催化裂化裝置一中熱量利用優化

沈雪松　馬素娟上海優華系統集成技術股份有限公司 （上海　200127）

節能環保

催化裂化裝置一中熱量利用優化

沈雪松馬素娟
上海優華系統集成技術股份有限公司 （上海200127）

以某套3.0Mt/a催化裂化裝置為例，對催化分餾塔一中熱量利用流程進行了分析。結合解吸塔操作工況，提出了一中熱量利用的兩種優化方案，即熱聯合方案和發生蒸汽方案。從降低能耗、工程費用、現場位置等角度進行方案對比后，推薦發生蒸汽方案為最優方案，采用該方案優化后，可使裝置能耗降低0.870kgEO/t。

催化裂化熱聯合發生蒸汽能耗

0　前言

催化裂化裝置作為煉油行業重要的二次加工裝置，在重質原油輕質化過程中發揮了積極作用，但同時也消耗了大量資源，裝置的能耗水平直接影響煉油廠的綜合能耗和經濟效益。

與國外同類裝置相比，國內催化裂化裝置能耗普遍偏高。因此，通過利用先進的工藝技術、優化操作條件來降低裝置能耗、縮短國內外差距、提高市場競爭力，是國內催化裂化裝置亟待解決的問題［1］。

為了降低催化裂化裝置的能耗、降低運行成本、提高經濟效益，煉油工業已經進行了大量的節能技改相關工作。司長庚等［2］針對裝置改完全再生后的能耗進行了分析，提出了風機平穩滿負荷運行、提高原料油預熱溫度等優化措施。李琳琳等［3］針對輔助燃燒室進行模擬計算，優化了其結構，開發出新式輔助燃燒室，使得新輔助燃燒室的壓降在原有基礎上下降了60%，每年可節電2.6×106kW·h，節約生產成本約100萬元。束仁龍［4］對催化裂化與氣體分餾裝置進行熱聯合技術改造，改造后可節省氣體分餾裝置蒸汽耗量38t/h，降低煉油能耗4.6kgEO/t。顏藝專等［5］針對催化裂化主分餾塔進行模擬計算，在保證產品分布和質量的前提下，優化調整催化裂化主分餾塔各中段取熱比例，提高熱量回收利用效率。田濤等［6］針對吸收穩定系統進行模擬計算，研究了相關操作參數的影響，提出了流程改進和操作優化的具體措施，以降低裝置能耗。杜冰等［7］采取措施對余熱鍋爐省煤器、給水系統、吹灰系統實施防腐技能技術改造，降低了排煙溫度，提高了中壓蒸汽產量，降低了裝置能耗。李德勝［8］對余熱鍋爐進行技術改造，提高了余熱鍋爐的過熱能力、煙氣能量回收能力和熱效率，改造后節能效果明顯。魯維民［9］采用能量轉換與傳輸、工藝利用和能量回收三環節模型，分析裝置能耗的合理程度，并根據計算和分析結果探討裝置的節能措施。

盡管針對催化裂化裝置的相關節能技改工作已取得了顯著經濟效益，但是，部分熱源熱量利用方式還具有進一步優化的潛力。

本文以某套3.0 Mt/a催化裂化裝置為例，針對主分餾塔一中熱量利用流程，分析了目前在利用中存在的不合理之處，提出了優化方案，并進行了方案比較。

1　流程簡述

一中段回流油自分餾塔第17層塔盤抽出，經一中循環油泵升壓，首先去吸收穩定單元經穩定塔底再沸器為穩定塔提供熱源，然后預熱原料油，最后經循環水冷卻器冷卻后返回分餾塔第14層塔盤。吸收穩定單元解吸塔塔底再沸器采用1.0 MPa（G）低壓蒸汽作為熱源。

2　基礎數據

對裝置正常加工負荷下的工藝參數進行標定，相關基礎數據如表1所示。

表1　基礎數據

3　現狀分析

針對目前的一中熱量利用流程，對其中存在的問題描述如下：

（1）一中返塔前直接冷卻，熱量未被充分回收利用，根據模擬計算，被冷卻的熱量約為2495kW。

（2）根據模擬計算，冷卻一中消耗循環水量約為268.9t/h。

一中熱量未得到充分回收利用，這增加了冷卻循環水耗量，造成裝置能耗增加，公用工程耗量增加，運行成本升高。

4　優化方案

根據對一中熱量利用流程的分析，結合解吸塔目前的操作工況（解吸塔塔底溫度、解吸塔塔底再沸器蒸汽用量等），提出兩種一中熱量利用的優化方案，并進行方案對比。

4.1方案一

本方案采用一中段油熱聯合。新增1臺解吸塔塔底再沸器，一中段油預熱原料油后，去新增解吸塔塔底再沸器為解吸塔提供熱量，熱量不足部分由1.0 MPa（G）低壓蒸汽補充。

