炼油生产过程能量系统优化手册

田涛 职于中国石化炼化工程（集团）有限公司节能中心，具备注册咨询工程师、注册造价工程师、注册化工工程师资质，完成《化工生产企业温室气体排放量计算方法》企业标准、完成《石化产品碳足迹评价技术及应用开发项目》并获科技进步三等奖，申请发明专利两项。从事炼油能量系统优化工作多年，2014年承担中国石化科技部《炼油能量系统优化技术导则》开发项目，并将其主要内容作为2015年注册咨询工程师继续教育课程。曾参与《绿色低碳手册》、《炼油厂设计与工程》节能篇的编写工作。

上 篇

第一章 概述 .…… .......…………(3)

一、能量系统优化的作用与意义 ……………………………(3)

二、炼油生产过程介绍…………(4)

三、炼油能量系统优化过程 …………………………………(5)第二章 炼油过程的用能分析 .………………………………………………………………………………………………(10)第一节 用能过程的热力学分析 ………………………………………(10)

一、能量守恒---热力学第一定律 ..……………………………………(10)

二、能量品质---热力学第二定律 ……………………………(13)

三、能量合理利用的基本原则 …………………………………(15)

第二节 炼油能耗计算 ................... ...................................................( 17 )

一、炼厂能耗的定义与计算 ……………………………….....................(17)

二、能耗评价指标及计算方法 ……………… ................. ………………(18)

三、能量换算系数 ..……(24 )

四、能耗指标计算示例 ....……………………………………………(26)第三节 炼油用能特点…………………………(28)

一、炼厂能耗构成 …………………………………………(28)

二、炼厂用能的特点 .……………………………(29)第三章 炼油单元过程用能及节能 ………(32)第一节 流体流动及设备节能 ………….…(32)

一、流动过程节能措施 .……………………………(32)

二、流动过程节能技术 ………………......................(34 )

三、高压泵、大功率泵等的节能 ……………………………………………(39)第二节 分馏过程及设备节能 ………………(39)

一、分馏过程能量分析 ………………………………………………(39)

二、分馏过程及节能设备 ……………………….……(40)

第三节 传热过程及设备节能 … ......……………(41)

一、换热过程节能途径 …… .....................(41)二、传热过程节能设备……………………………… ....................…....(42)

第四节加热过程及设备节能…..…(45)

一、降低加热炉热负荷 …………………………………(45)

二、提高加热炉热效率 ..…………........................................(45)第四章 用能过程的系统优化方法 ..……………….....…(49)第一节 炼厂用能分析 ……..........…(49 )

一、双子系统模型 ..……………………………………………………………………(50)

二、三子系统模型 …………………............................(50)

三、洋葱模型 ..…………………......…(50)

四、三环节结构模型 .……………………….................….......…(51)第二节 最优化方法 ……………………………………...............…(55 )

一、最优化基本概念 …………………...……......................................(55)

二、最优化方法的分类 ………….......…(56)

三、线性规划及求解 .…………………………………............................(57)

四、应用实例 …………………....................(60)第三节:换热网络优化 ..…………………............…(62)

一、夹点技术 …………………………………………………………(62)

二、数学规划方法 ……………………………………(72)第四节 流程模拟 .……………………………….…………..........…(76)

一、流程模拟技术 .…………………………....…(76)

二、流程模拟方法 …………………………………………(77)

三、流程模拟软件及使用 .…………………………………(78)

四、流程模拟应用案例 ..…….............…(82)

下篇

第五章 炼油企业总体用能优化 .………………(93)第一节 总加工流程优化 .………………………………………………(94)

一、石脑油加工路线流程优化 …………………………(94)

二、制氢流程和路线优化 .…………………………………………………………(95)

三、渣油加工流程和路线优化 …………………………(95)

四、企业能耗总体分析 ..…………………………………………(97)第二节 生产运行优化 …………………………………….…(98)

一、装置负荷率及停/运………………………………………………(98)

二、减少重复分离/混合…………………………………………………………(98 )

三、减少重复加氢过程 ………………………….….......................……(99 )

五、相同功能单元的关停并转 ………………

四、减少重复相变过程 ……(99 )六、公用工程介质的集成供应 .……………….…(99 )第三节 能源结构优化 .………………………………………………………………(100)

一、优化利用炼厂干气 .………………….........................(100)

