版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:内蒙古呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:100010
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

石化企业乙烯裂解设备级、过程级、系统级

时间:2016-03-03来源: 作者: 点击: 161次

能效指标体系的建立

 

王麟琨 张春庭

(机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 网络控制研究中心 北京 100055)

 

  目前石化企业乙烯裂解的能效指标体系主要集中在设备级,过程级、系统级能效指标体系缺乏。为了系统地、全面地反映影响石化企业总体能效水平和能源利用状况的关键因素和环节,建立了面向设备级、过程级、系统级的能效指标体系。确定的综合性能效指标体系能够表示出企业生产用能情况、企业的管理水平、污染物的排放、生产技术水平以及经济效益,为智能工厂提供全面的能效评估依据。

关键词乙烯裂解;能效;指标体系

中图分类号TE08           文献标识码A

 

The Establishment of energy efficiency index system equipment, process and system level of ethylene cracking in petrochemical enterprises

WANG Lin-kunZHANG Chun-ting

(Network Control Research Center, Instrumentation Technology and Economy Institute, Beijing 100055, China)

Abstract At present, the energy efficiency index system of ethylene cracking in petrochemical enterprises is mainly concentrated in the equipment level, process level and system level energy efficiency index system are lack. In order to systematically and comprehensively reflect the key factors that affect the overall energy efficiency and energy utilization of petrochemical enterprises, the energy efficiency index system is set up for the equipment level, process level and system level. The comprehensive energy efficiency index system can be used to express the energy consumption situation, the management level of enterprises, the emissions of pollutants, the technical level and economic benefits, which provides comprehensive energy efficiency evaluation basis for the intelligent plant.

Keywords: Enterprises Ethylene ;Energy Efficiency; Index System


0    引言

虽然我国经过近30多年来的经济快速发展,但粗放型的发展方式没有得到根本转变,面临能源资源短缺、生态环境恶化等严峻挑战。发展节能、环保、高效的工业生产为必然选择。智能制造使产业组织更高效、生产更科学化、生产组织更便捷化、最大化提高生产效率以及能源利用效率。提高能效也是智能制造的目标之一;工业能效标准化是提高国家节能制度的基础,是提升经济质量效益、推动绿色低碳循环发展的重要手段和有效支撑;一套科学合理的指标体系能够系统地、全面地反映所有标准关注的内容和对象,涵盖影响企业总体能效水平和能源利用状况的关键因素和环节。能效指标体系是综合性指标,与智能制造的能耗、产品、生产管理、市场价格、污染物排放等因素密切相关。确定的各项指标应该能够全面反映企业的能源利用状况和能效水平的总体状况,能够涵盖主要的用能工序和环节,同时不但能够表示出企业生产用能情况,同时能够反应企业的管理水平、污染物的排放、生产技术水平以及经济效益; 目前指标体系主要集中在设备级,过程级、系统级能效指标体系缺乏。将建立多维度的能效指标体系将兼顾不同层次包括设备级、过程级、系统级的能效指标以及不同影响因素包括经济、管理、生产、环境等能效指标,为智能工厂提供全面的能效评估依据。

1    能效指标体系的建立过程

1)  结合对典型石化企业用能特点的分析及构建指标体系的原则1,综合我国能源审计与统计相关法规、标准、全面考虑各指标出现的频率和可测性,确立经济能效指标、管理能效指标、生产能效指标和环境能效指标四个一级指标和若干二级指标构成综合评估指标体系。然后针对乙烯裂解高能耗生产环节,根据实际生产要求、目标产品、工艺要求、组成设备和操作模式等因素,建立不同类型的设备、不同环节的生产线的能效指标体系以及整个生产系统的指标体系。

2)确定不同层面能效指标定义。多层面能效指标包括经济能效指标、管理能效指标、生产能效指标和环境能效2。经济能效指标综合考虑生产成本、销售额、经营收入等因素进行定义;能源管理指标考虑能源进销存、节能率以及节能潜力等因素进行定义;生产能效指标考虑加工转换单元、输送分配单元、耗能设备等;环境能效指标考虑考核各种能源污染物排放量为绩效点的能源污染物指标和监测企业对于环境管理体系完善程度等因素。

