淺析催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑

徐江峰（中國(guó)石油長(zhǎng)慶石化公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

淺析催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑

徐江峰（中國(guó)石油長(zhǎng)慶石化公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

催化裂化是石油煉制過(guò)程中的重要步驟，利用化學(xué)原理在熱工設(shè)備和催化劑的作用下將重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油?，F(xiàn)階段，我國(guó)石油煉制企業(yè)中超過(guò)70%的汽油和40%以上的柴油都是通過(guò)催化裂化裝置實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)應(yīng)地，催化裂化裝置在工作中也要消耗大量的能源，約占整個(gè)產(chǎn)業(yè)能耗的15%-20%，為了解決能源生產(chǎn)和能源消耗之間的矛盾，必須對(duì)催化裂化裝置的節(jié)能降耗進(jìn)行改良。

石油煉制；催化裂化；節(jié)能降耗；技術(shù)改造

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，對(duì)石油能源的需求日益增加，特別是機(jī)動(dòng)車數(shù)量的不斷增加，對(duì)石油產(chǎn)業(yè)加工生產(chǎn)的多樣化也提出了新的要求。石油是一種重要的不可再生能源，結(jié)合我國(guó)石油能源的現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)石油的儲(chǔ)量逐漸減少，大部分油田進(jìn)入二次甚至三次采油階段，重質(zhì)油的開采和應(yīng)用比例不斷提升。

催化裂化裝置是煉油企業(yè)中重要的二次加工設(shè)備，主要功能是將重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油，并進(jìn)一步獲取裂化氣、柴油、汽油等物質(zhì)。

作為一種能源生產(chǎn)設(shè)備，催化裂化裝置的工作同樣需要消耗能源，因此如何保障生產(chǎn)和消耗之間的有效性就成了關(guān)鍵。也可以說(shuō)，催化裂化裝置能耗的優(yōu)劣性直接影響煉油工藝的經(jīng)濟(jì)效益。“十一五”期間從石油化工產(chǎn)業(yè)獲得的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)催化裂化裝置的能耗為2800MJ/t到3500MJ/t，而完成同樣的輕質(zhì)化工藝，國(guó)外先進(jìn)水平的能耗為2500MJ/t到3000MJ/t。一方面說(shuō)明我國(guó)在催化裂化裝置節(jié)能降耗方面存在差距，但另一方面也說(shuō)明存在很大的提升空間。

1 催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑探索

1.1 降低催化裂化反應(yīng)中的焦炭產(chǎn)率

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的煉油生產(chǎn)工藝分析，焦炭是催化裂化裝置中反應(yīng)所占能耗最大的部分。焦炭主要類型包括催化焦、污染焦、附加焦等，呈現(xiàn)出多種混合狀態(tài)。具體的措施如下：

第一，使用焦炭產(chǎn)率較低的催化劑產(chǎn)品。催化劑雖然不直接進(jìn)行催化裂化反應(yīng)，但其本身作用于裝置中依然消耗能源，采用焦炭產(chǎn)率較低的催化劑是最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的方式，而且催化裂化裝置也不需要額外的添加輔助設(shè)備，不需要進(jìn)行改造。

第二，使用焦炭產(chǎn)率較低的工藝設(shè)備。除了催化劑本身的焦炭產(chǎn)率特性之外，還可以通過(guò)工藝設(shè)備的合理應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)降低目的。催化裂化裝置中的主要組成部分包括原料噴嘴、氣提段、提升管出口快分等，一些新的工藝設(shè)備主要通過(guò)改變?cè)瓉?lái)的反應(yīng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，如將液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)；總體而言，工藝設(shè)備的選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)改善原料，減少工藝氣與催化劑的接觸，增強(qiáng)氣提效果等。

第三，使用焦炭產(chǎn)率較低的原材料。石油中的瀝青、膠質(zhì)、石蠟和重金屬成分等是影響焦炭產(chǎn)率的主要原因，針對(duì)催化裂化的原材料而言，需要進(jìn)行事先預(yù)處理。目前，在節(jié)能減排、低碳觀念的影響下，我國(guó)對(duì)石油原材料預(yù)處理的手段主要包括循環(huán)技術(shù)和冷卻技術(shù)，以提高反應(yīng)劑的效率，降低碳差；同時(shí)，對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)處理可以有效提高輕質(zhì)油產(chǎn)量。

