化工集團減少能耗的缺陷和對策建議
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自2009年底哥本哈根會議以來，以節(jié)能減排為著力點的低碳經濟在全球范圍內開始大力推行。我國政府在隨后的“十二五”規(guī)劃中明確提出了“能源強度降低16％、碳強度減低17％”的節(jié)能減排目標?！妒秃突瘜W工業(yè)“十二五”發(fā)展指南》也相應地提出：到2015年，萬元工業(yè)增加值能源消耗和二氧化碳排放量均比“十一五”末下降15%，化學需氧量、氨氮排放總量減少12%，氮氧化物排放總量減少10%，二氧化硫排放總量減少7%，化工固體廢物綜合利用率、處置率達到90％[1]。這一系列指標約束無疑給以高能耗、高污染、高排放為特征的傳統(tǒng)石化企業(yè)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。
1勝華化工節(jié)能減排實踐及其存在的問題
山東石大勝華化工集團股份有限公司（以下簡稱勝華化工）是以生物化工及基本有機化工產品的生產、銷售為主的國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)。公司十分重視節(jié)能減排工作。在能源管理制度建設方面，制定了從能源采購、計量、統(tǒng)計、生產過程管理和定額考核等制度；在技術改革方面，公司根據(jù)自身工藝特點實施了多項節(jié)能技改項目并取得良好效果。在進行化工產品生產裝置建設的同時，公司還花巨資建起了循環(huán)水裝置、尾氣回收裝置及污水處理裝置，以便更好地實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和節(jié)能減排。2009年、2010年勝華化工實現(xiàn)銷售收入分別為21億元、32億元，從這兩年主要資源的消耗強度（見表1）來看，與2009年相比，2010年勝華化工電力及煤炭的資源消耗強度都有所下降，但水資源消耗強度增加。從主要污染物排放量來看，近幾年來，石大勝華的COD排放達到平均4.1噸/年，氨氮排放為6.1噸/年，二氧化硫排放為155.9噸/年，氮氧化物排放為118.8噸/年，煙塵排放47.4噸/年，是東營市25家重點廢水工業(yè)污染源之一，雖然各項指標在環(huán)境評價中基本上都達標，但公司的節(jié)能減排工作并未取得實質性突破，在低碳經濟目標約束下，仍然存在很多亟需改進的地方。
（1）從管理制度建設來看，公司節(jié)能減排的管理體系還不夠完善，節(jié)能減排的關注點主要落在工藝流程環(huán)節(jié)，沒有從公司的高度推進日常經營管理環(huán)節(jié)以及生產輔助設備（如鍋爐、換熱器、電動機、壓縮機、風機等）的節(jié)能減排，管理比較粗放，并且減排工作的責任落實不夠到位。
（2）公司缺少一支既熟悉能源環(huán)保政策和相關知識、又熟悉各種產品工藝流程節(jié)能改進措施及效果評估的復合型人才隊伍，同時也缺乏一支由應急隊伍、應急專家?guī)?、應急處置技術、應急物資貯備庫（信息庫）、應急裝備庫、應急預案、應急演習、污染事故后評估、警示教育等要素構成的環(huán)境安全防控體系。
（3）從技術改革和科技創(chuàng)新方面來看，公司的節(jié)能減排技改措施大都只停留對現(xiàn)有工藝的優(yōu)化和局部調整層面，同時，生產裝置的總體規(guī)模仍然較小，缺乏具有創(chuàng)新性的節(jié)能環(huán)保新技術，在節(jié)能減排工作方面難以有突破性進展。
2國內外同行業(yè)節(jié)能減排成功經驗
