中国炼油企业全局能源和资源优化和方法和途径

1、中国炼油企业全局 能源和资源优化的方法和途径,华 贲 强化传热与过程节能教育部重点实验室 华南理工大学天然气利用研究中心 2008年4月9日 沧州,中石化沧州石化分公司 炼油节能研讨,主要内容,一、中国能源和油气资源的形势和任务 二、装置间热出料-从装置节能走向全局能量优化的契机 三、炼油企业储运系统的运营优化 四、炼油厂低温热利用系统的集成优化 五、炼化企业蒸汽动力系统的运营和设计优化 六、炼油企业一次能源构成的综合优化 七、炼化企业资源和能源的协同优化 八、炼油企业管理和操作运行的能量优化 九、炼油过程全能量系统综合优化及应用,一、中国能源和油气资源的严峻形势,1、中国的能源形势 （1）、

2、资源紧缺，不敷需要,我国能源资源人均拥有量只有世界平均水平的一半,7 %,50 %,1、中国能源形势严峻： （2）、能源利用效率低下,能源利用效率33.4%（世均43%，发达国52-55%） 占工业能耗73的8个行业33种产品单位能耗平均比世界先进水平高47（比先进水平多耗用能2.3亿吨标煤/年） 建筑物单位面积能耗比发达国家高2-3倍。 交通能耗比发达国家高20%以上。,中国与世界一次能源消费结构比较（2007年）,能源环境问题严峻,世界燃煤的40%,1、中国能源形势严峻： （ 3）、能源环境问题突出,单位：百万吨 * 百万吨CO2 当量,(引自孙鸿烈院士报告2004年9月北京，中国科技论坛

3、）,1、中国能源形势严峻： （3）、能源环境问题突出,以煤为主的一次能源结构造成了严重的环境污染。酸雨率全国40%、广东70%， 343个城市中仅1/3达二级空气质量标准；世界污染严重的20城市中国占16个 SO2排放量的90%，NOx排放量的60%都来自于燃煤。 全国SO2排放总量超过环境承载能力的70%左右。 生态破坏造成的经济损失已占GDP的8%。已严重威胁经济和社会的可持续发展 ！,1、中国能源形势严峻： （4）、资源对外依存度增长过快,2006：47%,2007：50%,中国能源形势 2006/2007,GDP为世界5%，能源消费24.6亿吨标煤，占世界15%。 2007年能耗26.

4、5亿吨标煤，年增7.8% 钢铁、煤炭、水泥年消费占世界的25%、30%和50% 1980-2004，能源消耗年增长4.6，是世界增长率3倍。 2006年万元GDP 能耗1.21tec,未完成降4% 的任务。 事关国家战略安全，经济社会可持续发展！,能源 低效消耗 燃煤为主 依赖外界,环境 生态破坏 环境污染 资源耗竭,经济 着重GDP 结构失衡,粗放性经济：高能耗、高消耗、高污染、低效率,无以为继 不可持续,能源 能源结构 利用效率,环境 生态循环 生存条件,经济 社会发展 产业结构,平衡、协调,科学发展观，可持续发展，新型工业化道路，循环经济,中国炼油企业资源和能源的严峻形势,中国炼油企业能

5、源和资源形势 2007年原油加工3.4亿吨, 对外依存度50% 2010年加工4-4.2亿吨/年，净增加1亿吨/年（王基铭） 加工能力扩充8000万吨/年 自产1.8亿吨/年，缺口2.2-2.4亿吨/年（56%）！ 2004年，石化工业耗能2.5亿吨，占全国总能耗16%。包括加工能耗和资源消耗的节油节能任重道远！,中国炼油企业资源和能源的严峻形势,中国炼油企业高效利用能源的历史责任 （1）美国能源部报告：美国工业第一耗能大户是炼油厂，要求炼油厂进一步提高能源利用效率：大联合装置能量集成优化利用；热电联供；加强节能控制；用新型和强化换热器、基本消灭污垢；大型设备节能等。目标：炼油能耗降低10%，

