醇制烯烃低温位热能在工业化联合装置的利用。找出低温热的来源,设计出低温热利用方案。通过低温热利用节约能量为1.73 GJ/t,使装置能耗降低了21.9%。     

大型煤制烯烃工程蒸汽动力系统研究

为了解决煤制烯烃工程蒸汽动力系统存在的参数低、煤耗高、备用量大、管网不平衡等影响系统大型化的关键性问题,对运行中系统的数据进行了分析,通过引入超临界燃煤机组和总管制蒸汽管路等方法,提出了一种适应于更大规模煤制烯烃工程的蒸汽动力系统设计形式。在120万t/a煤制系统工程蒸汽动力系统设计中,配置2台350 MW超临界燃煤机组,结合8~9级回热和1级再热系统,可以将系统供电煤耗降低从450 g/k Wh降低到320 g/k Wh。利用机组间总管制的蒸汽管道可以实现蒸汽管网的灵活切换,在"零备用"条件下满足年运行8 000 h以上的高可靠性要求。系统发电出力不仅可以满足煤制烯烃工程自用要求,还可以向周围电网输出255 MW。该系统具有良好的扩展性,可以随煤制烯烃工程规模的变化灵活配置,满足未来更大规模工程的需求。     

煤制甲醇工艺生产废水回收改造

在煤制甲醇工艺的生产过程中,如何减少外排废水量一直是困扰装置生产的一个难题。陕西神木化学工业有限公司60万t／a煤制甲醇项目（一期20万t／a,二期40万t／a）,对全厂常压冷却回水、蒸汽冷凝液、工艺冷凝液、污水等废水采用分类收集,     

甲醇合成及精馏单元的能效优化

甲醇生产工艺普遍存在能耗、水耗过高的问题,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要的意义。以60万t/a煤制甲醇装置为背景,将处于上下游关系的甲醇合成及精馏单元作为一个系统考虑。利用夹点技术对该系统的用能现状和换热网络进行了分析,找出了违背夹点设计原则的不合理换热匹配。在此基础上,通过充分回收系统高温热源尤其是甲醇合成塔出塔合成气的能量,提出了2种现行换热网络的优化方案。方案1:节约低压蒸汽34.8%,节约脱盐水和循环冷却水21.1%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽2 277.7 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽20 544.4 kW;方案2:节约低压蒸汽30.8%,节约脱盐水和循环冷却水18.7%,其中节约1.2 MPa低压蒸汽6 027.0 kW,节约0.3 MPa低压蒸汽14 157.5 kW。当1.2 MPa与0.3 MPa低压蒸汽价格差距较大时,选择方案2较合理。     

我国甲醇制烯烃装置现状

<正>截至2013年底,中国已投入运行的6个煤(甲醇)制烯烃装置,总产能266万t/a。其中一体化甲醇制烯烃产能156万t/a,部分外购甲醇制烯烃产能30万t/a,完全外购甲醇制烯烃产能80万t/a。目前,中国甲醇制烯烃装置已普遍进入稳定运行阶段。神华包头60万t/a甲醇制烯烃项目于2011年进入商业化运行,截至2013年底,已累计生产159万t聚烯烃产品。惠生南京30万t/a甲醇制烯烃(MTO)/烯烃裂化(OCP)装置于2013     

我国已投入运行的6套MTO/MTP装置情况

<正>截至2013年底,中国已投入运行了6套煤(甲醇)制烯烃装置,总产能266万t/a。其中一体化甲醇制烯烃产能156万t/a,部分外购甲醇制烯烃产能30万t/a,完全外购甲醇制烯烃产能80万t/a,详见表1。     

