延遲焦化裝置的能耗分析及節能措施

楊忠友 唐銘辰 李林（中國石油蘭州石化公司煉油廠）

延遲焦化裝置的能耗分析及節能措施

楊忠友 唐銘辰 李林（中國石油蘭州石化公司煉油廠）

中國石油蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置的能耗主要由燃料氣、電、蒸汽、循環水和軟化水組成，裝置能耗中主要是燃料氣的消耗，占73.68%。為降低能耗，近年來對延遲焦化裝置采取了相應的節能措施，包括降低循環比、提高分餾塔底溫度、加熱爐外表面噴涂，以降低燃料氣消耗；蒸汽伴熱線改造，降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水處理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；減少高壓水泵運行時間、優化空冷器操作，以降低電耗等。這些措施實施后，裝置能耗從1083.9 M J/t下降至902.0 M J/t。

延遲焦化 能耗分析 節能措施 燃料氣 蒸汽 水 電

延遲焦化工藝是一種應用廣泛的重油/渣油加工技術，由于其技術簡單、投資及操作費用低和經濟效益好等特點，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝[1]。隨著延遲焦化工藝的迅速發展以及節能降耗日益受到重視，對延遲焦化裝置進行能耗分析并采取有效的節能措施非常必要。通過對中國石油蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置能耗結構進行分析，找到影響裝置能耗的主要因素，并對裝置采取節能措施。

1 延遲焦化裝置能耗結構分析

蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置由中國石化工程建設公司設計，裝置采用“一爐兩塔”的工藝路線，主要由焦化部分和分餾吸收部分組成。從表1可以看出，焦化裝置能耗主要由燃料氣、電、1.0MPa蒸汽、3.5 MPa蒸汽、循環水及軟化水組成，裝置能耗中主要是燃料氣的消耗，占73.68%，其次是電、蒸汽和水的消耗，因此，降低燃料氣、蒸汽和電的消耗是降低裝置能耗的主要方向，降低水消耗不僅可以降低能耗，而且還減少了裝置污水的排放。

表1 裝置2006年標定能耗

2 節能措施

延遲焦化裝置主要通過降低循環比、提高分餾塔底溫度、加熱爐外表面噴涂，以降低燃料氣消耗；蒸汽伴熱線改造、降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水處理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；減少高壓水泵運行時間、優化空冷器操作，以降低電耗等。

2.1 降低燃料氣消耗

2.1.1 降低循環比

裝置循環比越大，循環油量就越大，加工量隨之減小，加熱爐負荷相應增大，使得燃料氣單耗增加[2-4]，適當降低裝置循環比可提高加工量，降低加熱爐負荷，從而降低燃料氣消耗。2009年，裝置在2008年的基礎上通過降低循環比，有效地降低了燃料氣消耗，燃料氣單耗下降1.87k g/t，按設計加工能力120×104t/a計算，每年可節約燃料氣2244 t，裝置2008年和2009年燃料氣消耗對比見表2。

表2 裝置2008年和2009年燃料氣消耗對比

2.1.2 提高分餾塔底溫度

焦化原料經換熱后進入分餾塔底，與焦炭塔來的高溫油氣進行換熱后去加熱爐，分餾塔底溫度越高，原料進加熱爐的溫度就越高，加熱爐的負荷相應越小，從而可使加熱爐的燃料氣消耗下降，從表3可以看出，加熱爐燃料氣消耗隨著分離塔底溫度的升高而下降。裝置放空系統的污油和甩油罐中焦炭塔預熱時產生的凝析油，原來是回煉至分餾塔底，由于這部分污油溫度降低，進入分餾塔底后使分餾塔底溫度相對較低，從而使加熱爐進料溫度較低，加熱爐的負荷增加，燃料氣消耗增大。通過工藝優化，將這部分污油改為去焦炭塔塔頂作為急冷油，不直接進入分餾塔底。通過工藝優化后，分餾塔底溫度提高了2℃左右，加熱爐燃料氣消耗相應減小。

表3 分餾塔底溫度和加熱爐燃料氣消耗對比

2.1.3 加熱爐外表面噴涂

焦化裝置從2005年建成至2010年，加熱爐運行了5年時間，由于密封不嚴及襯里逐漸耗損、爐墻龜裂，造成熱效率逐漸下降，燃料消耗增加。針對這一現象，車間于2010年11月采用一種特殊的保溫涂料對加熱爐外表面涂料進行了噴涂，以減少爐壁散熱損失，提高加熱爐熱效率。噴涂后加熱爐外表面各方位溫度顯著下降（表4），東、南、西、北面溫度分別下降了11.8℃、9.7℃、8.9℃、17.9℃，噴涂效果良好，加熱爐熱效率提高了1%左右。

表4 加熱爐外表面噴涂前后溫度對比情況

2.1.4 其他

由于加熱爐的看火窗、轉油線處以及火嘴等處存在漏風問題，使爐內漏風量過多，導致加熱爐過剩空氣系數較大，影響了加熱爐的熱效率，車間通過加強管理、及時堵漏等措施，減少了上述部位的漏風，使加熱爐熱效率在一定程度上得到了提高。

2.2 降低蒸汽消耗

2.2.1 蒸汽伴熱線改造

將裝置部分蒸汽伴熱改為熱水伴熱，共改造7條蒸汽伴熱線，包括消泡劑伴熱、阻焦劑伴熱、火炬分液罐脫水包伴熱、焦化富氣分液罐脫水包伴熱、分餾塔頂油水分離器脫水包伴熱、罐體（緩蝕劑罐、放空塔頂油水分離器、阻焦劑罐）伴熱、冷切焦水提升泵新鮮水伴熱。經改造后，每條線大約可節約蒸汽0.15 t/h，每年按投用伴熱時間4200h計算，可節約蒸汽4536t。

