重油催化裂化裝置節(jié)能優(yōu)化措施與效果研究

李朋

摘要：催化裂化裝置是我國煉油行業(yè)的主要二次加工裝置，也是煉油廠主要的耗能裝置，隨著原油價格的不斷攀升以及催化裂化原料的日益加重，催化裂化裝置的節(jié)能降耗問題已經(jīng)成為提高催化裂化裝置經(jīng)濟效益的關鍵問題，其重要性也尤為突出。降低煉油裝置能耗、實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)已成為當前煉油行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展及提高盈利能力亟待解決的重要課題。

關鍵詞：催化裂化裝置;重油;經(jīng)濟效益;能降耗問題

催化裂化是煉油廠重要的二次加工工藝，在重質(zhì)原油輕質(zhì)化過程中發(fā)揮了積極的作用，但在生產(chǎn)輕質(zhì)燃料的同時也消耗了大量的能源。國內(nèi)煉油企業(yè)催化裂化裝置的能耗平均占煉油企業(yè)能耗的35%，通過利用先進的工藝技術和優(yōu)化操作條件降低裝置能耗、縮短國內(nèi)外企業(yè)的差距、提高市場競爭能力，是催化裂化裝置亟待解決的問題。

1 裝置能耗分析

某石化總廠的重油催化裂化裝置是同軸式催化裂化裝置，原設計加工能力300kt/a。為調(diào)整產(chǎn)品結構，增產(chǎn)液化氣和丙烯等高含量滿足國家標準要求，后進行多產(chǎn)異構烷烴的催化裂化工藝技術擴能改造，裝置設計處理量提高到500kt/a。隨著原料日趨變重，產(chǎn)品分布逐步變差，高附加值產(chǎn)品收率下降，裝置能耗上升。催化裂化裝置綜合能耗的主要權重因素為燒焦能耗、電耗和蒸汽外送量。其中，燒焦能耗是催化裂化裝置中占比最大的能耗，但該裝置焦炭產(chǎn)率比設計值低，使得蒸汽外送量下降很多，只有9.25t/h，比設計值低了16.65t/h。與設計值相比，電耗增加較多，占總能耗的15%，使得裝置能耗仍處于較高水平。因此，將降低裝置電耗作為節(jié)能工作的重點，同時采用多種節(jié)能手段和措施，降低其他能耗，全面發(fā)力，多方著手，降低裝置總能耗。

2 節(jié)能措施及應用情況

2.1 節(jié)能風機改造

空冷風機普遍采用軸流風機輸送空氣，風機不但能耗高，而且它的狀態(tài)好壞直接影響整個生產(chǎn)線的穩(wěn)定。風機葉輪是唯一對氣體做功的部件，葉片的性能好壞直接決定風機的效率和整體性能?，F(xiàn)役空冷風機普遍葉型簡單，效率低，能耗高，不符合國家節(jié)能減排的趨勢;設備長時間運行后，葉片因磨損、腐蝕、老化等因素，強度與性能下降，維護成本高。全廠風機年平均耗電約為1.71×106kW·h。為進一步降低風機用電，提高風機穩(wěn)定性，對車間共計9臺電機驅動風機的葉片進行改造，由普通葉片改為全三維高效節(jié)能軸流風機葉片。葉片采用玻璃鋼材質(zhì)、環(huán)氧樹脂加碳纖維的中空結構，葉片的剛度大，傳動部件的負載輕，且表面涂有環(huán)氧樹脂，耐腐蝕、抗紫外線。通過CFD軟件計算，沿徑向設計成不同的扭曲度，升阻比大、無二次流動，保證二維流動在寬廣的工作范圍內(nèi)具有非常低的流動損失。改造后，在現(xiàn)役風機運行電流相同情況下，風機風量比現(xiàn)役風機均有大幅提升;在電機安全負載條件下，新風機在電流較低情況下，比現(xiàn)役風機風量大很多，總能效提升效率約為20%。

