环境时评：石化节能节水，迈向系统优化时代

2014-10-21 19:45:04 点击数：2108 作者：水事易

茂名石化自从进行能量系统优化后，每年的节能量达到了9.8万吨标煤。图为企业员工正在对生产系统进行节能优化。(柯裕清摄)

进入“十二五”以来，石化行业节能工作面临的压力越来越大，行业总能耗还在不断上升，而企业能耗下降的趋势却在放缓;同时，化工行业特别是新型煤化工行业发展遭遇的水资源瓶颈也凸显出来。如何在已经取得的节能节水成果上，继续挖掘出新的潜力，实现高效、低碳、绿色发展，是石化行业面临的一个重大课题。

对此，一些业内人士提出，在单个单元节能已经几乎无潜可挖的形势下，系统优化在提升节能节水效率上的作用开始凸显出来。把信息技术与石化行业深度融合，对企业进行整体系统优化，将成为挖掘行业节能节水潜力的重要抓手。

节能剩的都是“硬骨头”

石化行业是国民经济的基础产业和支柱产业，也是用能耗能的主要产业之一。我国石化行业从“十一五”开始加强了节能节水减排工作，经过几年的努力，行业的节能工作取得了明显的成效。据中国石油和化学工业联合会统计，“十一五”期间，全行业万元工业增加值能耗降低了20%，实现了国家规划的目标。而进入“十二五”以来，情况发生了一些变化。前3年全行业万元工业增加值能耗累积下降只有5.5%。其中，石油化工下降4.5%，化学工业下降11.4%，距离“十二五”分别下降18%和20%的节能目标还有较大差距。2013年，石化行业综合能源消费量首次突破5亿吨标准煤，达到5.01亿吨标准煤，比上一年增长6.1%。

石化联合会会长李勇武在2013年度石油和化工行业重点耗能产品能效领跑者发布会上曾表示，目前石油和化工行业节能形势十分严峻，节能的成本越来越高。“十一五”时期，行业的平均单位节能量投资为2382元/吨标煤;而“十二五”前3年，单位节能量投资保持在3000元/吨标煤以上。行业节能已进入啃“硬骨头”的攻坚阶段。

中国化工报记者在采访中了解到，化工行业主要的节能途径有3条：一是推广先进技术，相关节能技术以及设备的应用，可以有效地降低能源消耗;二是通过加强系统管理实现能源的梯级利用，减少能源消耗;三是结构节能，通过淘汰落后产能，对新建产能把好准入关，严格限制新上高能耗项目，控制行业总能耗的增加。按照这样的思路，在国家节能减排政策的推动下，前几年行业内的大多数企业在容易节能的领域中做了充分的工作，应用了大量的节能设备和工艺，并完善了节能管理工作，同时淘汰了一批高耗能的落后产能。

许多企业表示，目前能做的节能工作他们都已经做了，无论是工艺上、技术上、设备上，还是公用工程或管理上，各环节、各单元的节能工作都已经做得差不多了，剩下的就是一些“硬骨头”，未来节能任务目标的完成难度会越来越大。“该做的我们都做了，再要大幅度降低能耗不是一件容易的事，‘十二五’的节能目标让我们感到压力很大。”一位炼化企业的负责人不无忧虑地表示。

石化联合会节能与低碳发展处处长李永亮也表示，用较少投入就能产生较大节能量的时代已经过去了。通用的节能技术目前在石化行业中的应用已经很普遍，未来其应用空间将越来越小，行业节能潜力也随之变小。而且，节约同样的能源，比如节能1万吨标准煤，之前的投入是3000万元的话，现在的投入可能会增加到4000万元，甚至5000万元。“随着节能工作的深入，节能的难度会越来越大。”李永亮说。

低廉水价将一去不复返

如果说石化行业的节能形势不容乐观，那么节水的形势就更为严峻。“事实上，我国石化行业的水危机比石油危机更甚。石油没有了，还可以有其他的替代品，煤炭、风能、太阳能、核能都可以作为接续能源，而水资源是唯一的，无可替代!”全国化工节能(减排)中心秘书长王武表达了他对水资源紧缺的担忧。

公开数据显示，我国是联合国认定的水资源紧缺的国家之一。我国人口占世界人口的22%，而水资源只有世界的8%，我国人均水资源占有量是世界人均水资源占有量的1/4，位列世界第121位。随着社会经济的发展，水资源紧缺的形势还将进一步加剧。

2012年，国务院就发布了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，提出以水资源配置、节约和保护为重点，强化用水需求和用水过程管理，严格控制用水总量，全面提高用水效率，严格控制入河湖排污总量的要求。水利部还会同10个部门组建了最严格水资源管理制度考核工作组，加强对水资源的管理，制定了考核工作实施方案，并于今年3月启动了水资源管理制度考核工作。被称为“水十条”的《水污染防治行动计划》也正在紧锣密鼓地制定中。水作为百姓生活和工农业生产必不可少的紧缺资源，受到了前所未有的重视。

石化行业属于高度依赖水资源的一个行业，大多数的化工生产都离不开蒸汽、循环水、冷却水;同时，石化企业产生的废水如果得不到有效处理，直接排放，不仅会浪费大量的水资源，还会带来严重的环境污染问题。节约用水、减少废水排放是石化行业面临的又一重要课题。

“目前一些石化企业对于节水工作不够重视，主要是因为用水成本低，多用少用对企业的生产成本影响并不大。但今后企业享受低廉水价的日子将一去不复返，阶梯水价的全面实施将增加石化企业的用水成本。同时，国家实行的最严格水资源管理制度也会大幅增加企业的排污成本，石化企业的节水意识必须加强。”王武表示。