1.2 降低催化裂化反應(yīng)中的綜合電耗

催化裂化裝置工作中要消耗大量的電能，約占整個(gè)工藝流程裝置總電能消耗的10%，對(duì)煉制企業(yè)而言是一筆巨大的經(jīng)濟(jì)投入。降低電能消耗不僅可以節(jié)約成本，同時(shí)也做到了低碳排放。

首先，優(yōu)化煙機(jī)運(yùn)行，提高回收功率。煙機(jī)即煙氣輪機(jī)，是催化裂化裝置中發(fā)揮能量回收的設(shè)備，其運(yùn)行的優(yōu)劣對(duì)電能損耗的影響十分明顯?？梢赃m當(dāng)降低主風(fēng)機(jī)出口到煙機(jī)入口的壓力，減小運(yùn)行負(fù)荷，定期清理結(jié)垢和粉塵，確保煙氣輪機(jī)的平穩(wěn)、長(zhǎng)期、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

其次，完善空冷器和機(jī)泵的節(jié)電措施。與煙機(jī)相比，空冷器和機(jī)泵的電力消耗較小，設(shè)備的功率有限，但由于工藝限制，這兩種設(shè)備在整個(gè)工藝流程中數(shù)量較多，整體電能消耗綜合起來(lái)也是相對(duì)龐大的，因此有必要進(jìn)行節(jié)能措施改造。根據(jù)不同類型的空冷器和機(jī)泵設(shè)備，采用合適的級(jí)恩恩個(gè)手段，如對(duì)于流量或負(fù)荷調(diào)節(jié)頻繁的機(jī)泵而言，可以改裝為變頻裝置控制的體系。

再次，增加蒸汽產(chǎn)量并降低蒸汽消耗。石油煉制工藝中需要用到大功率熱工設(shè)備，控制不當(dāng)?shù)那闆r下會(huì)導(dǎo)致催化裂化裝置中熱量剩余過(guò)多，造成浪費(fèi)；蒸汽量過(guò)多，反應(yīng)裝置內(nèi)的壓力就會(huì)增加，但重質(zhì)油在催化裂化裝置中反應(yīng)所需要的壓力級(jí)別是固定的（3.5MPa），過(guò)多的蒸汽只會(huì)造成無(wú)效損失。因此，可以減少單位時(shí)間內(nèi)的蒸汽供給，適當(dāng)延長(zhǎng)煉制時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)低壓生產(chǎn)的目的。

除此之外，還可以采取提高富氣壓縮機(jī)入口壓力的方式，優(yōu)化余熱鍋爐運(yùn)行等方式展開催化裂化工藝生產(chǎn)；目前，中石化公司對(duì)加強(qiáng)裝置間熱聯(lián)合的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了大規(guī)模改造，并開發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化裂化裝置，這對(duì)我國(guó)石油煉制行業(yè)催化裂化裝置節(jié)能降耗有重要的借鑒價(jià)值。

2 結(jié)語(yǔ)

石油資源的巨大需求量帶動(dòng)了石化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日漸激烈，煉油企業(yè)要在市場(chǎng)上贏得一席之地，必須在資源限制條件下進(jìn)行技術(shù)改造，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定滿足環(huán)境保護(hù)的要求；催化裂化裝置作為煉油生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，在整個(gè)工藝流程中能耗所占的比例較大，除了要針對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化改造之外，還要考慮到原料性質(zhì)、催化劑屬性、配套裝置等應(yīng)用?？偟貋?lái)說(shuō)，提高催化裂化裝置的節(jié)能降耗能力，對(duì)我國(guó)的石油煉制產(chǎn)業(yè)具有巨大的推動(dòng)作用。

［1］王震.關(guān)于催化裂化裝置節(jié)能降耗技術(shù)的改造［J］.化學(xué)工程與裝備，2011，03：42-43.

［2］梅建國(guó)，周華群，胡雪生，張兆前.淺析催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑［J］.中外能源，2011，08：95-99.

［3］王海寧，梁頂華，徐學(xué)明，劉廠庫(kù)，甘國(guó)洪.對(duì)催化裂化裝置節(jié)能降耗技術(shù)的研究［J］.化學(xué)工程與裝備，2012，10：38-39+108.

［4］黃風(fēng)林，黃勇，馬敬，劉菊榮.催化裂化裝置節(jié)能降耗措施分析和實(shí)施［J］.石油煉制與化工，2010，01：67-71.

［5］王瑞，張楊，彭國(guó)峰，王洪永.重油催化裂化裝置節(jié)能降耗措施分析與應(yīng)用［J］.石油煉制與化工，2015，08：86-89.