催化裂解裝置的能耗分析與節能降耗

萬小敏

(中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600)

催化裂解裝置的能耗分析與節能降耗

萬小敏

(中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600)

對影響催化裂解裝置能耗的主要幾個因素，對比設計值逐一加以分析，結合實際生產操作，找出生產操作中的不足，為裝置進一步的節能降耗工作提出了改進建議。

催化裂解； 燒焦；三反床層； 原料油霧化

1 裝置的能耗現狀：

中海油東方石化120萬t/a催化裂解(DCC)裝置,采用中國石油化工科學研究院開發的專利技術，由中國洛陽化工工程公司設計，于2014年2月18日建成投產并首次開車一次成功。該技術以常壓渣油為原料，以丙烯為主要目的產品，為下游苯乙烯等化工裝置提供原料。常壓渣油性質見表1。

表1 常壓渣油性質

從2014年首次開工生產至今，經過不斷摸索操作條件，完善工藝參數，現生產操作已經達到平穩狀態，各產品質量合格，各動靜設備工況良好，裝置的能耗持續下降。表2是裝置的主要操作參數與設計值的對比表，表3是2016年能耗值與裝置設計值的對比表。

表2 裝置主要操作參數與設計對比表

表3 裝置2016年能耗與設計對比表

2 影響裝置能耗的主要因素及整改措施

從表3可以看出，2016年裝置能耗較設計值減少15.01 KgEO/t，有了明顯的下降，下面將影響裝置能耗較大的幾個單項逐一分析說明:

2.1 燒焦方面

從表3可以看出：2016年的燒焦能耗為91.69 kgEO/t，較設計值83.6 kgEO/t超出8.09 kgEO/t，究其原因主要有以下2個方面：

(1) 原料油霧化效果變差

因本裝置開工已達3年，原料油霧化噴嘴使用壽命已接近上限值，噴嘴工況下降，同時由于油漿循環系統出現結垢，原料油與油漿換熱器無法正常工作，原料油預熱溫度只能達到175℃，與設計值220 ℃相距甚遠，原料油預熱溫度低，粘度增大；以上2個因素導致原料油霧化效果變差，裝置生焦量增加。

(2)第三反應床層料位控制較高

受其它裝置操作條件制約，本裝置的處理能力只能控制在80%～90%的水平，同時為了保證下游苯乙烯裝置的乙烯原料供應，相應提高了第三反應床層料位，增加第三反應床層的反應深度，以人為提高氣體產率，反應生焦量也相應增加。

2.2 3.5MPa蒸汽用量

從表3可以看出：2016年的3.5MPa蒸汽能耗為28.51 kgEO/t，較設計值52.8 kgEO/t下降23.29 kgEO/t ，主要原因如下：

(1)氣壓機蒸汽用量減少

本裝置采用背壓式氣壓機，入口壓力設計值為30KPa，通過提高分餾塔頂循環的取熱負荷，減小塔頂冷回流等措施，分餾塔頂油氣系統冷凝負荷降低，壓降減小，氣壓機入口壓力上升至56kPa，在保持氣壓機出口壓力不變的情況下，氣壓機轉速由設計值的4408r/min降低至3980r/min，3.5MP蒸汽用量由設計值115.4t/h降低至102t/h。

(2)自產中壓蒸汽流量增加

裝置燒焦量上升明顯，系統內熱能增加，外取熱，油漿和余熱鍋爐等3個汽包產汽量也相應增加，裝置外來3.5MPa蒸汽相應減少。

2.3 1.0MPa蒸汽用量

從表2可以看出，催化裂解裝置的反應部分用汽量要明顯大于常規催化裂化裝置，其目的在于降低反應過程的油氣分壓以利于異構化反應的進行，從而降低汽油產品中的烯烴含量，蒸汽用量增加的同時分餾塔頂油氣系統冷卻負荷的增大，裝置能耗也隨之上升。為保證裝置效益的最大化，在本裝置產品分布能夠滿足下游裝置生產的前提下，出于優化生產節能降耗等目的，逐步調整反應部分蒸汽用量至表2狀態，以下為補充說明：

(1)為彌補原料油霧化效果，相應提高了霧化蒸汽用量：由7.5t/h提至9.5t/h。

(2)為減少燒焦，相應提高了汽提蒸汽用量：由5.5t/h提至8t/h。

(3)第一提升管預汽提介質由干氣改為蒸汽，蒸汽流量為3.5t/h。

(4)因油漿固體含量上升，為降低第二提升管線速，減少催化劑破損，二反稀釋蒸汽用量下調：由7.0t/h降至3.5t/h。

2.4 用電和用水

(1)提高煙機運行的同步率

通過嚴格規范煙機的開停工步驟和加強日常維護等工作，降低煙機運行的故障率，煙機運行的同步率2016年達到了100%，從而為裝置節電打下了堅實的基礎。

(2)停運低負荷機泵

本裝置柴油系統設計有輕柴油泵、貧吸收油泵和封油泵，且都處于低負荷運行狀態，在不改造原有流程的基礎上，通過優化工藝流程，停運了貧吸收油泵(電機功率55kW)和封油泵(電機功率55kW)。