2.2 提高空冷利用效率

催化裂化裝置吸收穩(wěn)定單元的穩(wěn)定塔用于分離汽油和液化氣，操作壓力穩(wěn)定是汽油飽和蒸汽壓、液化氣重組分含量合格的保障。穩(wěn)定塔壓力控制方案通常采用：塔頂空冷熱旁路補壓至塔頂回流罐，控制穩(wěn)定塔壓力在1.05MPa左右。熱旁路補壓使得部分液化氣不經(jīng)冷凝直接進入回流罐，液化氣回流溫度升高，進而使得穩(wěn)定塔頂溫度升高，尤其是夏季，氣溫高、空冷冷卻負荷大、效率差，直接導致液化氣中重組分含量超標。為了降低穩(wěn)定塔頂及液化氣冷后的溫度，通常采用增開空冷臺數(shù)、加大空冷噴淋水用量等措施，能耗大大增加。經(jīng)過討論，決定將穩(wěn)定塔頂油氣全部進空冷冷卻，不再使用旁路補壓;回流罐壓力不足部分引不凝氣充壓。改造后，一方面回流罐壓力調(diào)節(jié)靈敏，汽油和液化氣產(chǎn)品質(zhì)量合格;另一方面，在相同空冷運行臺數(shù)情況下，液化氣冷卻后溫度降低3～5℃。改造前需6臺空冷全開才能滿足生產(chǎn)，現(xiàn)改不凝氣充壓后，只需開3～4臺即可滿足生產(chǎn)需要，與空冷節(jié)能風機配合使用，使得空冷噴淋軟化水用量較以前有大幅下降，每天可節(jié)約30t，一年可節(jié)約35萬元。

2.3 主風節(jié)能系統(tǒng)改造

催化裂化裝置反應-再生系統(tǒng)的運行工況與主風機供風能力密切相關。尤其是夏季，受環(huán)境溫度的影響，主風機供風能力會大幅下降，嚴重限制裝置處理量的提高。為緩解主風機供能不足的情況，降低裝置能耗，在小改動、小投資的前提下提高主風量，解決了裝置處理量的提高與加工量不匹配的問題。將真空變壓吸附制氧法與煉化工藝相結合，在不影響裝置生產(chǎn)且改動最小的前提下，實現(xiàn)催化裂化裝置富氧再生工藝生產(chǎn)，從而消除夏季生產(chǎn)時主風機供風能力不足的“瓶頸”，達到提高裝置處理能力、降低裝置能耗的目的。

2.4 優(yōu)化煙機檢修方法

煙氣輪機是煉化企業(yè)催化裝置的能量回收設備，將催化再生器燒焦所產(chǎn)生的煙氣中的壓力能和熱能回收，轉變?yōu)檗D子回轉運動的機械能，與電機一起驅動主風機做功，達到節(jié)能的目的。煙機的平穩(wěn)運行，不但是保證催化裂化裝置生產(chǎn)效益的重點，也是降低裝置能耗的關鍵。通過借鑒其他煉廠的除垢經(jīng)驗，立足自身裝置的特點，將煙機在線除垢方案與煙機運行情況相結合，在煙機帶負荷、不停機的情況下進行在線除垢。利用輪盤冷卻蒸汽控制輪盤溫度，反復調(diào)整輪盤冷卻蒸汽流量，使輪盤溫度在一定范圍內(nèi)波動，利用溫降剝離動、靜葉片上的催化劑垢，高速破碎、甩出，反復多次后，除垢完畢，煙機升溫，并入系統(tǒng)。該方法維修周期短，約8h左右，成本低，效果好，在線除垢后，煙機的日耗電量降低。

3 節(jié)能措施的實施效果

通過實施技術改造和設備節(jié)能改造、優(yōu)化操作條件等措施，催化裂化裝置的能耗顯著降低。2017年的能耗（以標油計）比2016年下降了 15.19kg/t。其中，電能降低4.28kg/t;由于蒸汽消耗量下降，蒸汽外輸增加3.80kg/t，其余耗能物流變化不大。通過提高余熱鍋爐取熱效率、強化傳熱，可進一步回收熱量并多產(chǎn)蒸汽，降低蒸汽能耗。若將三旋至煙機入口保溫更換為熱盾毯材料可進一步減少散熱損失，降低裝置能耗。

4 結論：

1）通過實施節(jié)能風機改造、提高空冷利用效率、主風節(jié)能系統(tǒng)改造及優(yōu)化煙機檢修方法等措施，催化裂化裝置的各項能耗指標與設計值相比，均有不同程度的降低，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟效益顯著。2）通過精細化管理手段降低裝置加工損失以及做好水、電、汽、風的節(jié)約使用，可進一步降低裝置能耗。

參考文獻：

[1]王偉華.催化裂化裝置換熱網(wǎng)絡的節(jié)能優(yōu)化[J].石油石化節(jié)能與減排，2018（1）.