3)  确定不同粒度的能效指标定义。通过分析乙烯生产工艺过程的能源流和物质流情况,划分设备级、过程级和系统级评估的边界,并确定能效指标。

4)  能源指标基线模型的确定。基于理想值(设计值)和统计数据,确定以上各能效指标的基线模型,作为进行数据分析的基础。

5)  基于以上能效指标,研究可用于在线能效优化控制和能效优化调度的指标。

6)  以上(1-5)部分构成能效指标体系的建立过程。

2    能效指标体系的具体内容

指标体系是由一系列指标构成的,同时还包含各指标的基本概念、定义、计算公式和统计口径,主要影响因素和改进途径分析,以及适用不同企业的对标基准值确定方法等,这些构成了一个完整的、有机的整体。构建了空间能效指标体系,其中经济能效指标、管理能效指标、生产能效指标、环境能效指标四个一级指标构成指标体系的一维;设备级能效指标体系、过程级能效指标体系、系统级能效指标体系构成指标体系的另一维;能效指标系统的构成图如图1所示。

1)      经济能效指标体系

       i.      单位产品能耗指标


E-乙烯产品的综合耗能(千克标准煤)

M-乙烯产量(吨)

图1 能效指标体系

      ii.      单位能耗收益指标

E0-产品的销售收入(万元)

Eh-消耗的能源成本(万元)

M-产品的生产数量(吨)

    iii.      产品质量评价指标

乙烯的质量评价指标:

乙烯

%

99.90

甲烷 + 乙烷

ml/m3

1000

丙烯及重组份

ml/m3

3

乙炔

ml/m3

2

ml/m3

0.5

一氧化碳

ml/m3

0.2

二氧化碳

ml/m3

1.0

氢气

ml/m3

5

总硫( S)

mg/kg

0.5

总氮 (N)

ml/m3

1.0

mg/kg

0.2

总羰基(醛,酮)

ml/m3

1.0

ml/m3

1.0

甲醇

ml/m3

1

( Cl)

mg/kg

1

ug/kg

30

有机物氧

ml/m3

0.5

COS

ug/kg

20

丙二烯

ml/m3

5

ml/m3

0.03

丙烯:丙烯纯度(%)、甲烷+乙烷+丙烷(ml/m3

2)      管理能效指标体系

       i.      关键设备的计划外停机指标3

主要用小时数描述关键设备的停机,关键设备包括裂解炉、急冷油塔、急冷水塔、乙烯精馏塔。

      ii.      生产单元的计划外停机指标

乙烯生产过程主要由原料预热、裂解、急冷、压缩、冷分离、热分离、制冷、废碱氧化、汽油加氢和公用工程等单元组成5。生产单元的计划外停机指标用小时数描述。

    iii.      原材料质量指标

混合石脑油:比重(kg/m3)、动力粘度(mm2/s

加氢尾油:比重(kg/m3)、运动粘度(mm2/s

减一/减顶油:比重(kg/m3

循环乙烷:乙烯(37%)、C3及重组分(<500 ml/m3

循环丙烷:MAPD13%)、丙烯(1020%)、碳四及重组分(15%

      iv.      辅助材料质量指标

DMDS-二甲基二硫化物结焦抑制

纯度(≥99.5%)、甲硫醇(≤0.1%)、甲硫醚(≤0.1%)、水分(≤600PPM)、二甲基多硫化物(≤0.2%

3)      生产能效指标体系

       i.      关键设备能效指标

裂解炉综合能耗=高压锅炉给水消耗量*折能系数+稀释蒸汽消耗量*折能系数+新鲜水消耗量*折能系数+高压蒸汽消耗量*折能系数+燃料消耗量*折能系数+急冷油消耗量*折能系数

      ii.      能量交换设备效率

乙烯生产使用SLE“线性换热器”,为高温裂解产物提供有效、迅速的冷却,可以高效的回收裂解气的高位热能,最大限度的产生超高压蒸汽。效率计算公式:

入口温度是T1,设计的出口温度T2S,实际出口温度T2C,交换效率

    iii.      生产单元能效指标4

乙烯生产过程主要由原料预热、裂解、急冷、压缩、冷分离、热分离、制冷、废碱氧化、汽油加氢和公用工程等单元组成。这些单元的能耗作为生产单元的能效指标。

      iv.      能源回收效率指标

急冷水回收效率:

急冷水回收量*折能系数/急冷水输入总量*100%

急冷油回收效率:

急冷油回收量*折能系数/急冷油输入总量*100%

       v.      关键工艺参数控制性能指标

裂解炉:裂解温度(800870℃)、急冷器出口温度(250300℃)、超高压蒸汽温度(490535℃)、烟气氧含量(1.53.5%)、炉膛负压(490535Pa

急冷油塔:塔顶温度(95108℃)、塔底温度(185210℃)、盘油温度(111121℃)

急冷水塔:塔顶温度(3545℃)、塔底部温度(8092℃)

重燃料油汽提塔:塔顶温度(220290℃)、塔底部温度(220290℃)

轻燃料油汽提塔:塔顶温度(108125℃)、塔底部温度(95125℃)

水汽提塔:塔顶温度(95118℃)、塔底部温度(95120℃)

稀释蒸汽发生器:稀释蒸汽温(185215℃)

      vi.      可回收物质回收效率

急冷水:急冷水回收量/急冷水输入总量

急冷油:急冷油回收量/急冷油输入总量

4)      环境能效指标体系

       i.      有害物质排放指标

稀释蒸汽发生器排污:PH8.59.5 mg/l)、COD(≤1500 mg/l);

清焦排放气:颗粒物(<20 mg/Nm3)、CO(20 mg/Nm3)

烟气: NOx(90 mg/Nm3)、颗粒物(90 mg/Nm3)CO(30 mg/Nm3)SO2(10 mg/Nm3)

含油工艺污水:PH7.37.7 mg/l)、COD(<1500 mg/l);

清焦废水:PH6.59.5mg/l)、COD(≤800 mg/l);

裂解炉汽包排污:PH8.59.5 mg/l

      ii.      资源消耗指标

乙烯生产的输入物料包括石脑油、加氢尾油、减一/减顶油 、轻烃的使用数量(吨)。

3    结论

1)  针对石化企业乙烯裂解能效指标主要集中在设备级的问题,构建了面向设备级、过程级、系统级能效指标体系;

2)  综合指标体系由经济能效指标、生产能效指标、管理能效指标、环保能效指标构成,全面反映石化企业乙烯裂解工艺的能效水平。

参考文献(References):

[1]     原健. 我国石化企业能效对标体系及能效评价研究[D],大庆:东北石油大学,2013:15-19

[2]     ISO-20140-1[S] Automation systems and integration — Evaluating energy efficiency and other factors of

manufacturing systems that influence the environment — Part 1:Overview and general principles

[3]     IEC 62837[S] Energy efficiency through automation systems

[4]     郭文豪,许金彬.炼油厂的能耗评价指标及其对比[J]. 炼油技术与工程. 2003.33(11):55-58.

[5]     李玉民.乙烯裂解工艺与原料[J]. 乙烯工业2007 , 19 (3 ) l -3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


作者简介 :王麟琨(1974-),男,黑龙江人,教授级高级工程师,主要从事现场总线、机电控制方面的研究。

E-mail: wlk@tc124.com

联系地址:北京市西城区广安门外大街甲397号机械工业仪器仪表综合技术经济研究所104室。

手机:13041254092    电话:010-63462906

通信联系人:张春庭,男,高工。E-mail: zct2001@tc124.com.

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。