當前，國內同行在節(jié)能減排方面取得一些成功經驗，值得勝華石化借鑒。其中較為典型的當屬安慶石化。與石大勝華相比，安慶石化所制定的節(jié)能減排制度在執(zhí)行過程中責任更加明確。為使節(jié)能減排與生產管理實現(xiàn)無縫對接，公司將節(jié)能辦公室設在負責生產運行管理的生產部。節(jié)能辦公室每年初為各裝置量身定制節(jié)能減排目標，并將完成情況同月度經濟責任制、達標專項獎、裝置成本考核進行捆綁。各作業(yè)部則將裝置能耗指標與班組成本核算工作直接進行掛鉤，形成了貫穿于生產全過程的考核和管理體系。同時，圍繞節(jié)能減排工作，安慶石化成立了降低煉油能耗等多個攻關小組，來解決節(jié)能減排的難點問題。除此以外，安慶石化在裝置的聯(lián)合操作尤其是熱聯(lián)合方面要更加突出。對裝置運行狀況進行分析診斷，優(yōu)化裝置運行參數(shù)，做好裝置間負荷協(xié)調和熱聯(lián)合工作，最大限度地提高裝置間的熱聯(lián)合水平，是安慶石化在節(jié)能工作中的一大突破。不但如此，2006年以來,安慶石化先后投資近2000萬元,引進吸收先進節(jié)能技術，對煉油Ⅱ套循環(huán)水旁濾池、化肥Ⅰ套循環(huán)水旁濾池、煉油生產水系統(tǒng)管線、煉油生活水系統(tǒng)管線、煉油焦化無壓回水管線進行更新改造，在節(jié)能減排方面取得了良好效果[2]。從國外同行來看，發(fā)達國家更加注重新技術在節(jié)能減排中的應用，如：改進燃料系統(tǒng)、提高加熱爐效率、改進工藝、優(yōu)化工藝流程、提高設備性能、加強能量管理、改進操作、進行熱電(汽電)聯(lián)產等[3]。Shell公司推出了碳及能源效率計劃來優(yōu)化和管理煉廠的能量系統(tǒng)，其下屬的新加坡Bukom煉廠實施能量效率計劃后，節(jié)能6.5%；其在美國的DeerPark煉廠實施能量效率計劃后，節(jié)能5.0%，減少二氧化碳排放8.0×104t；Shell公司在美國的一家石化廠實施能量效率計劃后節(jié)能3.5%[4]。除此以外，采用熱電(或汽電)聯(lián)產技術和氣化聯(lián)合循環(huán)一體化發(fā)電技術可以實現(xiàn)汽電聯(lián)產，利用廢熱節(jié)能降耗，大幅提高能源利用效率。比利時的ExxonMobil公司是全球熱電聯(lián)產技術開發(fā)與應用最先進的企業(yè)，該公司2009年投產的安特衛(wèi)普煉油廠投產熱電聯(lián)產裝置后，二氧化碳排放量每年減少20×104t，相當于大約9×104輛汽車的二氧化碳排放量[5]。
結合國內外同行節(jié)能減排的成功經驗以及勝華化工的實際情況，建議勝華化工節(jié)能減排從以下幾個方面進行。
3.1樹立基于低碳經濟目標的節(jié)能減排理念，完善節(jié)能減排管理體系，為節(jié)能減排工作提供組織文化環(huán)境目前石大勝華雖然制定了節(jié)能管理辦法和節(jié)能目標責任評價及考核辦法，由于在公司層面只局限于生產環(huán)節(jié)節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)，且沒有一套健全的管理體系，導致節(jié)能減排工作的實施存在短視化、片面化等問題。因此，有必要在低碳經濟環(huán)境下，基于“十二五”規(guī)劃提出的低碳減排目標，建立健全節(jié)能減排管理體系及目標考核制度，為節(jié)能減排工作提供組織保障[6]。建議公司成立節(jié)能減排領導小組、節(jié)水領導小組和低碳環(huán)保委員會[7]，并將這些管理小組的職責與生產經營的實施與考核掛鉤，形成了貫穿于生產全過程和經營全環(huán)節(jié)的考核管理體系，在每年初制定節(jié)水和低碳環(huán)保目標，然后逐級貫徹執(zhí)行。除此之外，公司還應盡量擴大能耗考核范圍、加大能耗考核在考核體系中的權重[8]、廣泛開展多種形式的節(jié)能競賽活動，加大宣傳力度，強化全面節(jié)能減排理念，營造節(jié)能減排實踐的文化環(huán)境。
