延遲焦化裝置能耗分析及節能措施應用

劉雅莉(天津石化公司煉油部聯合八車間)

一、前言

隨著高硫、高殘炭和高酸值原油加工比例的增加，特別是隨著原料性質越來越重質化和非常規石油資源的開采技術的日益成熟，焦化工藝越來越受到各煉廠的重視，成為第一位的重油轉化技術。 延遲焦化裝置是煉油企業重要的重質油加工裝置之一，其主要以減壓渣油為原料，在490℃~500℃高溫下進行深度熱裂解和縮合反應，生產出氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。 通過采取優化操作、技術改造等方法，可有效降低裝置生產過程中的能耗。 表1，可以看出，裝置能耗的逐步下降，正是裝置不斷調整優化操作、不斷進行技術改進所取得的成果。

二、 裝置能耗的構成

230 萬噸/年延遲焦化裝置能耗主要包括燃料氣、電、蒸汽、水（新鮮水、循環水、除氧水、除鹽水）、熱輸出等消耗，從裝置實際能耗情況看，燃料氣消耗所占能耗比例在59%以上，最高達到64%；電耗所占比例在14%以上；蒸汽所占比例20%以上。 因此，降低燃料氣、電耗和蒸汽消耗是降低裝置能耗的決定性因素。

三、裝置能耗偏高的原因分析

中石化股份公司天津分公司230 萬噸/年延遲焦化裝置于2007 年10 月20 日開工建設，2009 年12 月14 日正式開工，生產原料為1000 萬噸/年常減壓裝置來的減壓渣油，采用“兩爐四塔”“可靈活調節循環比”工藝流程。 裝置由焦化、分餾、吸收穩定、吹汽放空、水力除焦、切焦水閉路循環和冷焦水密閉處理等部分組成。裝置設計循環比0.2～0.4，設計能耗29.62KgEo/t。2010年2# 延遲焦化裝置累計能耗26.4 KgEo/t，在中石化同類裝置排名中處于下游水平，經分析，影響裝置能耗偏高的主要原因有：

1、 裝置負荷偏低

理論和實踐經驗表明，對于同一套裝置，處理量越高，單位能耗越低； 而裝置負荷較低時， 單位能耗會相應上升。 2010 年230 萬噸/年延遲焦化裝置開工后，受全廠物料平衡等因素影響，全年平均加工量5886 噸/天，低于設計負荷6571 噸/天，負荷較低，能耗較高。 2011 年，下半年平均加工量6182 噸/天，低于設計負荷6571 噸/天，負荷較低，能耗較高。

2、 裝置3.5MPa 蒸汽消耗較高，1.0MPa 消耗蒸汽較高

3.5MPa 蒸汽：

a) 大汽輪機耗汽(40.68 噸/時)

b) 小汽輪機耗汽（2 噸/時)

c) 加熱爐注汽（3.2 噸/時)

1.0MPa 蒸汽：

a) 加熱爐過熱蒸汽耗汽（2 噸/時）

b) 焦炭塔吹汽耗汽（4.2 噸/時）

c) 特閥汽封（1.5 噸/時）

d) 管線伴熱（3.5 噸/時）

3、 加熱爐熱效率偏低

裝置開工后，受空氣預熱器換熱效果差等因素，影響加熱爐排煙溫度過高，加熱爐熱效率較低，燃料氣消耗較大。

4、水利用效果差、新鮮水耗量大、節水措施落實不到位，特別是循環水冷卻器使用和空冷調配不合理。

四、 裝置節能措施應用

1、降低循環比，提高加工量，降低能耗

降低循環比是提高加工量的有效手段，操作時，要針對裝置不同工藝以及原料性質，選擇合適的操作循環比參數。

（1） 不同工藝對調節循環比的影響

國內延遲焦化技術，按進料形式分為原料（減壓渣油）進分餾塔和不進分餾塔兩種，對于采用前一種工藝流程的裝置，操作循環比不要低于0.2，否則會造成分餾塔下部結焦，影響裝置長周期生產； 對于采用第二種工藝流程的裝置， 循環比可以降到0.1～0.15 操作。