6、高耗能装置降低20%，原油利用率接近100% （2）国家十一五节能规划要求： 工业热电联产节能：1100万kW,节能2200万吨标煤/年 能量系统优化技术运用：降低能耗1015%； 炼油工业单位能耗降低 15-20%； (3) 炼油耗能多为石油加工副产品，节约意义重大,炼油企业能量综合的多维优化思维拓展 空间维：1、从一个个装置到炼油厂全局系统 2、从单纯考虑能量利用到资源与能源的协同优化（油气化一体化，再加上煤） 3、从炼油企业自身到周边地区、企业（循环经济园区） 时间维: 1、从给定工况改造到变化条件下的运行优化 2、从现状到35年内原料、产品、规模、类型的发展,时间维的重要性: 我国和其

7、他国家发展炼油、石化的途径 23年内原料、产品、装置组成、规模变化对能量系统优化至为关键 新建装置与原有能量系统的集成优化是节能降耗最经济有效的途径（大型化、联合装置、低温热利用、蒸汽动力及公用工程系统优化）！ 沧州炼油面临极好的机遇：5个项目已经或即将批准。2009,7、当前中国炼油企业的节能潜力 在多年重视装置节能、取得一定成果的基础上： 1、上、下游装置间热出料、热联合 2、储运及辅助系统用能优化 3、低温热在大系统范围内优化、综合利用 4、蒸汽动力系统的节能改进 5、运行与管理的节能改进 6、资源与能源的协同优化 普遍性及其原因分析 节能潜力估计：能耗降低15-20%,二、装置间热出料

8、- 从装置节能走向全局能量综合优化的契机,上、下游装置间热出料的节能原理 中间物流重复的冷却加热是有效能（佣）的损耗 两个传热过程、两个HEN、两套设备 高温物流的热能两次传递变成低温 增加了一次能源消耗、和冷却负荷 热出料：避免！,渣油与原油换热网络,3个出料温度选择：164 C，220 C，252 C,渣油,某炼厂的上、下游装置的T-H图,某炼油厂上、下游装置-Q分析图,减二减三换热流程（与加氢处理进料的关系）,此二换热器用于脱前换热120左右，可用其他热源取代,减二,减三,A,常减压,加氢处理,缓冲罐,（哈尔滨SEI设计62）,加氢处理装置换热流程,362 C自分馏塔来,减二减三进 料预

9、热,进缓冲罐,分馏塔进料预热,进缓冲罐,A,置换出来279-170热流，何用？,提高热出料温度后两个HEN优化重组方向和效益的选择,上游装置缺少热源： 、进一步优化传热温差-Topt优化原理，能源与设备比价的变化趋势。 2、换热网络再匹配：原来冷却的热流利用（如塔顶） 3、减少发生低压蒸汽，用于换热 、热联合-自下游装置取热，达到同样的热回收效果,热出料后上游装置 热源补充方案举例,热进料促使下游装置能量优化进一步深入,下游装置： 、热进料迫使HEN重组 、创造了能量的工艺利用环节优化改进的机会（反应、分馏）。论据 ：原来不优化、现在经济条件改变了。例：分馏塔回流取热优化，回流量与抽出/返塔温

10、差优化 3、 优化后的新 HEN 冷、热流优化匹配： （1）节省加热炉燃料 （2）高温热同外装置联合 （3）低温热纳入大系统优化利用,汽柴油加氢原流程,60,汽柴油加氢改造后流程,分馏塔顶油气 预热低分油,进分馏塔温 度提高36，,140 ,加热炉负荷降低,T 减小，面积增加,增加，换热前注水,顺序互换,低温热输出,Ec:11.7,热进料促使下游装置能量优化进一步深入,下游装置： 能量的工艺利用环节优化改进实例： 1、分馏塔回流取热优化：FCC一中/顶循取热比例优化 2、回流量与抽出/返塔温差优化：FCC顶循 原150-返塔40；优化后150-返塔90， 3、 全塔模拟优化回流比降低，再沸器供

11、热降低1/3 4、增设中间再沸器，利用低品位余热,某厂十一五节能规划中热供料措施内容,（1）减压渣油热出料供焦化，由172升高到205。 （2）减二线蜡油热出料供催化，由158升高到177 （3）减三线蜡油热出料供催化，由164升高到232 （4）焦化蜡油热出料供催化，由 90升高到193。 （5）焦化柴油热出料供加氢，由50升高到100。 （6）焦化汽油热出料供加氢，由40升高到100。 （7）催化柴油热出料供加氢，由50升高到100。 （8）脱沥青油热出料供催化，由120升高到240。 （9）常三线直馏柴油热出料供加氢，由50升高到100。 （10） 催化汽油热出料至汽油加氢，由40升高到