MTO级甲醇合成系统能效优化研究

甲醇生产过程普遍存在能耗、水耗过高的问题,对该系统进行节能研究具有重要的意义。文章通过夹点分析技术,对MTO级甲醇合成系统换热网络进行分析优化,按照避免热流量通过夹点换热、不应有跨越夹点的传热等原则,以及一次换热处理完一股物流的设计经验,对MTO级甲醇合成系统进行能耗方面的优化。以120万t/a煤制甲醇为例,把合成器出口气体分成2股,一股用来加热原料气,一股用来给预精馏塔底提供热量。优化后反应器出口物流经一次换热后温度比原来降低了近30℃,充分利用了甲醇合成反应器出口物流的热能,同时节省0.56MPa低压蒸汽140 t/h,节约循环水量2 770 t/h,节省整个系统单元的蒸汽和循环水量达98.75%,为甲醇合成单元提高能效、降低系统能耗提供一定的参考。     

大型煤制烯烃循环经济示范项目的特点和节能减排效果分析

陕西某大型煤制烯烃循环经济示范项目由500万t/a粉煤干馏装置、60万t/a煤焦油轻质化装置、180万t/a甲醇装置、60万t/a甲醇制烯烃装置和60万t/a聚丙烃装置组成,其产出相当于230万t/a炼油-石化项目。定量的技术经济比较显示,该项目的资源利用率较国际先进水平高5.4%;单位产量烯烃的能耗比国外先进水平的石脑油乙烯装置低6.4%;其粉煤干馏制油的CO2排放比直接合成油法减排86.8%,比间接合成油法减排86.6%;其甲醇装置CO2排放比煤制甲醇装置减排34%。     

基于T-H图的全过程能量利用系统逐步优化综合策略

针对大规模复杂过程的能量利用提出了基于T-H图的逐步优化的综合策略。该策略以系统冷、热物流的T-H图为基础,分析系统能量集成的瓶颈和不合理的换热过程,指导系统引入热机、热泵,或进行工艺改进,从而增加或改变冷热物流,使T-H图发生改变。如此重复,通过多次改进,逐步调整冷、热物流在T-H图上的相对位置,构造出两条近似平行的冷、热物流曲线,使系统能量得到梯次合理的利用,从而达到最大限度降低系统公用工程消耗量的目的。该策略综合考虑了能量利用、转换环节的改进以及公用工程和工艺过程的有机结合,能够实现全过程能量利用的综合优化。应用这种策略,对甲醇制烯烃的能量利用系统进行了优化设计,结果表明所提策略是有效且简便易行的。     

基于MVR热泵精馏的混合醇热集成分离工艺

机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术是把低品位的蒸汽通过压缩转变为高品位的蒸汽,循环用于热源的供热以减少能耗。而热集成技术则是合理的匹配冷热物流的换热,以提高物流的有效能利用率。鉴于精馏过程的高能耗和低热力学效率,本文以四元混合醇的分离为研究对象,把基于MVR热泵技术的热集成精馏工艺应用于该体系的分离,提出并研究了该体系带热集成与不带热集成各种MVR精馏工艺;以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,采用Aspen Plus 软件对各分离工艺进行模拟与优化,确定各分离工艺的操作参数与设备参数。研究结果表明,与常规顺序分离工艺相比,MVR精馏工艺节约能耗50%以上,节约年总费用约61%。带热集成MVR精馏工艺与不带热集成MVR精馏工艺相比,在能耗和年总费用方面,优势相当,但前者热力学效率提高了约9.5%。     

甲醇气相法生产二甲醚装置的节能优化

对当前甲醇气相法制二甲醚生产装置节能优化进行总结,可通过优化转动设备的结构、提高变电系统功率因数来减少电耗;通过减少疏水过程余汽夹带,蒸汽分级使用,蒸汽冷凝液闪蒸回收蒸汽,达到余热回收目的;通过全过程系统能量优化改造,达到系统节能目的。并对潜在的节能优化措施进行了简要的前瞻。     

固定床造气炉的节能降耗

造气工段是合成氨生产中能耗最高、余热最多的工段,因此降低煤耗、蒸汽消耗、电耗以及做好余热回收工作是降低合成氨生产综合能耗和生产成本最有效的途径。目前我国众多小型化肥企业的造气工艺主要采用常压固定床间歇气化技术,许多企业对现有工艺状况及控制方案进行改造创新,从而达到节能降耗的目的。简要介绍了节能降耗的几个关键因素及优化措施。     