3.2加強復合型人才培養(yǎng)，建設一支節(jié)能減排的專業(yè)隊伍目前，勝華石化公司內部熟悉節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經濟的人才嚴重缺乏。以企業(yè)內部原有的環(huán)保專業(yè)人員組成的節(jié)能減排隊伍遠遠不能滿足企業(yè)關于節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經濟的目標和定位。不僅如此，現(xiàn)有的節(jié)能減排工作多停留在統(tǒng)計和簡單分析的層面上，缺乏深層次的建議和措施。缺少既有理論知識，又有專業(yè)技能，且具有宏觀戰(zhàn)略思維的復合型人才，已成為制約公司節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經濟的主要瓶頸之一。培養(yǎng)節(jié)能減排專業(yè)人才的首要任務是要從勝華石化的實際需求出發(fā)，切實開展能源管理師、能源統(tǒng)計、重點耗能崗位及環(huán)境監(jiān)測與治理等管理人員的培訓工作，建設一支了解能源環(huán)保政策、掌握管理知識、熟悉生產工藝、精通節(jié)能和環(huán)保技術的企業(yè)節(jié)能減排人才隊伍，促使勝華石化節(jié)能減排工作的進一步深化。
3.3加大技術改進和科技創(chuàng)新，為節(jié)能減排工作提供技術支持
（1）通過技術改進，實現(xiàn)裝置大型化和煉化一體化，從而優(yōu)化煉油結構，達到規(guī)模經濟煉油結構的優(yōu)化包括產品調和比例的優(yōu)化以及落后工藝技術的改進等。研究發(fā)現(xiàn)，在煉油廠相同規(guī)模的情況下，采用兩套裝置比單套裝置的投資約增加24%，能耗約增加19%；采用3套裝置比單套裝置的投資約增加55%，能耗約增加29%[9]。中國石油下屬大連石化分公司的350萬t/a重油催化裝置的能耗是50kg(標油)/t。該公司的另外2套催化裂化裝置,盡管所加工原料、工藝和能量回收措施與之相同，但是由于加工量偏低，裝置的能耗比前者高約40%。由此可見，通過裝置大型化實現(xiàn)包括勝華石化在內的眾多石化企業(yè)的節(jié)能是非常必要的。事實上，裝置大型化不僅僅指裝置規(guī)模的大型化，還包括根據(jù)工藝特點將多套裝置進行集成設計，以促進能量的逐級利用、熱聯(lián)合及低溫余熱的利用。以催化蒸餾為例，通過將減壓蒸餾、加氫脫硫、渣油熱轉化等多套裝置組合設計，不僅大幅度減少設備數(shù)量，節(jié)省投資約30%，而且還能顯著降低運行成本，燃油消耗節(jié)省約15%[10]。煉化一體化則是指將勝華石化的煉油廠和化工廠聯(lián)合在一起，這樣做可以實現(xiàn)原料的互供，提高原料的綜合利用水平，而且通過資源的優(yōu)化配置還易形成大規(guī)模、集約化、短流程、高靈活的結構組合優(yōu)勢，因此煉化一體化不僅可以幫助實現(xiàn)公司的節(jié)能減排目標，而且能大幅度提升公司的經濟效益[11]。不但如此，煉化一體化還可以優(yōu)化原料配制。例如煉油廠的石腦油和加氫裂化尾油可直供化工廠的蒸汽裂解裝置，裂解汽油可直接用作商品汽油的調和組分；裂解汽油和催化重整汽油可同時作為芳烴抽提的原料以生產苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料；催化裂化干氣與苯烷基化生產乙苯，進而脫氫生產苯乙烯；焦化氣體、催化裂化氣體和加氫裂化氣體等煉廠氣經過簡單處理后可作為蒸汽裂解的原料；蒸汽裂解裝置副產的氫氣可作為煉油廠加氫裝置的廉價氫源等。第三，煉化一體化還可以簡化水、電、汽、風、氮、氫等公用工程，節(jié)省裝置投資和運行費用，減少庫存和儲運費用以及中間產品的營銷費用，并且能夠根據(jù)市場需求靈活調整產品結構。