12、100。,热供料改进措施的龙头作用和挑战：,（1）上、下游两个装置HEN 优化，推动全面优化 （2）促进工艺物流热跨装置联合，节省加热炉燃料 （3）中间产品冷却负荷大大减小，节省CW （4）中间罐容大大减小，省维温热、泵功、占地、资金 （5）改变低温热源既有格局，温位提高 （6）低温热大系统利用，节汽；改变蒸汽动力系统格局 挑战：(1) 装置间关联更加紧密，操作控制要求提高 (2) 要求充分的辅助设施保障系统的可靠性 （3）要求操作和技术人员深刻了解，提高应急处理能力,三、炼油厂储运系统的运营优化,1、 储运系统优化的三原则： 原则一：储量最小化（原油、中间罐、成品罐） 1）、热联合创造条件砍

13、掉大部分中间罐；留运营储备，正常缓冲。 2）、原油最小储量省流动资金，免维温 3）、在线调和节省成品油调和倒罐 节省流动资金、罐投资、热耗、泵功耗、管理人员,某炼厂原油罐区储量最小化 的节能和经济效益： 储存量下降6万吨。维温蒸汽将下降2.0t/h，效益155万元/年。 减少流动资金占用1.8亿元/年，节约利息1260万元。总经济效益1415万元/年。能耗降低0.26kgEO/t。 沧炼原油正常储量已低至6万吨（其中5万吨6个罐的罐底油） 减少运行罐个数，减少罐底油积压的流动资金，有潜力。,原则二：储运参数最优化-最小维热温负荷： （1）必要储存时间;（2）适当提高进罐温度t1;（3）最低容许

14、储存温度t2 ;（4）合理的良好保温 例1：大庆原油哈尔滨管输末站，46，冷滤点33 ，冬季散热温降1 。10天之内无须维温加热。 例2：某炼油厂管输来油18 ，加热到25-35 ；1000万吨/年厂耗汽冬30 t/h，夏 15 t/h多 例3、运行策略：停留？脱水？活罐？- 要不要加热脱水？（某厂1993年上了均匀抽出器；长江沿岸厂：活罐） 例4、抚顺外输柴油的故事。,沧炼原油储运参数优化-最小维热温负荷： 目前：来油15-20 ，加热切水；保持 2% 改进：在电脱盐优化操作基础上， 泵前一级注水+原油带水，控制 5% 保持进装置原油低温，脱前HEN利用初、常顶冷凝热 需要：优化大管理-生产

15、运行部集成一部和油品一车间群体智慧，系统抓好一条龙优化操作。 预期目标：省流动资金，省加热蒸气、省冷却水、省操作工作量,原则三：选择适宜的加热方式 1、盘管蒸汽改热媒水 （T 降低较多，注意热负荷） 2、进罐管线上：热媒水/管壳式换热器（兰炼，2006） （K 成倍增加，改变操作） 3、出罐口、泵入口：抽吸式加热器（蒸汽或热媒水） （保证送油黏度要求，间歇操作） 储运节能潜力巨大 1、降低工艺总用能 2、回收大量低温热（很好的热阱） 3、节省泵功耗,四、炼油厂低温热利用系统的集成优化,1、对“低温热资源” 认识的片面性 2、 “低温热利用”对策：分散、随机 3、低温热降质利用 4、热媒水系统耗

16、功费热 5、对变化条件适应性差,I、当前炼油厂低温热利用现状和问题,图1 典型的当前低温热利用系统图,当前低温热利用系统的佣分析图,炼油厂低温热利用系统优化技术简介,2 、充分利用好低温热源和低温热阱,热阱： 各种低温装置再沸器用热、进料预热，储运维温伴热、工艺用热水，采暖水、生活热水，锅炉除氧水、除盐水、原水，干燥空气、空调新风 热源 各种不适合在装置内部利用的工艺物流余热， 产品冷却热100 -60-40 加热炉、锅炉烟气余热， 凝汽透平冷凝潜热40-70 ,3、自适应的低温热利用系统流程图,图 低温热利用大系统优化匹配原理图,某石化厂地温热系统热热媒水匹配T-Q图示,改造前,现有换热器局