（2 ）加工不同原料循環比的選擇

從目前國內焦化生產情況看， 焦化裝置加工原料性質越來越重質化和劣質化（高瀝青質原料），采用較小的循環比操作時，焦炭塔不同程度的出現了彈丸焦的傾向， 引起焦炭塔振動以及彈丸焦處理和分餾塔下部結焦等問題， 嚴重影響裝置的安全和長周期穩定生產。 所以當裝置加工劣質原料時，循環比應調整到0.25～0.4 之間操作，同時也要注意原料的四組份分析，及時統計上游裝置3# 常減壓裝置減壓渣油分析數據，了解原料的變化情況。

根據天津分公司230 萬噸/年延遲焦化裝置的實際情況，在加工原料劣質化較為嚴重時，為防止彈丸焦的出現，循環比基本控制在0.2 左右。

2、 降低燃料消耗

（1） 加強工藝管理，降低燃料消耗

在加熱爐負荷（進料和注汽介質流量）相對穩定的情況下，燃料消耗很大程度上受火嘴燃燒情況的影響， 裝置在日常操作維護方面制定操作指導書，如精細調節瓦斯壓力和供風量，嚴格控制爐膛氧含量在2%~4%， 控制爐膛負壓在-20~-40Pa；192 個燃燒器分班組維護，優化火嘴燃燒情況，對結焦堵塞和燃燒狀況不好的火嘴及時清焦。 這些措施既保證了加熱爐安全運行的需要，又降低了燃料氣的消耗。

（2 ）對兩臺加熱爐實施分爐機械清焦，減少燃料氣消耗，降低燃料氣單耗

2011 年9 月6 日至9 月9 日和9 月22 日至9 月26 日 對兩臺加熱爐實施分爐機械清焦， 機械清焦前裝置的循環比控制根據處理量的波動一般控制在0.23～0.28，平均循環比0.25。清焦后爐管表面溫度降低到520～530℃， 保證了加熱爐出口溫度達標，從而減少燃料氣單耗，經統計2011 年9 月份清焦前裝置燃料氣單耗20.3973m3n/t,清焦后10 月份裝置燃料氣單耗17.6506 m3n/t。

（3 ）根據加熱爐爐管表面溫度及時調節加熱爐爐管注汽量。

（.4）加強對加熱爐和瓦斯分液罐的檢查，發現瓦斯分液罐有液位及時脫液，平穩燃料氣的壓力，降低瓦斯的消耗。

(5 )裝置所用燃料氣來自瓦斯管網，按照檢驗分析計劃，每月分析瓦斯組分1 次， 每月及時與技術部門核算瓦斯密度不斷校正瓦斯計量偏差，有利于燃料氣的計量工作，一定程度上也可以降低燃料氣的消耗。

表1 230 萬噸/年延遲焦化裝置近三年能耗對比

3、 降低電量消耗

（1） 采用變頻技術，降低電耗

天津分公司230 萬噸/年焦化裝置焦炭塔為間歇式操作，以兩個塔的切換操作來保證裝置的連續運行， 每24 小時切換一次。 焦炭塔預熱和切換操作時，由于油氣量的減少導致分餾塔低負荷運行，塔頂和側線介質流量變化較大。 通過對空冷和機泵電機使用變頻技術，調節電機轉速來調節流量，進行溫度、液位控制可達到節電的目的。 目前裝置變頻器臺數：10 臺；不能投用臺數：0 臺；報修臺數：0 臺； 完好率：100%； 投用率：100%。

（2）根據季節變化，及時調整裝置冷卻器、空冷操作，精細管理，降低電的耗量

4、多措并舉，降低裝置蒸汽用量

天津分公司230 萬噸/年焦化裝置使用3.5MPa 蒸汽和1.0MPa 蒸汽。

（1） 降低3.5MPa 蒸汽消耗

3.5MPa 蒸汽主要用于壓縮機組用汽。 因此，減少3.5MPa 蒸汽耗量主要進行了以下優化： 第一裝置保持高負荷運行， 此時3.5MPa 蒸汽消耗最為經濟；第二在保證高負荷運行前提下，根據生產實際情況，適度調節氣壓機入口壓力，在增加裝置液收以及3.5MPa 蒸汽的消耗之間進行優化； 第三試用渣油改性劑降低裝置干氣的產率， 減少氣壓機的負荷進而降低3.5MPa 蒸汽的消耗。

