于彦明
中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司 河北省任丘市 062552
摘要：华北石化公司新建了一套航煤加氢装置，本文论述从工艺方案比选到详细设计各环节采取的节能措施，点出编制节能报告要点，对企业建设项目顺利通过政府发改部门节能审查起到指导作用。
关键词：航煤加氢；节能；能耗指标
1.项目概况
中国石油华北石化公司位于河北省任丘市，原油一次加工能力达到1000万吨/年，主要产品为汽油、柴油、航空煤油等产品。2018年新建一套100万吨/年航煤加氢装置，采用液相加氢工艺，公司在设计阶段编制了节能报告，一次通过了河北省发改部门节能评估，取得了节能批文。
2.节能分析
2.1工艺路线
当前航煤加氢主流技术有滴流床加氢工艺技术和液相加氢技术，现将滴流床加氢工艺技术和液相加氢技术工艺条件进行对比：
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通过对比可以看出，在产品收率相当的情况下，液相加氢技术在氢耗、占地、投资、能耗方面都更具优势，这是因为液相加氢工艺简化工艺流程采用了上流式鼓泡床反应器、多床层多点注氢的补氢方式，使液体在上流式反应器内部为连续相、过量氢气在反应器内形成“微鼓泡”，补充在加氢反应中消耗的氢，取消了高温高压的液相循环泵，取消了循环氢压缩机。
通过取消循环氢压缩机，减少了装置年用电量252.0×104kWh，取消反应产物空冷器年可减少电量13.86×104kWh，分馏塔顶油、油气以及航煤产品和排放气等工艺介质冷却采用空气冷却，节约冷却用循环水量319.07t/h。
工艺方案的选择是节能的源头和根本，也符合国家设立节能审查的初衷，即激励企业创新，淘汰落后产能。编制节能报告应详细论述工艺流程，计算各工段用能，对比现行主流工艺路线，论证能耗差别。
2.2总图布置
项目总图布置在严守规范标准的基础上，尽量节省用地，靠近上下游装置，布置紧凑规整，物料顺行，减少折返、迂回以缩短输送距离减少物料输送能耗。对比电力输送损耗，物料输送管路损失耗能要高，因此本次装置选址在重整联合装置北侧，靠近装置进出料位置，兼顾寻找就近配电所。
2.3设备选择设计
本项目的主要设备包括反应器、塔器、换热器、空冷器、加热炉等。
本项目反应器设计采用固定床鼓泡反应器，具有催化剂与液相的接触效率高、液体分布均匀，催化剂床层较浅时转化率高等优点。
分馏塔采用36层板式塔，使用高效浮阀塔盘。
换热器均选用管壳式换热器，换热器本身是成熟工艺设备，节能优化重点在于整套装置热平衡计算，通过合理设计换热流程，有效回收利用了生产过程中的余热，降低系统能耗，具体细节有：原料油经原料油泵升压后，经分馏塔底油/原料油换热器、反应流出物/原料油换热器后进入反应进料加热炉加热，有效利用分馏塔底油和反应流出物的余热，从而减少了反应进料加热炉的燃料消耗，回收利用余热量为16567.4kW，年减少燃料气13738.79t/a；通过设计蒸汽发生器，有效回收航煤产品的余热，其产生的1.0MPa 蒸汽送入全厂的蒸汽管网。
空冷器用于分馏塔顶产品冷却，根据设计参数，可用空冷器解决的避免使用换热器，减少循环水使用。
本项目设计采用的反应进料加热炉和产品分馏塔底重沸炉热效率均≥92%，符合《石油工业用加热炉能效限定值及能效等级》中1级能效要求（92%），其能效等级为1级，符合节能要求，选型合理。
本项目设置两套新氢压缩机组，机组输入比功率为3.57kW/（m3/min），对照《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》，新氢压缩机输入比功率小于1级能效指标（6.86kW/（m3/min）），属于1级能效设备。
炼化企业机泵使用较多，考虑8400小时连续生产特点，因机泵故障导致停工或事故造成损失远大于机泵节能带来收益，公司多选用大厂家成熟产品，以性能稳定为首要选用原则。本装置所用机泵泵能效均符合《石油化工离心泵能效限定值及能效等级》中2级能效要求，其中原料油进料泵、产品分馏塔顶回流泵、航煤产品泵和污油泵能效达到了1级能效要求，符合节能评估要求（本文不附机泵、电机详细参数，若编制报告需详细列表说明）。
本项目泵类设备配套高压电机选用与机泵选用原则一致，以成熟稳定为原则，设计采用YBH500-710型高效节能型防爆电机，其能效达到《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》中2级能效要求，符合本地行业内节能标准。
本装置保温设计采用复合硅酸盐保温材料，能够有效减少了散热损失，比用传统保温材料单耗费用减少45.38%，是目前国内最理想的保温材料。
综上所述，本装置主要用能设备，均为高效低耗设备，未采用国家明令禁止和淘汰的落后设备，所有工艺设备均为国内外先进高效设备，整体装备水平高，大大降低了设备能耗。
2.4装置用水、照明用电
装置给水系统按分质、分压的原则进行系统划分，避免串用，浪费高品质水；设计采用清浊分流、循环使用等技术提高水的循环利用率，大大减少新水用量及废水外排量；生产中尽量使用空冷，必须采用循环水冷却的设备，减小排污量，循环水利用率达97%以上。
装置照明依照度要求采用分区照明的方式，灯具以防爆LED灯为主，节能效果相当显著。
3. 能源消费增量评定
本装置年综合能源消费量等价值为7471.19tce，建成达产后实现年产值457368.04万元，工业增加值30252.77万元，装置万元产值综合能耗为0.0163tce/万元，万元工业增加值综合能耗为0.2470tce/万元，低于沧州市“十三五”末单位GDP能耗指标0.6363tce/万元，具体能耗统计过程不再详细论述。编制报告还需要依据省、区、县工业产值及能源消费量指标计算对节能目标影响分析，通过分析，对各级指标影响均较小。
4.结语
本次报告编制对工艺方案和设备能耗等进行详细论证计算，对项目详细设计提出指导意见，使本套航煤装置能耗低于行业平均值，能源消费增量控制符合所在省地市要求，也为企业编制项目节能报告起到参考指导作用。