二、高效利用催化烧焦和石油焦 …………………………………………(102)

三、利用外部煤、天然气和蒸汽 ……………………………………………(102)

四、权衡优化工艺装置产汽 …………………………………(103)

五、环境因素的制约 .…………………………………………………………………(103)第六章:炼油工艺装置能量优化 ...…………………..……………………(104)第一节 常减压装置能量优化 ……………………(104)

一、常减压装置概况 .……………………………………………………………………(104)

二、常减压装置用能分析 .………………………………………………………(109)

三、蒸馏装置能量优化 .………………………………….......…(113)第二节催化裂化装置能量优化 .………....…(125)

一、催化裂化装置工艺流程 …………..……(125)

二、催化裂化装置用能特点 ……………………………...…(131)

三、催化裂化装置用能优化 ……………………............…(138)第三节 延迟焦化装置能量优化 …………………………………………………(144)

一、延迟焦化概述 ………………………………..…(144)

二、延迟焦化用能特点 ………………………………………………………(146)

三、延迟焦化装置能量优化 …………...............…….....…(149第四节 加氢裂化装置能量优化 ………………………………(156)

一、加氢裂化装置工艺概述 ………………………………………………………………………(156)

二、加氢裂化装置用能特点 …………………………………………………………(160)

三、加氢裂化装置用能优化 ………………….................…(165)第五节催化重整装置能量优化 .…………(173)

一、催化重整工艺概述 .…………………………………………………(173)

二、催化重整装置用能特点 …………………………….....…(175)

三、催化重整用能优化 .………………………………………(179)第七章装置间热集成优化 …………………………...............…(189)

一、全厂物料流程 …………………………………………(189)

二、热集成机会识别 ………………………………………(190)

三、热集成方式选择 ..………………………………………………(190)

四、热集成能量分析 .…………………………….................…(191)

五、热集成能量判断 ..…………………………………………………………………(192)

六、装置内部再调优 ………….......................…(193)

七、热集成工程分析 ...........………(194)

八、热集成案例分析 ………………(195）第八章低温热综合利用优化 .………………………… ......................(199)

一、低温热资源条件确定 .…………......................…………..…(199)

二、低温热阱挖掘 …………………………………………………(201)

三、低温热阱能量优化 .…………………………………………(202)

四、热源/热阱匹配优化………………………………………………(204)

五、热媒水系统设计 ……………………………………………(204)

六、低温热升级利用 .……………………………………(206)

七、低温热综合利用优化案例 …….....................…(215)第九章 蒸汽动力系统优化 .…………………………(228)第一节蒸汽动力系统概述…………………………(228)

一、锅炉 .……… ......................................…(229)

二、主蒸汽系统 ……………………... ....……………………(239)

三、汽轮机 .……… ...................……(243)

四、自备电站及特点 .……………………………………………………(249)第二节动力站系统优化…………………………(252)

一、基于装置优化蒸汽供给优化 ………………………………(252)

二、蒸汽动力系统匹配优化 ………………………… .......……(253)

三、动力站系统运行优化 ……………… ......………(260)

第三节:蒸汽管网系统优化 .………………………………………(266)

一、优化蒸汽管网..………........…………(266)

二、蒸汽系统设备优化 …………............…………………(267)第十章 循环水系统优化 ……………………………………………………………(269)

一、降低循环水量 ………………………. ...........................(270)

二、降低循环水补水 .……………………..….….…(271)

三、降低循环水管阻压力 ………………………………………(272)

四、提高设备效率 .………………………………………………(273)

五、富余压头利用 ………………… .................................(275)

六、循环水回水热量利用 ………………………………....…(275)

参考文献 ·…………… ........…(277)

能量系统优化作为指导炼油企业开展节能工作的重要理论基础和研究领域，是无止境、无边界的开放知识体系。本书在总结大量具体措施的基础上， 进行一般规律的抽象提升，既坚持措施方法的实用性，又兼顾实践应用的一般性，希望本书的出版可以对炼油能量系统优化技术起到促进作用。

本书在总结炼油生产过程用能情况基础上，按照能量利用线索重新审视炼油生产过程，结合过程系统优化方法，论述炼油能量系统优化的一般理论、方法，既侧重方法的实用性，又兼顾措施的抽象概括，提出如何寻找节能潜力，提出改进措施的途径、主要节能技术及其应用、装置及大系统优化改进的思路和方法。