摘要：節(jié)能降耗是煉油企業(yè)一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，如何降低酸性水汽提裝置的蒸汽消耗也是一項(xiàng)值得研究的課題。通過研究酸性水汽提裝置蒸汽消耗的重點(diǎn)部位，利用精益六西格瑪法分析出影響蒸汽消耗的重要因素，提出降低能耗的管理思路和建議，為企業(yè)裝置節(jié)能減排提供技術(shù)支持，也為同類裝置蒸汽能耗的降低提供了參考。

關(guān)鍵詞：蒸汽消耗　酸性水汽提裝置　節(jié)能降耗　精益六西格瑪法

節(jié)能減排是“十三五”能源消費(fèi)總量控制的工作重點(diǎn)^[1]，降低煉油各裝置蒸汽能耗，實(shí)現(xiàn)蒸汽零排放是公司節(jié)能減排的目標(biāo)。而酸性水汽提裝置中的蒸汽消耗在主要能源消耗中占比很大^[2]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，蒸汽消耗在裝置的主要消耗中占91.2%。因此，降低蒸汽消耗是裝置降低能耗的關(guān)鍵，需通過致力降低蒸汽單耗，大幅降低裝置能耗^[3]。在節(jié)能的同時(shí)，要確保排出的凈化水達(dá)標(biāo)，以防加大后續(xù)污水處理負(fù)荷和影響凈化水回用。

酸性水汽提裝置是公司環(huán)保處理裝置，2006年11月投用，裝置原始設(shè)計(jì)處理酸性組分為硫化物含量≤10000mg/L，氨氮含量≤5000mg/L。但隨著公司煉制的原油向重質(zhì)、劣質(zhì)發(fā)展的趨勢(shì)，酸性水組分中氨氮含量已遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，為確保凈化水合格，蒸汽消耗相應(yīng)增加，目前蒸汽能耗為253kg/t，擬通過持續(xù)改進(jìn)降到225kg/t。因考慮到當(dāng)前酸性水組分含量超過設(shè)計(jì)值，故未將設(shè)計(jì)值213kg/t 作為目標(biāo)值，但設(shè)計(jì)值始終是努力改進(jìn)的方向。精益六西格碼(Lean Six Sigma, LSS)是以研究流程為中心，通過精益生產(chǎn)理論與六西格碼管理的集合，通過兩種生產(chǎn)模式互相促進(jìn)彌補(bǔ)單個(gè)生產(chǎn)模式的不足，通過DMAIC分析研究達(dá)到節(jié)能降耗、降本增效的管理效果。

圖1　酸性水氣體裝置流程示意

2　快贏措施

當(dāng)凈化水—酸性水換熱器和氨—酸性水換熱器在運(yùn)行一段時(shí)間后，內(nèi)外換熱表面形成污垢，附加熱阻降低傳熱量，使換熱器性能變壞，導(dǎo)致汽提蒸汽耗量增加。經(jīng)檢測(cè)污垢主要成分是粉塵、油泥。用高壓水對(duì)換熱器管、殼兩程清洗；將原料泵上的過濾網(wǎng)由100目單層改為100目雙層；控制沉降罐液位在50%~60%，以保證沉降時(shí)間，并防止液位過低時(shí)將油泥帶入換熱汽提系統(tǒng)；將清洗頻次縮短至半年1次。

2.2　塔頂壓力

原塔頂壓力自塔頂引出，經(jīng)引壓管至儀表箱內(nèi)壓力變送器，因酸性氣低溫易結(jié)晶，且引壓管管徑小（φ15）、彎頭多、運(yùn)行過程中易產(chǎn)生硫氨化合物堵塞管道，造成儀表失靈，尤其是冬季引壓管結(jié)晶凍凝，塔頂壓力顯示不正常。將塔頂壓力控制改至酸性氣分離罐頂壓力控制，壓力變送器改為法蘭式，引壓管口徑DN15改為DN50后，壓力正常顯示，為穩(wěn)定操作和數(shù)據(jù)收集提供了條件。

2.3　清理塔盤浮閥結(jié)垢

因粉塵和油污的沉積，造成浮閥重量增加、通氣孔堵塞及浮閥的脫落，降低了汽液兩相交換面積，影響了塔內(nèi)汽液兩相的平衡和增加了蒸汽耗量。為塔內(nèi)汽液兩相提供了良好的交換空間，確保了汽體分離效果和凈化水合格，同時(shí)降低了蒸汽耗量?？熠A措施改善前后對(duì)比，蒸汽單耗由253.25kg/t降到了234.92 kg/t，但單耗穩(wěn)定性還有待提高，還需進(jìn)一步查找原因，進(jìn)行改善。

3　影響因素測(cè)量分析

3.1　CE矩陣

建立影響因素CE矩陣，按照客戶優(yōu)先度評(píng)價(jià)要求，蒸汽單耗、氨氮含量、硫化物含量3個(gè)水平重要度最高按10分計(jì)。對(duì)氣體分離流程進(jìn)行CE矩陣分析，其重要度輸入見表1。

由表1可看出，通過CE 矩陣，找到了6個(gè)分值較高的因子，其中塔頂壓力經(jīng)采用快贏措施后得到改善。

3.2　測(cè)量系統(tǒng)分析

圖2 為蒸汽單耗Y的過程能力分析。

圖2　改善后蒸汽單耗能力

建立測(cè)量系統(tǒng)模型Y（目標(biāo)函數(shù)）：蒸汽單耗＝蒸汽消耗量/ 酸性水處理量＝蒸汽消耗量/（酸性水熱進(jìn)料量＋酸性水冷進(jìn)料量），因此需對(duì)蒸汽消耗量、酸性水熱進(jìn)料量、酸性水冷進(jìn)料量測(cè)量系統(tǒng)分別進(jìn)行分析。圖2橫坐標(biāo)為按照時(shí)間序列采集的樣本序號(hào)，縱坐標(biāo)為每個(gè)樣本計(jì)算所得的蒸汽單耗數(shù)值Y（單位kg/t），從圖2中可以看出：多數(shù)指標(biāo)已小于控制上限，CPK\PPK等于0.48過程能力差，急需改善。