17、限的结果,不受换热器局限的结果,用例：XX 炼化低温热利用系统,不停工改进，2007 改串联，温度对口，梯级利用 热源、热阱两个网络优化（大部分只能改管线） 关键：如何提高换热器的能力？ 目标：扩大1.5倍-3400万大卡/时 能耗降低5个单位 十一五改造目标（2010）：低温热+热出料为契机的热联合，15单位,图1 典型的当前低温热利用系统图,XX石化2007年低温热梯级利用系统流程图（部分）,XX石化2007年低温热梯级利用系统佣分析图,当前低温热利用系统的佣分析图,用例：大庆炼化低温热利用系统,变化热阱：罐区维温伴热（冬多夏少） 厂房采暖（冬有夏无） 干燥空气预热（冬-30 夏+30 ）

18、 流程安排策略：按温位串联 实际运行：冬季回水30-40 投资5千万元，约3年回 节约燃料油 2-3t/h 及蒸汽,某厂节能规划低温热 大系统利用建议流程,回水53,来水120,五、炼化企业蒸汽动力系统的优化运营和设计,特点： 1）、分散的多用户、多产汽点，多燃料来源，多压力等级 2）、多工况变化（季节、加工量、生产方案、市场价格） 3）、保证工艺系统需求，对能耗、加工费有较大影响,1、石化企业蒸汽动力系统的特点和问题,炼油厂蒸汽动力存在的问题和潜力：,1）、锅炉、汽轮机容量小、参数低且陈旧； 2)、配合全厂扩产而陆续增建 ，缺乏全面规划 3）、按照固定工况设计，不能适应在变化工况下保持功热联

19、产效率要求 表现：夏季低压蒸汽放空 冬季中压蒸汽减温减压 4）、相当大一部分烧渣油或炼厂气，浪费资源 潜力：目前我国炼油厂节能潜力的1/3左右,工艺余热发生蒸汽节能途径的再思考 余热大量发汽并入管网，看起来合理，但隐含着问题 1、 某280-250工艺物流，只能发生1.1Mpa级的饱和蒸汽,相当于一台低压锅炉。 用做临近某分馏塔220-250再沸器热源，节省下来原再沸炉燃料，相当于停一台低压锅炉。 2、200-150 工艺物流的余热发生蒸汽0.3MPa，通过热媒水（130-180 ）利用，温位高20 能效高 20%。,需要柔性的蒸汽动力系统 目前系统按照给定的工况设计的。然而市场要求生产方案调

20、整，导致装置的负荷率和开工率改变，相应地会改变汽、电需求。缺乏柔性的系统为了满足汽、电量的需求，往往不得不牺牲能质的效率（1）蒸汽的减温减压-能量并没有损失，但品质降低，即损失了本来可以在背压透平中获得的功；（2）低压蒸汽放空。 柔性设计的系统则可以通过设置抽汽凝汽机组、不同能源的备用机组等多种应变手段使得在满足汽、电量的需求的同时，仍最大限度地保持高的佣效率。,运行营销,(“供应链管理”),运行,汽电需求变化、 设备开停及负荷 调整、离线优化,营销,外部能源采购、外输销售、贮存优化策略,集成的ERP,再生产,(“生命周期”),设计,扩产设备更新 热电联产能量集成,决策,市场预测分析投资效益评

21、估 需求变化预测,集成的设计,蒸汽动力系统集成建模,锅炉、汽轮机开、停及负荷优化、购买蒸汽量优化等,管网压降、温降计算,生产过程对蒸汽、驱动功、电力、的需求, 瓦斯的产、用平衡数据,结束,Y,N,考虑压降、温降后对蒸汽需求量修正,蒸汽动力系统运行层次优化求解框图,开始,锅炉、汽轮机开、停及负荷优化、购买蒸汽量优化,管网压降、温降计算,蒸汽、驱动功、电力、需求、瓦斯的排放量等,结束,Y,N,考虑压降、温降后修正蒸汽需求量的,设计层次优化求解框图,有最优解,Y,Y,系统优化改造 专家系统,投资效益评价,N,N,蒸汽动力系统优化运行软件 SPSOpti 功能,系统运行状态监测和模拟分析 系统的设备、

