提高炼油工业能效的机会-劳伦斯伯克利国家实验室环境与能源技术

针对炼油企业的各个环节,有实用性的指导文件。

提高炼油工业能效的机会

Energy Efficiency Improvement Opportunities for the

Petroleum Refining Industry

2006年8月

August 2006

劳伦斯伯克利国家实验室

环境与能源技术部

Environmental Energy Technologies Division Lawrence Berkeley National Laboratory

针对炼油企业的各个环节,有实用性的指导文件。

提高炼油工业能效的机会

劳伦斯伯克利国家实验室 环境与能源技术部

该报告介绍了炼油行业实施的节能技术和措施以及相关的节能、成本和二氧化碳减排等方面的情况。这些技术和措施包括目前全球范围内炼厂广泛应用的最新技术水平，还包括目前没有广泛应用或已接近商业化的先进技术。

本报告重点介绍了已商业化的技术改造措施，厂。表1～表3列出了耗电设备提高能效的措施和其应用领域。的措施。表3给出了提高炼油工业能效措施的矩阵表。

降低能耗和减少二氧化碳排放的先进技术和措施包括膜技术、间壁式蒸馏、反应蒸馏和生物降解脱硫。扩大应用于新的领域（例如膜技术，间壁式蒸馏）。

最初收集这些信息是为了形成关于美国石油炼制工业的报告（Galitsky, 2005），后来了补充。本报告中所提供的信息来源于公开发表的报告、的技术案例，但是节能、况计算出来的。

但许多技术已经应用于新建工1按工艺过程表2按工艺过程给出了提高能效

在炼油工业中这些技术目前还没有商业化，或者正在

Worrell and

Martin (2000)、 Worrell and Galitsky (2004)等又对报告作期刊和国际上广泛应用成本和减少二氧化碳排放等数据都是基于美国的实际情

估算出了每项技术措施的单位产品成本和能耗。表

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表1. 提高炼油行业能效措施的汇总

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管理和控制

电机

适合型号的电机 高效电机 功率因数控制 电压波动 调速电机 可变电压控制 更换传送带驱动 泵

操作和维护 监控

高效泵设计 适合型号的泵 多泵使用

减少叶轮级数或车削叶轮直径 控制器 调速电机

避免使用节流阀 合适型号的管路 减少滴漏 密封

干式真空泵 空压机

维护 监控 减少滴漏

降低进口空气温度 露点最大许可压力 控制

合适型号的调节器 合适的管路直径 调速器

水预热系统的热量回收 风机

合适的规格型号 调速器 高效传送带 照明

照明控制系统 T8 荧光灯

金属卤化物灯/高压钠灯 高强度荧光灯（T5） 电子镇流器 反射罩

安全出口标志用发光二极管 发电

能源监控

现场能源控制系统 能源回收 火炬气回收 能量回收 氢回收

氢夹点技术分析 锅炉

锅炉给水准备 改进锅炉控制 减少烟气量 减少过剩空气 改进保温性能 维护

烟道气热回收 锅炉冲渣水热回收 减少备用损失 蒸汽配给蒸汽配给 改进保温性能 保温维护 改进的凝汽阀 维修凝汽阀

自动化监控凝汽阀 泄漏修补 回收闪蒸蒸汽 冷凝水回收 加热器和工艺炉 维修 设计控制

预热空气控制结渣 新型燃烧器设计 工艺整合 总体夹点分析 水夹点分析 蒸馏

优化操作程序 优化产品纯度 季节性压力调整 减轻再沸器负荷 升级蒸馏塔内部结构

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脱盐 多级脱盐设备 交直流组合 原油蒸馏单元 工艺过程控制 高温CHP

工艺整合（夹点） 工艺炉控制 空气预热 梯级原油蒸馏 优化蒸馏 真空蒸馏单元 过程控制 工艺整合 工艺炉控制 空气预热 优化蒸馏 加氢炼加氢炼制 过程控制 工艺整合 优化蒸馏

新型加氢精制设计 催化重整装置 工艺整合 工艺炉控制 空气预热 优化蒸馏 流化催化裂化 过程控制

梯级余压回收发电 工艺整合(夹点技术) 工艺炉控制 空气预热 优化蒸馏 改进工艺流程

加氢裂化装置 能量回收

工艺整合(夹点技术) 工艺炉控制 空气预热 优化蒸馏 焦化

工艺整合(夹点技术) 工艺炉控制 空气预热 减粘裂化炉 工艺整合(夹点技术) 优化蒸馏

烷基化

过程控制

工艺整合(夹点技术) 优化蒸馏 制氢

工艺整合(夹点技术) 工艺炉控制 空气预热 重整前绝热 其它 优化热储存槽 优化火炬气

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“行”表示炼厂中主要的工艺过程；“列”表示可以采用的各种提高能效措施

过程

X

X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X

X X X X X

X

X

X

脱盐 X X

X X X X X X X X X X X

X

常压蒸馏 X 减压蒸馏 X 加氢精制 X 催化重整 X 催化裂化 X 加氢裂化 X 焦化

X

X X X X X X X X X X X

X

X X X

减粘裂化 X 烷基化 轻馏分 芳香分 氢 电厂

X X X X X

8.1 X X

注：“行”表示炼厂中主要的工艺过程；“列”表示可以采用的各种提高能效措施

总体措施

监督和控制系统。监督和控制系统在能源管理和减少能源利用中起着很重要监督和控制系统。

的作用，包括辅助计量、监督和控制系统。此系统能够缩短执行复杂工作过程的时间，通常可以提高产品质量、数据的一致性，同时还可以优化操作过程。一般来说，许多工厂采用过程控制系统可以节约5％甚至更多的能源和成本。该系统

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如果应用到那些没有采用过程控制系统的工厂，可带来节能量。目前许多炼厂为了提高能源利用效率，已采用了该先进的过程控制系统，。

虽然能源控制系统已经广泛应用于不同工业部门，但是系统仍有待改进，需进一步降低成本和提高节能量。例如，现场能源监测和管理总系统能提高同一地点各分厂之间的能源流管理。传统的做法是只监控和管理一个工艺过程或者有限数量的能源流。

采用能源监控系统所带来的节能量和投资回收期是随着各分厂之间和公司之间情况的不同而有着很大的变化。

实际上，目前已有不同工艺过程控制系统可适用于任何的工业工艺过程。评价控制能源系统在许多工业部门中使用的情况可以在大量的文献中找到，例如化工和石油炼制行业。表4给出了工艺过程控制系统种类的概况。

表4. 控制系统的分类和典型的提高能效的潜力.

系统

监测和目标管理 计算机集成控制(CIM) 过程控制

特征

针对不同行业的系统，在不同国家和部门已成熟使用

提高过程的总体经济效益，例如原料，生产能力和能源

湿度，氧气和温度控制，空气流量控制“基于模糊逻辑学的知识”

典型的节能率典型的节能率(%) 4－17 (平均 8%) (根据英国的经验) > 2 2-18

注：在特殊的应用场合，这些估计数据也适用（例如照明能耗）。由于系统的重叠，节能量不能累加。 来源：(Caffal 1995, Martin等, 2000)