優化后，可節省解吸塔塔底再沸器低壓蒸汽耗量4.1 t/h、減少循環水用量268.9 t/h，預計可降低裝置能耗0.895kgEO/t。

對本方案改造工程量的描述如下：（1）新增1臺解吸塔塔底再沸器；（2）新增一中段油管線及附件；（3）新增解吸塔塔底油管線及附件。

本方案工程費用預計約為320萬元。

4.2方案二

本方案采用一中段油發生蒸汽。新增1臺蒸汽發生器，一中段油預熱原料油后，去新增蒸汽發生器發生0.5 MPa（G）低低壓蒸汽，發生的蒸汽直接并入解吸塔塔底再沸器1.0 MPa（G）低壓蒸汽管線，為解吸塔提供熱量，熱量不足部分由1.0 MPa（G）低壓蒸汽補充。

優化后，可節省解吸塔塔底再沸器低壓蒸汽耗量4.1 t/h、減少循環水用量268.9 t/h、增加發汽用的除鹽水量4.1 t/h，預計可使裝置能耗降低0.870 kgEO/t。

對本方案改造工程量的描述如下：（1）新增1臺蒸汽發生器；（2）新增一中段油管線及附件；（3）新增低低壓蒸汽管線及附件。

本方案工程費用預計約為135萬元。

4.3方案對比

從降低能耗、工程費用等角度，將方案一與方案二進行對比（見表2）。

表2　方案對比

通過方案對比可以看出：

（1）從降低能耗的角度來看，由于方案二發生蒸汽時需要消耗除鹽水，導致其可降低的能耗量較方案一減少了0.025kgEO/t，因此認為方案一略優于方案二。

（2）盡管上述兩種方案在新增設備、管線數量方面相差不大，但由于設備尺寸、材質，工程施工量等方面的原因，造成方案一的工程費用明顯高于方案二。

（3）由于新增解吸塔塔底再沸器現場位置的限制，方案二較方案一更為靈活。

綜合以上分析，推薦方案二為最優方案。

5　結語

（1）一中返塔前直接冷卻，熱量未得到充分回收利用，這增加了冷卻循環水耗量，造成裝置能耗增加，運行成本升高。

（2）結合吸收穩定單元解吸塔操作工況，針對一中熱量利用提出了兩種優化方案，即熱聯合方案和發生蒸汽方案。

（3）通過方案對比可知，盡管熱聯合方案降低能耗量略大于發生蒸汽方案，但熱聯合方案工程費用遠高于發生蒸汽方案，且現場位置相對緊缺，因此優化時推薦選用發生蒸汽方案。

［1］黃風林，黃勇，馬敬，等.催化裂化裝置節能降耗措施分析和實施［J］.石油煉制與化工，2010，41（1）:67-71.

［2］司長庚，張黎明，郝振興.I套催化裂化裝置改完全再生后能耗分析及優化措施 ［J］.中外能源，2010，15（S1）: 21-23.

［3］李琳琳，鄭輝，陳洪巖.催化裂化輔助燃燒室節能優化改造［J］.石油和化工設備，2012，15（2）:63-65，70.

［4］束仁龍.催化裂化與氣體分餾裝置熱聯合運行分析及工藝改進［J］.石油化工應用，2010，29（5）:104-106.

［5］顏藝專，陳清林，張冰劍，等.催化裂化主分餾塔的模擬策略與用能分析優化 ［J］.石油煉制與化工，2008，39（6）: 35-40.

［6］田濤，王北星，楊帆.催化裂化裝置吸收穩定系統節能優化改進方案對比研究 ［J］.石油煉制與化工，2011，42（3）: 75-79.

［7］杜冰，陶大勇，王忠山.RFCC裝置煙氣余熱爐防腐節能技術改造［J］.化工科技，2010，18（6）:43-45.

［8］李德勝.催化裂化裝置余熱鍋爐技術改造及效益分析［J］.江西化工，2006（2）:80-82.

［9］魯維民.重油催化裂化裝置的能耗分析 ［J］.石油煉制與化工，2010，41（12）:61-64.

Optimization of Middle Pumparound Heat Utilization in Fluidized Catalytic Cracking Unit

Shen Xuesong Ma Sujuan

A set of 3.0 Mt/a fluidized catalytic cracking unit is taken as an example to analyze the middle pumparound heat utilization process of main fractionator.With the combination of the operation condition of desorption column，two optimization schemes of middle pumparound heat utilization are proposed，which are heat integration scheme and steam generating scheme.The two schemes are contrasted from the point of view of reducing energy consumption，engineering cost，site location and so on，and the steam generating scheme is recommended.After optimization，the unit energy consumption will be reduced by 0.870 kgEO/t.

Catalytic cracking；Heat integration；Steam generating；Energy consumption

TE08

2016年5月

沈雪松男1983年生碩士工程師研究方向為石油化工、煤化工工業的節能減排已發表論文3篇