22、管道及仪表的故障诊断 适应蒸汽动力需求变化的优化运行计划 系统运行的优化调度 满足工艺装置改扩建蒸汽需求变化的蒸汽动力系统改造优化设计,蒸汽动力系统优化运营内容,锅炉、汽轮机开、停、负荷率 不同负荷分配条件下管网运行方案的优化调度 外购还是外卖蒸汽？电的自给率多少？ 锅炉燃料一次能源的选择 季节变换时的系统运行方案 因产品变化、装置开、停，汽电负荷大变化的应对,蒸汽动力系统优化运营软件SPSOpti界面,某工况下应用SPSOpti优化结果对比,当前方案中两台锅炉均在非经济负荷附近运行，费用最高. 次优方案考虑了50t/h的调节余量，费用较高，但柔性较大； 最优方案使锅炉产汽和汽轮机进汽分配最优

23、，减温减压器进汽量减少，降低了费用。,应用于某千万吨/年炼油厂蒸汽动力系统设计方案改进要点:1、充分热电联产,2、提高系统柔性结果与原方案的经济性对比,增加投资843万$, 回收期: 0.9年,原始设计流程图,改进流程图,以热出料为切入点，以新技术经济条件下的最优传热温差为尺度，带动上、下游装置换热网络的协同优化。 向上减少加热炉负荷，节省燃料；向下提供低温热利用热媒水系统热源；优化辅助系统用能，节省大量蒸汽。 在新的一次能源结构和大系统格局下，和新的气、电负荷基础上改构建柔性的、高度功热联产的蒸汽动力系统 正在进行的案例有可能降低炼油能耗20%左右。,热出料-低温热利用蒸汽动力系统综合改进潜

24、力,六、炼油企业一次能源构成的综合优化,优化调整能耗结构：,中国炼油企业一次能源构成的演变 80年代前，副产渣油和外部供电为主要一次能源；典型配置：3台120t/h中压锅炉，212MW抽凝机组。 二次加工装置快速发展，炼厂气和焦碳在能耗构成中的比例大大增加。但不少还是用中压锅炉烧炼厂气和部分渣油来发电产蒸汽，总的能源的转换效率提高不大 国外80年代起采用燃机锅炉/加热炉热电联产，国内无 渣油能卖3700元/吨，干气3000元/吨的时候，还烧吗？,优化调整能耗结构：, 在能量优化前提下，最高效、最洁净地利用氢转移加工过程中形成的焦炭，使其有与天然气和煤相同的使用价值 可能性：FCC焦碳燃烧特殊工

25、艺，CFB炉 其它的“一、二次”加工产物(包括炼厂气、油浆、渣油)都尽可能最经济地转化为车用燃料和化学品 改变一切自给自足观点，在所在地区规划能量大系统联合优化： 汽、电、热与邻近企业联合（包括买入和售出）； 发挥炼油厂热电比的优势，高效利用便宜的煤和天然气,天然气在中国一次能源格局中的地位,国家能源结构调整,大力发展天然气的战略不可动摇 这是环境状况和可持续发展的要求 天然气在一次能源中：2010-6%，202012%，达到.亿吨油当量年；！ 世界能源格局：天然气总比石油价格低，2050：超过石油，成为最多的一次能源（包括CBM）,三、中国天然气发展趋势,1、天然气储量仍将大幅度增长,2、天

26、然气产量未来仍将快速增长,天然气在炼油企业一次能源中的地位,替代加热炉燃料和部分锅炉燃料（渣油和干气） 制氢原料（顶替出C2-C6轻烃和渣油做化工原料） 炼油和石油化学工业是天然气最大的工业市场中国炼油量近期4亿吨/年，沿海和油气田附近的炼油厂部分替代烧掉的重油和炼厂气中可用的乙烯和制氢原料，至少约需2000万吨/年天然气 经济合理,煤炭已经进入石油化工企业一次能源之列,水煤浆、CFB锅炉、超临界机组蒸汽动力系统燃料 煤富氧气化制合成气-煤洁净利用的最优途径 煤气（液）化-新的突破（合成气甲醇-DME ) 合成气变换-煤制氢：炼油厂新的选择 碳沉积（CO2 回注油田): 环境约束日益增强 环保