2.2.2 降低焦炭塔大、小吹汽量

在焦炭塔冷焦過程中，為了得到較好的冷焦效果，小吹汽量控制在7t/h，大吹汽量控制在20t/h，通過一段時間運行情況分析，大、小吹汽量都過大。針對此情況，對焦炭塔吹汽量進行了調整，小吹汽從7t/h減小到5 t/h，大吹汽量從20t/h減小到18t/h。調整吹汽量后，油氣攜帶焦粉量減小，改善了分餾塔底部結焦狀況及分餾系統產品質量，節約了大量蒸汽，每天可節約蒸汽6t（按小吹汽1 h，大吹汽2h計算），全年生產按350d計算，每年可節約蒸汽2100t。

2.3 降低水消耗

2.3.1 冷焦污水處理回用

焦化裝置在生產過程中每天需要焦池補充大量的新鮮水作為冷切焦水使用，同時在焦炭塔生焦完成后，在冷焦過程中產生的蒸汽、油氣混合物經放空系統洗滌冷卻后進入放空塔塔頂油水分離器，在分離器底部產生大量含油、COD和懸浮物較高的污水，不能直接進入焦池作為冷切焦水回用，在實際生產中排入含硫污水系統。為了利用這部分冷焦水，減少每天向焦池補充的新鮮水，通過技術改造，增加了冷焦污水處理系統。冷焦污水經處理后，其中污油得到了回收，污水回到焦池作為冷切焦水回用，不僅實現了含硫污水零排放，而且減少了向焦池補充的新鮮水，每年可回用污水54000t。

2.3.2 乏汽冷凝水回用

裝置乏汽主要由往復泵及甩油冷卻器運行產生和凝結水擴容器頂部產生，改造前產生的乏汽經冷卻后排入工業污水系統，這部分冷凝液水質較好，直接排放造成了浪費，不利于裝置的節能降耗。經技術改造，將乏汽改至利舊換熱器與循環水換熱，冷卻后進入焦池作為冷切焦水回用，減少了向焦池補充的新鮮水量，每小時按4 t計算，全年生產按8400h計算，每年可節約新鮮水33600t。

2.3.3 蒸汽冷凝水回用

裝置蒸汽冷凝水主要來自罐加熱盤管、重油伴熱等，自2005年6月開工后，蒸汽冷凝水排入工業污水井，蒸汽冷凝水水質優于軟化水，沒有得到有效利用。通過技術改造，利用新接管線將蒸汽冷凝水引至除氧器回收利用，不但降低了軟化水用量，而且減少了外排污水量，每小時按0.5t計算，全年生產按8400h計算，每年可節約軟化水4200t。

2.4 降低電耗

2.4.1 減少高壓水泵運行時間

焦化裝置用電設備主要有機泵、壓縮機、空冷器等，耗電量較大的是壓縮機、高壓水泵及原料泵等。由于壓縮機和原料泵都是連續運行，而高壓水泵是間斷使用，根據此特點，通過優化措施，減少高壓水泵運行時間來進行節電。高壓水泵運行時間受焦炭塔內焦炭的硬度、除焦速度及相關除焦設備的影響[5]，通過優化工藝參數，降低焦炭產率；根據原料性質、焦炭硬度及時調整加熱爐出口溫度；加強除焦操作員工技術培訓，確保除焦速度；維護保養好除焦設備，避免設備故障，保證除焦順利進行。通過這些優化措施，可減少高壓水泵的運行時間，達到節電的效果。

2.4.2 優化空冷器操作

由于接觸冷卻塔頂空冷器只需在冷焦時啟運，接觸冷卻塔頂空冷器在焦炭塔大吹汽后再開啟，并根據塔頂壓力及時調整空冷器運行臺數；根據氣溫和操作參數的變化，及時調整裝置分餾塔頂空冷器、分餾塔頂循空冷器、柴油空冷器、焦化富氣空冷器及冷焦水空冷器的運行臺數；利用裝置檢修及時清洗空冷器管束積灰，加強空冷器的運行管理等，也能達到節電的效果。

3 節能效果

節能措施實施前后裝置能耗對比見表5。節能措施實施后，裝置能耗逐年下降，單位原料能耗由2006年的1083.9M J/t下降到2010年的902.0M J/t，下降了181.9M J/t。

表5 能耗對比

4 結束語

蘭州石化公司延遲焦化裝置通過實施一系列的工藝技術和管理等節能措施，有效地降低了裝置能耗，使裝置能耗從1083.9M J/t下降至902.0M J/t，下降了181.9M J/t。裝置節能方面還有潛力可挖，比如通過優化操作，增加汽包自產蒸汽量；優化裝置換熱流程，充分利用好低溫位熱源；加強與外裝置之間的熱聯合；采用機泵變頻調速技術；采用節能新工藝、新技術等，使裝置能耗進一步降低。

[1]王雪松,袁志祥,尹魯,等.延遲焦化工藝的技術進展[J].工業催化,2006,14（4）:22-25．

[2]簡建超,郭守學,白連峰.不同循環比對延遲焦化裝置運行的影響分析[J].煉油與化工,2010,21（3）:16-18．

[3]瞿濱,王建文,張立海.延遲焦化裝置技術問答[M].北京:中國石化出版社,2007:15．

[4]瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2008:407．

[5]鄭宗孝,姜偉.延遲焦化裝置的能耗分析和節能措施[J].煉油技術與工程,2007,37（7）:42-45．

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.04.009

楊忠友，1992年畢業于蘭州石油學校，工程師，從事煉油生產與管理工作，E-mail：zhanglzl@petrochina.com.cn，地址：甘肅省蘭州市西固區蘭州石化公司煉油廠生產技術科，730060。

2011-12-16）