“新型煤化工产业面临的水资源制约更为严峻。我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，新型煤化工项目大多集中在西部地区，环境容量非常有限，大部分地区排污总量已经用完。煤化工产品的单位水耗和废水排放量如果降不下来，大规模发展煤化工就没有优势可言。而且煤化工企业排放的废水中COD含量一般在5000毫克/升左右，氨氮在200~500毫克/升，是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水。若控制不好，排放后将对环境造成严重的危害。”中国过程系统工程专业委员会副主任杨友麒对中国化工报记者说。

近日被曝光的腾格里沙漠工业废水污染事件，引发了强烈反响，工业企业在沙漠中随意排污的行为遭到社会各界的强烈谴责。这再一次给西部地区的新型煤化工企业敲响了警钟，如果不能给废水找到一个好的去处，煤化工的发展前景堪忧。

采访中记者了解到，石化企业的节能工作首先是从对单个工艺单元进行改进和优化入手，其次是各个子系统的优化，包括装置间的热联合，再次就是全局的能量系统优化。在节能工作进入啃“硬骨头”的攻坚阶段后，能量系统优化技术的作用更加凸显，成为石化企业节能增效的最主要手段之一，也是企业实现效益最大化的必由之路。

一直从事石油化工生产过程智能建模、控制与优化的应用基础研究和工程技术开发的华东理工大学副校长钱锋对系统优化在石化行业中发挥的作用认识更为深刻和透彻。他认为：“系统优化利用不仅仅可以降低企业的能耗，同时可以实现资源的高效利用，通过系统优化可以使物质和能源利用最大化，从而实现石化行业高效、低碳、绿色发展目标。”

钱锋告诉中国化工报记者：“我国石化行业的能耗水平与国际先进水平相比存在着较大的差距，其中原油加工、乙烯和合成氨的平均能耗高于国际先进水平的15%~25%。中石油、中石化两家企业2012年炼油综合能耗分别为57.3千克标油/吨和64.1千克标油/吨，而国际先进水平为40千克标油/吨。按照2013年我国的原油加工量4.79亿吨计算，如果达到40千克标油/吨的能耗水平，每年就能节省991.5万吨标油，减少二氧化碳排放3529万吨。”

同样的，我国的乙烯工业平均能耗为595.5千克标油/吨，而国外已达到500千克标油/吨，相差20%左右。差距还不仅仅体现在与国际先进水平的比较上，即使是在国内同类企业的比较中能耗水平也是良莠不齐，比如同期引进的同类乙烯装置之间的能耗差异达到12%。

“我国的乙烯装置大多是从国外引进的，硬件水平与国外相当，为什么我们就达不到国外先进的节能水平呢?我认为主要是思维方式和管理水平上的差异。目前，国内的石化项目缺乏的是支撑化工过程整体运行行为的系统优化方法和先进软件，而欧美等工业发达国家早已经开始了信息技术和互联网技术为主导的由传统制造向智能制造的转型。智能化管理是现代企业实现高效发展的重要基础。”钱锋表示。

钱锋介绍说，系统优化是智能制造的具体体现。近几年，欧美等国掀起了一股从传统制造业向智能制造转型的热潮。老牌制造业强国德国在2013年推出工业4.0战略，旨在通过利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统相结合的手段，促使制造业向智能化转型。工业4.0战略被德国学术界和产业界称为以智能制造为主导的第四次工业革命。美国也于2011年启动先进制造合伙计划，主导和参与者不仅有石油化工行业的龙头企业杜邦、陶氏、埃克森美孚、BP、壳牌等公司，还有顶级信息技术供应商，如IBM、霍尼韦尔、艾斯本、艾默生等公司，其目的也是实现化工过程的智能化管理，占领行业发展的制高点。我国也紧随国际潮流提出了两化融合的概念，希望通过信息化和工业化深度融合，改造提升传统产业。

以炼化企业为例，通过实施能量系统优化和智能化管理，企业可以对炼化工艺过程物料及能量实施软件核算、数字化管理。通过优化生产参数，可以全面推进企业产品效益和节能减排最大化。其中，软件核算对炼化工艺过程物料及能量数据进行系统分析，准确预测产品质量、收率的变化情况，确保装置工艺流程达到在线实时优化;通过数字管理控制能源，企业可大幅度降低能耗，优化炼化生产全过程，降低生产成本，提高市场竞争实力。

记者从两大石油公司了解到，2009年以来，中石化对茂名石化等4家炼油企业进行了全厂能量系统优化，目前每年节能量达到40多万吨标煤;中石油运用炼化能量系统优化技术后，2013年实现节能量20万吨标煤，增效3.17亿元。

系统优化可以为节能释放巨大的空间，节水也不例外。杨友麒告诉中国化工报记者，以中石化、中石油为代表的石化企业，从2003年开始，使用过程系统工程方法进行节水减排的技术改造，10年来已经使炼油厂的吨原油炼制耗水下降50%以上。

基于石化企业节水的经验，杨友麒对于消除新建煤化工企业的高水耗顽疾也充满了信心。他表示：“煤化工的高水耗很大程度上是工程设计不成熟、缺乏水网络系统的集成优化造成的。通过成熟水网络系统集成优化技术，使一个大型煤化工企业的水耗大幅度下降完全是有可能的。我们曾经对某煤化工公司节水减排技术改造提出了14项技改项目，这些措施到位后，公司新水用量从1796吨/时下降到515吨/时，节水率达到71.32%，吨烯烃耗水量下降至7吨/时，每年可节省新鲜水量1257万吨，产生的效益为9449.96万元。”

日前，晋煤金石公司60万吨合成氨项目一套中水回用装置打通流程，每天可对循环水系统补水1000余吨。

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