27、和高效优势-有可能成为煤的首选用户,中国能源资源形势决定炼油厂能源结构的大趋势,中国的炼油企业不能停留消耗自己的炼油产品的思维定势中。炼油加工的副产品，包括氢气，乙烷，渣油甚至油浆，都可以通过进一步加工提供化工原料；只有催化焦炭等必须在本装置内烧掉，不足的一次能源必须依靠外部的能源（煤、天然气、附近发电厂的中低压抽汽、网电）。在循环经济的思想指导下进行能源利用大系统集成和优化，这是中国炼油企业能源结构变化的大趋势。一切由计划经济、部门分割、行政干预所造成的低效、孤立地使用和浪费资源和能源的传统机制和习惯，都将不能阻碍这一趋势的发展！,炼油企业能源构成的超结构模型和计算机辅助决策系统,煤纯氧气化

28、、 变换H2,沧州炼油的潜力,干气中压锅炉凝汽发电的经济评价 某厂实例：发电单耗400 geo/kWh, 2500 kWh/t干气，发电的燃料成本1.2元/kWh! 给出的建议：1、4000元/t卖给煤气公司2、分离乙烷、乙烯、氢气 渣油能卖3700元/吨，干气3000元/吨的时候，还烧吗？,七、炼化企业能源和资源的协同优化,1、中国炼油企业能源和资源协同优化的挑战,产品和环境保护的约束对炼油厂的影响大气污染日趋严重要求加速油品质量升级：北京2008奥运会要达到欧洲4号标准。 有条件的炼油厂采用天然气，开拓下游市场，通过高效利用天然气来提高能源利用效率 油气资源综合利用：能比煤和天然气更容易转

29、化为发动机燃料和化工原料的炼油加工产物，都不该烧。,（1）炼油企业的副产渣油和油浆优化利用（DC？DA？）。 （2）炼厂气资源必须优化利用。 中国石化工业龙头企业乙烯工业90原料是石脑油、煤油、柴油、加氢尾油，乙烯的成本560美元/吨。 （美国乙烯的70用轻烃原料）与此同时，炼厂气中大量的乙烷、乙烯被作为燃料烧掉。某500万吨/年炼油厂分离4万吨/年乙烯、 3万吨/年乙烷的投资2 亿元。年效益 1 亿元。 （3）烃类化工原料商品化问题 乙烯、丙烷国际市场已经形成，国内-162的LNG罐箱运输距离也已达4000公里。乙烷沸点-110 ，只要油价高企，就有利润空间。 兰化在技术上已经走在前面，进一

30、步全面挖潜提高效益。,2、中国炼油企业能源和资源协同优化对策,表 炼厂气的含氢浓度,（4）炼厂气中的氢气应当分离回收,2、中国炼油企业能源和资源协同优化对策,2、中国炼油企业能源和资源协同优化对策,CO焚烧炉烟机余热锅炉系统的改进,CO焚烧炉,用GSA方法配置能源/化工行业的资源与能源:,“炼化一体化”还是“能源化工一体化” “炼化一体化”的典型配置是1000万吨/年炼油厂提供石脑油、部分煤油、柴油和加氢尾油给一个80-100万吨/年的乙烯厂做裂解料；8090是重质原料。是石油下游经济。 新的思维：化石燃料（油气煤）+再生能源-燃料+化工原料总体协调优化。,DME,LPG,煤,化工原料,富 氧

31、 气 化,CO+H2,H2,交通燃料,炼 油 厂,石油,汽柴油,C2+及 凝析油,基本石油化工,发电厂/CHP,DES/CCHP,工业/民用,天然气、 CBM、BIOG,中国能源、资源化工一体化路线探讨,DME,LPG,煤,化工原料,富 氧 气 化,CO+H2,H2,交通燃料,炼 油 厂,石油,汽柴油,C2+及 凝析油,基本石油化工,发电厂/CHP,中国能源、资源化工一体化路线探讨,DME,LPG,煤,化工,富 氧 气 化,CO+H2,H2,交通燃料,炼 油 厂,石油,汽柴油,凝析油,基本化工,发 电 厂,中国能源、资源化工一体化路线探讨,（2）某大型炼油厂资源/能源结构优化课题,1200万吨