(3) 調整冷卻器循環水線速

本裝置穩定塔頂冷卻器采用8臺4組并聯組合方式，由于出現偏流現象，各組冷卻器出入口溫差不一，循環水流量調節難度較大。為維持穩定塔平穩操作，同時防止冷卻器管程結垢，只能保守地維持4組冷卻器的循環水較高線速，導致裝置循環水能耗超標。今年(2017年)2月，由公司設備中心牽頭，在科研單位的幫助下，采用在線監測流量和溫度的方法，對4組循環水線速進行了調整，在冷卻負荷不變的情況下，循環水用水總量下降了100t/h，取得了不錯的效果。表3為穩定塔頂冷卻器循環水調整前后的參數對比表。

表4 冷卻器循環水調整前后的參數對比

3 進一步降低裝置能耗的建議

催化裂解(DCC)工藝與常規催化裂化(FCC)工藝相比，由于催化裂解工藝要求高反應深度和低反應油氣分壓的特點，裝置的反應需熱、生焦量和蒸汽用量都明顯高于前者，同時由于再生壓力低導致煙機能量回收效率低等諸多不利因素，催化裂解裝置的能耗肯定無法達到常規催化裂化的水平。表5為本裝置100%加工量時的反應再生部分熱平衡計算結果。

表5 反應再生部分熱平衡計算結果[1]

表5(續)

但具體到本裝置的生產操作條件，仍有許多值得挖掘的地方：

3.1 燒焦

2016年10月裝置更換了油漿阻垢劑的品種，油漿循環系統的結垢現象得到了有效扼制；2017年大檢修將更換原料油霧化噴嘴，油漿換熱器也將得到清洗，原料油霧化效果將得到明顯改善，裝置生焦也將有不小的下降空間。

3.2 煙氣能量回收

在相關操作條件(再生器壓力158kPa、主風流量3250Nm3/min、雙動滑閥開度1%)無明顯變化的情況下，煙機入口蝶閥開度較前期下降較大：80%下降至55%左右。判斷有2種可能：臨界噴嘴磨損和雙動滑閥實際流通面積增大，有待在裝置大檢修期間確認解決。還有余熱鍋爐排煙溫度的問題：由于本裝置余熱鍋爐取熱負荷設計偏小，在90%的處理量的工況下，即使余鍋吹灰器正常工作，排煙溫度也只能達到200℃，離180℃的標準排煙溫度還有較大的節能空間。以上2個問題，有部分的因果關系:煙機旁路(臨界噴嘴或雙動滑閥)漏量大，在余熱鍋爐滿負荷運行狀態下，也是余熱鍋爐排煙溫度高的主要原因。

3.3 3.5MPa蒸汽用量

本裝置氣壓機反飛動線路流通面積設計偏小，事故狀態下，即使反飛動控制閥保持全開也仍然達不到氣壓機反喘振的最小流量，且反飛動控制閥組安裝在分餾換熱平臺的最高處，突發事故時無法及時打開閥組副線，為確保氣壓機安全運行，反飛動控制閥副線一直保持有2扣左右的開度(流量約為138Nm3/min)，造成了不小的能量浪費。

3.4 1.0MPa蒸汽用量

除了原料油霧化效果正常后原料油霧化蒸汽和汽提蒸汽調回正常值外，其它用汽點仍有減少用量的空間，如除氧器用汽可以通過提高除鹽水進除氧器的溫度來降低1.0MPa蒸汽用量等。

4 結論

(1)催化裂解裝置因工藝原理的制約，能耗水平同比常規催化裂化注定先天不足，但可以根據生產實際，在對產品分布影響不大的前提下，通過調整相關操作參數(如提升管稀釋蒸汽用量和三反床層料位等)來優化操作，改善能耗。

(2)催化裂解技術相對催化裂化出現時間較晚，還有待在實際生產中不斷完善，如第二提升管線速過大，造成催化劑破損，導致油漿固體含量超標的問題；又如氣壓機反飛動流程和余熱鍋爐等設施的負荷匹配問題；不僅影響裝置能耗，更關系到大型機組的安全運行和裝置的安全生產。

(本文文獻格式：萬小敏.催化裂解裝置的能耗分析與節能降耗[J].山東化工，2017，46(10)：132-134.)

2017-03-28

萬小敏，湖南岳陽人，主要從事催化裂化(裂解)工藝技術管理。

TE624

A

1008-021X(2017)10-0132-03