（2）研發(fā)新型節(jié)能環(huán)保型催化劑與助劑，依靠科技創(chuàng)新促進企業(yè)節(jié)能減排具有創(chuàng)新性的節(jié)能減排新技術包括新的分離技術，如超臨界分離、膜法分離、變壓吸附分離、磁性分離、微波分離、絡合分離、抽提蒸餾以及膜法蒸餾技術等；新的反應技術，如反應蒸餾、超臨界反應技術等；新型換熱器與分離器；新的熱能回收、熱電聯(lián)產技術等。從現(xiàn)實條件出發(fā)，建議勝華石化首先采用新型節(jié)能環(huán)保型催化劑與助劑、將熱反應改為催化反應等新技術提升節(jié)能減排水平。勝華石化的生產過程涉及大量催化反應，需要使用大量的催化劑。催化劑對勝華石化的日常生產乃至節(jié)能減排都起著至關重要的作用。因此，提高催化劑效率對企業(yè)的節(jié)能減排起著非常重要的作用。輕質油收率體現(xiàn)了石油資源的有效利用水平，與能耗直接相關，因此提高輕質油收率也就意味著能耗的降低。目前勝華石化的輕質油收率為74%，而國外先進煉化企業(yè)輕質油收率在80%以上。由于勝華石化的加工量相對較大，輕質油收率即使提高一個百分點，對整個企業(yè)節(jié)能降耗都有著非常重大的意義。因此，建議企業(yè)在煉油過程中采用一些效率更高的新型催化劑和助劑，提高輕質油的收率，同時能夠降低能耗，減少污染排放。其次，煉化過程中的熱反應普遍要求在較高的溫度下進行，這樣就增加了能源的消耗，增加了生產成本。利用催化反應來替代熱反應，通過改變反應機理與途徑，可以使反應在更低的溫度下進行，進而實現(xiàn)節(jié)能降耗。在煉化工藝技術發(fā)展的歷史進程中，在熱反應過程中引入催化劑而開發(fā)的催化反應很多都取得了成功，并促使煉化工藝取得了革命性的進步。比如由熱裂化演變?yōu)榇呋鸦?、由熱重整演變?yōu)榇呋卣⒁约坝蔁岑B合演變?yōu)榇呋B合等，催化劑都發(fā)揮了決定性的作用[12]。催化劑的引入不僅降低反應溫度和能耗，而且還具有拓寬原料范圍、改善產品分布等作用。此外，催化劑的引入可拓寬原料的范圍。催化裂解的原料既可以是石腦油、輕柴油等傳統(tǒng)蒸汽裂解的原料，也可以是廉價的瓦斯油或重油。這就使原料的來源更加廣泛，對于輕烴資源相對匱乏的勝利石化而言具有重要意義。
3.4大力發(fā)展循環(huán)經濟和清潔生產煉化行業(yè)是資源消費高、污染性強的產業(yè)，因此將其廢棄物回收再利用，高效發(fā)展循環(huán)經濟模式和清潔生產，是勝華石化的必由之路。勝華石化公司有很多方面都可以實現(xiàn)廢物利用、發(fā)展循環(huán)經濟。例如，生產中產生的火炬氣和煙道氣可以用來發(fā)電或作燃料，這樣就可以節(jié)省燃煤的用量；加大污水處理設備的投入，將生產過程中產生的污水凈化后循環(huán)使用，這樣就可以大量節(jié)省新鮮水的用量；反應中產生的氫可以作為加氫精制的原料；改造煉廠的照明系統(tǒng)，利用煉廠廢氣進行發(fā)電?？梢姶罅Πl(fā)展循環(huán)經濟不僅可以達到節(jié)能減排的目的，而且可以給企業(yè)節(jié)省大量成本，增加企業(yè)的經濟效益。在節(jié)能減排大環(huán)境下，環(huán)保法律法規(guī)日益完善和嚴格，人們的環(huán)保意識也日益增強。勝華石化不僅要為消費者提供清潔的產品，而且自身的生產過程也要實現(xiàn)清潔化。盡可能避免使用有毒、有害、有礙人體健康的酸堿等輔助原材料和催化材料，盡可能回收“三廢”中的有用資源，盡可能減少污染排放。
4結語
隨著低碳經濟在國內外的廣泛發(fā)展，傳統(tǒng)石化行業(yè)將面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)，勝華石化既擁有傳統(tǒng)化工產品的生產線，又擁有新型低碳環(huán)保產品的先進工藝流程，因此在未來的發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)和機遇并存。但無論如何，管理、人才及技術水平的提升都將是幫助公司實現(xiàn)節(jié)能減排目標的必要途徑。