32、/年,全加氢型炼油厂 现有方案：1、炼厂饱和轻烃+天然气制氢14万吨/年；2、28万吨/年渣油+数十万吨/年炼厂气-加热炉、燃气轮机、锅炉燃料 目前形势变化: 1、国际原油价格攀升进近3倍,天然气的价格提高近2倍。天然气/煤比价超过2.3.0；2、煤炭供应有合同保障，天然气供应也可以；3、邻近地区有热电联供投资运营商,（2）某大型炼油厂资源/能源结构优化课题,在上述条件下的优化配置改进原则 改用煤产蒸汽，年经济效益数亿元。 改用煤制氢，比用天然气节省年费用10亿元。 工艺装置余热尽可能通过加深换热，顶替加热炉燃料。 不烧渣油；只用FCC焦炭，和分离出H2、C2烃以后的炼厂尾气作为加热炉燃料；不

33、足用天然气补。 大约用200多万t/a煤，顶替出100多万t/a炼厂轻烃和重油和天然气，前者用作乙烯裂解、焦化等原料，年经济效益应在15亿元以上。,3、用GSA方法配置石化工业的资源与能源:,（3）、油气资源利用的全方位评价研究 建立模型：现有技术、技术发展、技术经济 收集数据：技术、经济、地理、税收、运输、资源、环境. 组合方案评价体系、指标、方法开发建立，特别是环境因素的量化反映研究。 对象体系：大：中国炼油石化，煤、油、气综合优化利用；小：炼油厂、乙烯厂、天然气利用、制氢原料路线、炼厂 气利用方案，等等。,炼化企业油气资源集成优化利用模型示意图,用全方位评价法来配置 石化工业的资源与能源

34、,煤,沧炼蒸汽动力系统和一次能源的优化潜力,烧3000多元/吨的干气中压锅炉凝汽发电不经济 所有干气 中的轻烃回收用作化工原料 装置优化和低温热系统利用，降低蒸汽耗量。 只烧甲烷和CO，不足补充即将到来的天然气。 把现有CO焚烧器改用为备用辅助燃烧室。FCC两器事故紧急停运时立即点火，保持余热锅炉产汽。 顶出宝贵的1-2小时时间，把备用锅炉开起来。,八、炼油企业管理和操作运行的能量优化,过程系统综合集成的功能层次模型（按管理信息系统）,1、转变观念、改进管理,4、操作运行的模拟优化和调优,定义过程系统操作调优的形式目标函数 能耗费 的佣经济学函数式,节能工作开展的推动力,1978年，原油加工的

35、费用20元/吨；能耗费用7元/吨。利税7080元/吨。节能的经济效益对企业影响不大。因此主要靠行政手段 参加WTO后，加工费200元/吨，能耗费用7080元/吨。净利润03、40元/吨。节能的效益十分重要。行政手段不再有效，需要某种激励机制,1、转变观念、改进管理,1、转变观念、改进管理,2、改进节能管理工作的组织机制： 由企业及下属职能部门主要负责人组成有决策权的节能小组 “节能办”少量专职人员是决策的执行者 公司总部也应当设立这样的有决策权的节能小组 和相应的执行机构，作为运营中的一件大事来抓,1、转变观念、改进管理,3、建立节能指标体系： 根据国内外炼油厂的能耗数据和国内各炼油厂的具体情

36、况，经过科学测算，初步建立系统的节能指标体系。 4、建立节能激励机制： 在调查研究基础上总结国内的先进的、行之有效的管理经验，激励机制的成熟作法；进一步建立以奖励为主，完善的奖、惩制度；促进节能、技术的落实。,5、内部能源的合理定价 表1 基于火用经济分析系的蒸汽成本价格比例系数,作用：鼓励能量逐级利用，限制高能低用,1、转变观念、改进管理,1) 蒸汽价格 目前的蒸汽价格不论品位均价，或只差5-10元/吨，造成蒸汽降压使用。需制定合理的定价标准 2)干气价格 内部核算价格的随意性，定价过低，促使浪费。只要还在烧￥3700/t的渣油，每少烧1t热值为8000kCal/kg的干气，就等于节约0.8

