热力学约束下石油化工装置能耗削减的 过程集成策略

刘瑞娟¹，邹珊珊²，于萌萌¹

（1.山东豪迈化工技术有限公司，山东 青岛 266114；

2.青岛思和化工技术咨询有限公司，山东 青岛 266108）

摘  要：针对常减压蒸馏装置能耗水平偏高的问题，在热力学约束下提出了系统性的过程集成策略。通过夹点分析对换热网络进行重构，解决了原油入炉温度不足与跨夹点传热等问题；设计跨单元乏热回收方案，实现了高品位热量的对口利用；引入机械蒸汽再压缩热泵技术，升级了低品位潜热；结合公用工程系统的优化集成，提升了能源利用效率。模拟结果显示，单位原油加工能耗降低25.1%，C0年减排量达8.75万t。研究为石油化工装置的节能降耗与绿色转型提供了可行路径与工程依据。

关键词：过程集成；夹点技术；乏热回收；热泵系统；能耗削减

0  引言

石油化工装置因流程复杂、能量耦合度高而长期面临能耗偏高与碳排放压力，尤其在常减压蒸馏等关键环节中，换热网络匹配不合理和乏热利用不足问题突出。为实现节能降耗与减排目标，可在热力学约束下对能量系统进行优化。本研究以1000万tV/a常减压蒸馏装置为对象，采用过程集成与夹点分析理论，结合热泵与公用工程系统优化，对装置的能量流动进行系统性重构与集成。研究范围涵盖热网络调整、跨单元乏热回收和低品位热能升级，旨在验证多路径协同的节能潜力，并为石化行业的高效与绿色运行提供参考。

1 案例概况与能耗瓶颈分析

1.1 装置工艺流程概况

研究选取的对象为1套处理能力为1000万t/a的常减压蒸馏装置，其核心任务是将脱盐脱水后的原油分离为不同沸程范围的直馏产品。原油首先进人1个由多台换热器组成的换热网络，与常压塔、减压塔的高温产品馏分及循环返流进行换热，实现最大程度的热量回收。预热后的原油进人常压加热炉，被加热至365℃后，以汽液两相状态进人常压塔的闪蒸区。在常压塔内，通过塔顶冷回流、中部抽出侧线产品以及设置3层循环热返流（顶循、中一、中二）进行分馏，自上而下依次获得塔顶石脑油、煤油、轻柴油和重柴油。塔底的常压渣油作为减压蒸馏单元的原料，经减压加热炉加热至395℃后，进人减压塔进行深度分离。减压塔在塔顶绝对压力3.5kPa的操作条件下，通过4级抽真空系统维持高真空度，分离出减压蜡油（LVGO、HVGO）和塔底的减压渣油。整个装置的物料与能量流动高度合，其工艺流程示意图见图1。

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