闭式带压回收技术在尿素装置蒸汽冷凝液回收系统的应用

针对水溶液全循环法尿素装置蒸汽冷凝液的敞口式回收方式存在热能损失的问题,实施了以闭式带压回收方式替代敞口回收方式的节能技术改造。技改结果表明：节煤1053t／a,节能收益为6.3万元／a。     

煤制合成天然气装置能耗分析与节能途径探讨

煤制天然气系统的节能减排研究对大力推进我国煤制天然气示范项目发展具有重要意义。本文对典型煤制天然气项目的全系统用能状况进行评估和分析,确定了各单元的物料和能耗水平,结果表明煤气化和自备电厂能耗较为突出。指出了重要单元过程的技术创新,如新型BGL煤气化技术和等温/低温甲烷化技术等,全系统能量梯级利用与换热网络集成以及高效的能源管理系统,是提高煤制天然气项目整体用能效率的三种重要途径。本文可以为煤制天然气行业的节能减排方案的制定提供科学指导和依据。     

电厂CO2捕集工艺夹点分析与过程集成节能

电厂一乙醇胺（MEA）法烟气CO2捕集（CCS）工艺换热网络能量流密集,固有能耗高,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要意义。对CO2捕集工艺换热网络的夹点分析说明该换热网络存在跨越夹点的热量传递。冷热物流的总复合曲线特征说明了CO2捕集工艺固有能耗高的特性。对换热网络进行调优并提出了节能技术方案：（1）在夹点之上利用MEA贫液的部分高温位热量加热预吸附塔再生气;(2)采用MEA再生塔产生的湿CO2混合物作为驱动热源,跨越夹点设置一台氨吸收式制冷机以替代CO2液化所需部分制冷量。基于过程集成节能提出的换热集成节能措施可有效降低CO2捕集工艺固有能耗,使蒸汽耗量降低21%,冷却水耗量降低17.2%,CO2液化所需低温冷却公用工程降低43.4%。     

轮胎生产工艺节能技术改造效益分析

对半钢子午线轮胎生产企业实施的炼胶隔离剂热风加温系统节能技术改造、动力循环水系统节能技术改造、硫化工序外排废蒸汽余热回收3个项目的技术原理和节能效益进行分析。3个项目分别采用额定功率小的活塞式压缩机代替功率大的螺杆式空气压缩机、矢量控制型变频器进行负荷调节及由溴化锂制冷机组替代4台电制冷机组等措施,每年可分别节约标准煤505.2,637.2和1 694.8t,节能效果显著;单位产品(每吨轮胎)综合能耗由2010年的428kg标准煤下降到2013年的376kg标准煤,达到了半钢子午线轮胎单位产品能耗先进值。     

新节能脱甲烷系统

在某30万t乙烯装置低压脱甲烷系统的基础上,应用流程模拟技术开发出一套新的节能的脱甲烷系统。新系统在流程中引入膨胀机,有效避免了气体节流的能量损失;调整、优化了原有的工艺参数,减少了直接节流到塔压的裂解气量;对系统换热网络重新进行了匹配,更加合理利用了各股物料的冷量,使脱甲烷塔回流比、甲烷压缩机负荷以及乙烯冷剂消耗均有所降低。模拟结果表明,新系统总计节能达到1377 kW。     

聚酯装置酯化蒸气的综合利用

对聚酯装置酯化蒸气的热量进行了计算,讨论了聚酯装置酯化蒸气在供暖和制冷系统中的应用,对在生产过程中所出现的问题,如酯化蒸气发生量异常波动、热水温度偏高对装置的影响等进行了分析,提出了相应的解决办法。结果表明:通过装置改造,新增2台酯化蒸气换热器,与采暖水换热,由酯化蒸气换热器向供暖系统或溴化锂制冷机提供热水即可实现余热的回收利用;酯化蒸气综合利用的工艺流程简单,实施酯化蒸气供暖和制冷工艺后,聚酯酯化系统运行良好,2010年减少0.8 MPa蒸汽消牦21.3 kt,取得了明显的节能效果。