37、t渣油。 另一种计算：考虑干气这可回收的轻烃资源的价值（扣除加工费用）,1、转变观念、改进管理-公用工程的合理定价,2、加强和完善基础工作,（1）完善计量： 加强计量工作的管理机构、完善必要的计量仪表的购置和校正，使能耗和水耗的数据准确、可靠；这是实施先进节能、技术的必要基础。,2、加强和完善基础工作,（2）建立定期、快速能量核查的方法体系，解决企业开展能量平衡需解决的共性关键问题； A、在广泛测试、典型归纳、统计分析的基础上，建立一种通过少量的测试和统计数据便能够估算设备和管线散热损失的的简捷方法，并建立这种简化方法的应用导则。 B、在大量实例检测、统计、分析、归纳工作的基础上，总结和发现规

38、律，提炼出一个耗能介质（各种燃料、蒸汽、水、电等）消耗数据的现场统计、测量、归纳和校正的简捷方法；,2、加强和完善基础工作,（3） 建立全厂能源利用的计算机信息集成系统和档案； 按照车间、单位 按照能量介质，如燃料（油、气、焦、煤）、电、蒸汽、水 建立平衡（产、用、购、销）实时及历史数据库 建立主要设备、主要装置、重要系统（如储运、蒸汽动力系统）的能量档案；（包括购入、检修、改造、更新等变化事件的相关能量数据）,2、加强和完善基础工作,（4）培训技术人员掌握流程模拟软件 目前各个炼油厂都购买了如ASPEN PLUS、PRO/II、HYSIM或 HYSIS等流程模拟软件。但是远未普及应用。这是提

39、高技术人员素质和分析、解决技术问题的得力工具；应该普及培训。,沧炼管理节能降耗有潜力,沧炼基础工作扎实，管理水平较高；人员精神面貌好。 蕴藏着极大的改进和创造、革新积极性 举例：1、塔顶蒸发空冷改进创新 2、FCC烟机代主风机发电 3、焦化蜡油热出料的实现 4、加氢原料热出料的实现,3、挖掘通过优化运行和管理的巨大节能潜力,（1）、改进和优化炼油厂计划、调度节能 制订计划和调度操作不仅要以节约原料、增加产值和销售收入为目标，而且必须以节能、降耗为目标。 计划排产与能量综合的软件集成。,3、挖掘通过优化运行和管理的巨大节能潜力,（2）操作、管理节能潜力的由来 A、在产品品种、加工量不变条件下 操

40、作参数偏离设计的优化量 设计值本身不是优化的 技术经济条件不断变化 通过模拟，结合经验发现和判断问题所在 采取管理、操作控制措施调优,B、实际运行条件远离设计工况 大幅度改变的多周期工况运行 安全保障底线与节能效益协调 计划调度的经验性，缺乏科学性 系统观念、技术经济观念、市场观念薄弱 管理科学观念滞后、行政手段习惯势力,3、挖掘通过优化运行和管理的巨大节能潜力,A、分馏塔在模拟基础上的优化运行 中段取热比例优化， 过汽化率优化， 回流泵流量和出入塔温差的优化， 汽提蒸汽量随变化工况的用量优化， 汽提蒸汽分配比优化； 抽出口位置优选。,3、挖掘通过优化运行和管理的巨大节能潜力 （3）、操作运行

41、优化节能措施,过程系统操作调优的步骤 数据采集和校验：DCS、公用工程、经济条件 物料流程模拟 能量流程模拟，进行能、佣分析与佣经济分析 以步骤3、4为基础，确立佣经济协调变量 的具体模型和操作调优目标函数,实例一:催化分馏塔吹汽及各段取热操作调优,实例二:脱丙烷塔塔底产品丙稀含量与塔操作回流比的优化,实例二:脱丙烷塔进料组成波动引起的回流比和丙稀损失率的权衡,实例二:塔压调整,实例二:三塔进料板位置的调整,5、操作运行优化的的工作方法,到炼油企业现场深入调研； 运用“三环节” 等能量分析和优化理论，借助各种工具和模拟软件，通过定量核算、分析等,寻找东区节能改进机会； 经过双方讨论，从不需要或少花投资的“节能改进机会”中确定出可付诸实施的“节能改进措施”，共计十四项。,表1-4-1 X X 石化分公司能量系统优化措施一览表,鉴定会成果,九、炼油过程全能量系统综合优化及应用,过程工业三环节能量综合优化方法,过程用能（能量、佣、佣经济）分析、评价 过程用能改进潜力分析 单元、子系统能量优化方案制订 全局优化方案的制订和调优,过程工业能量流结构模型,节约的根本： （1）在工业过程的核心环节降低工艺总用能