（2）加強伴熱管理，降低1.0MPa 蒸汽消耗

1.0MPa 蒸汽用汽點較多，相比3.5MPa 蒸汽具有較大的節能潛力。

一是做好裝置冬季防凍防凝工作。

二是對裝置內所有的1.0MPa 蒸汽的用汽點進行檢查，對裝置內1.0MPa 蒸汽的流量計進行校正。

三是調伴熱疏水器。

四是提高三泥回煉量。 2010 年將三泥回煉量從原來的最高15 噸/小時提高至20 噸/小時，2012 年根據生產安排最高提到30噸/時，同時摸索焦炭塔和放空塔的承受能力，優化操作條件，通過調整，以每塔每天注1 小時的三泥來算，一天就可以多注三泥10-20 噸左右，三泥注入量增大，可同時節省大吹汽和給水蒸汽的消耗量每天約40 噸-80 噸，每月可降低成本20-40 萬元。

五是低溫水伴熱改造。2012 年大修進行低溫水伴熱改造，將自產的高溫熱水進行回用，用來作為裝置內部分伴熱的熱源，除減壓渣油、 重污油和甩油等伴熱溫度要求比較高的介質不作改動外，對其他伴熱都改為水/汽兩用式伴熱，完工后將會節省大量的1.0MPa 蒸汽，同時合理利用的低溫水熱源，降低了裝置的總能耗。

焦化裝置主要用汽點還包括高溫球閥汽封、 蒸汽往復泵用汽，在保證焦炭揮發份合格和冷焦水含油量小的前提下，適當減小吹汽量和吹汽時間可減少蒸汽用量。

5、提高熱輸出，降低裝置能耗

天津分公司230 萬噸/年延遲焦化裝置正常平穩運行后汽柴油和蠟油為熱出料設計，開工后待條件具備，車間將此三股出裝置物料改為了熱出料出裝置， 在生產部指導并和下游裝置協調后，將汽柴油熱出料出裝置溫度提高至90～100℃，蠟油出裝置溫度提高至145～155℃，較原設計的汽柴油80℃熱出料溫度高10～20℃，比蠟油140℃熱出料提高了10～15℃，提高熱出料溫度，減少了物料出裝置冷卻需要的能耗，裝置總能耗降低，同時也減少了下游裝置加熱原料需要的能耗，效益可觀。

五、節能措施實施效果

根據延遲焦化裝置工藝特點，采取針對性的措施，通過優化操作和小規模的節能改造可有效降低裝置的燃料、蒸汽、電、水等各項消耗。 通過上述節能措施和節能項目改造的實施，天津分公司230 萬噸/年焦化裝置能耗逐步下降，綜合能耗由2010 年能耗26.4 kgEo/t 降至2012 年的21.73 kgEo/t。

6、結束語

降低循環比、縮短生焦周期，最大限度的提高裝置處理量，可有效降低能耗；做好提高蠟油抽出溫度，多產蒸汽與裝置長周期的平衡，做好提高處理量與焦炭塔安全空高之間的平衡，可有效降低能耗；加強加熱爐管理，控制合適的爐膛氧含量，提高加熱爐效率， 最大限度降低燃料消耗可降低裝置能耗； 做好設備TPM 管理，特別是控制好高壓水泵用電操作，可有效降低電量消耗；合理利用焦化裝置高溫位余熱，優化換熱流程，可有效降低裝置能耗；從裝置的本身特點出發，采取一些有針對性的措施，通過操作優化和小規模的節能技術改造， 可以在一定程度上降低裝置的能耗。

1、 顧承瑜. 延遲焦化裝置擴容及節能技術改造運行分析.石油煉制與化工，2010，41（3）：6-9