因在目標(biāo)函數(shù)改進(jìn)中涉及的2 種關(guān)聯(lián)指標(biāo)（凈化水中氨氮含量、硫化物含量）的控制只有上限，沒有下限，從控制圖可以看出：關(guān)聯(lián)指標(biāo)過程相對(duì)穩(wěn)定，所有凈化水中氨氮數(shù)據(jù)均<100mg/L，硫化物含量均<50mg/L。冷熱進(jìn)料比值對(duì)蒸汽單耗波動(dòng)趨勢(shì)一致性影響明顯，冷熱進(jìn)料比值波動(dòng)較大，需進(jìn)一步查找原因，進(jìn)行改善，分析其相關(guān)性。

4　工藝條件優(yōu)化

4.1　原因驗(yàn)證

經(jīng)X與Y的相關(guān)性分析可以看出，塔頂壓力、冷進(jìn)料溫度與Y的相關(guān)性不強(qiáng)。由冷熱進(jìn)料比值R 值0.922，P＝0.000；塔底溫度R值0.918，P＝0.000，塔頂溫度R值-0.925，P＝0.000可以看出：其與蒸汽單耗相關(guān)性很強(qiáng)。塔頂溫度與冷熱進(jìn)料比值、塔底溫度交互作用明顯。通過DOE 實(shí)驗(yàn)分析，用Minitab 軟件畫出主效應(yīng)圖（圖3），圖3中為每個(gè)關(guān)鍵因子對(duì)目標(biāo)值（Y，單位/kg/t）在各水平上對(duì)目標(biāo)值Y影響大小的度量。塔底溫度和冷熱進(jìn)料比值對(duì)蒸汽單耗的效應(yīng)類似，當(dāng)這2個(gè)因子從低水平移動(dòng)到高水平時(shí)，蒸汽單耗都會(huì)增加，而塔頂溫度在從低水平移至高水平時(shí)，蒸汽單耗呈下降趨勢(shì)。同理，塔頂溫度與冷熱進(jìn)料比值交互作用不明顯。

圖3　蒸汽單耗主效應(yīng)

圖4　蒸汽單耗等值線

4.2　工藝條件優(yōu)化

對(duì)重點(diǎn)因素控制并收集數(shù)據(jù)，通過DOE實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。塔頂溫度保持在150℃時(shí)的蒸汽單耗與冷熱進(jìn)料比值、塔頂溫度的等值線如圖4 所示。由Minitab軟件得出，得到優(yōu)化方程式為：Y蒸汽單耗＝常量114.867＋塔底溫度×0.703＋塔頂溫度×1.1347－冷熱進(jìn)料比值－411.109－塔底溫度×塔頂溫度×0.0077＋塔底溫度×冷熱進(jìn)料比值×3.025－塔頂溫度×冷熱進(jìn)料比值×0.1531；根據(jù)等值線圖，建議工藝控制范圍：塔底溫度150~155℃，塔頂溫度102~115℃，冷熱進(jìn)料比值最佳范圍0.250~0.281。

4.3　固化措施

制定裝置塔底溫度、塔頂溫度、冷熱進(jìn)料比值新優(yōu)化控制指標(biāo)。汽提主操依照指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，保持蒸汽溫度220~260℃，蒸汽壓力0.9~1.1MPa。通過DCS 操作系統(tǒng)在線監(jiān)控，技術(shù)員每日不定時(shí)檢查，設(shè)置控制指標(biāo)上下限報(bào)警，組織工藝培訓(xùn)等措施固化管理。

4.4　效益測(cè)算

以蒸汽按180元/t；開車8000h/a；處理量40t/h為基礎(chǔ)，效益計(jì)算得年節(jié)省蒸汽費(fèi)用：（253－223.51）kg/t/1000×40t/h×8000h×180元/t＝169.86萬元

5　結(jié)語

通過研究精益六西格瑪法在酸性水汽提裝置蒸汽消耗中的應(yīng)用，得到如下結(jié)論：

1）該裝置工藝操作控制：塔底溫度150~155 ℃，塔頂溫度102~115 ℃，冷熱進(jìn)料比值最佳范圍為0.250~0.281 時(shí)，節(jié)能效果最佳。

2）精益六西格瑪法可以在酸性水汽提蒸汽節(jié)能降耗中發(fā)揮重要的作用，為同類裝置蒸汽節(jié)能降耗提供了參考。

[1] 戴彥德，呂斌，馮超.“十三五”中國能源消費(fèi)總量控制與節(jié)能[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，17（1）：1-7.

[2] 李勇，劉忠生.煉廠酸性水汽提的上下游技術(shù)[J].當(dāng)代化工，2006，35（6）：429-432.

[3] 紀(jì)曄，王瑩.酸性水汽提過程模擬與能耗分析[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2014，25（6）：6-8.

作者：王春雷，李寧

聲明：文章轉(zhuǎn)載自“石油化工2019年4期35卷53-56頁”僅供參考，本平臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)載、分享、陳述、觀點(diǎn)保持中立，目的僅在于傳遞更多信息，并不代表本平臺(tái)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。如發(fā)現(xiàn)政治性、事實(shí)性、技術(shù)性差錯(cuò)及版權(quán)問題等錯(cuò)誤信息及涉及作品版權(quán)問題請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除，感謝支持！

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