催化裂化蒸汽用量優化應用研究

折 磊，于旭飛，李誠華

(1.東營市海科瑞林化工有限公司,山東 東營 257000；2.山東柏森化工技術檢測有限責任公司，山東 東營 257000)

催化裂化作為生產汽油、柴油和液化氣的主要生產裝置，因其具有經濟效益較高、建設成本較低、工藝技術快速發展等優點，使其作為石油二次加工工藝的主要手段得到各個國家的高度重視和快速發展[1-4]。隨著國家對節能和環保工作的重視，為降低裝置能耗、減少環境污染，針對催化裂化裝置的工藝技術應用原理的研究、工藝操作條件的優化、設備制造技術的改進等各項研究得到繼續發展[1，5-7]。三級旋風分離器和煙氣能量回收機組的的不斷改進，標志著催化裂化裝置在節能降耗方面的發展和進步[10]。但由于近年來石油儲量的不斷減少以及原油劣質化等問題的日益嚴重，相關催化劑和工藝技術的研究還需要科研工作者的不斷努力；同時，由于實現裝置的節能降耗有利于降低能源消耗、降低成本、優化生產、減少污染、保護環境，因此節能降耗問題是目前眾多企業面臨的重點問題之一[7-9]。

本文針對海科瑞林公司催化裂化裝置在實際生產中蒸汽用量較高、蒸汽產汽量較低的狀況，通過分析影響蒸汽用量的因素，提出有針對性的操作條件控制措施，進行蒸汽用量優化；并通過分析優化操作前后能耗變化，來確認優化效果。通過蒸汽用量優化操作，節省蒸汽用量的同時增加裝置產汽系統蒸汽產量，為后期裝置運行節省能耗提供切實可行的操作依據。

1 減少柴油汽提塔汽提蒸汽用量

研究表明，影響催化裂化裝置分餾系統汽油、柴油產品是否重疊的影響因素眾多[11]。實際操作過程中，在保證汽油、柴油產品質量合格的前提下，常用汽提塔蒸汽用量、分餾塔中段溫度作為調節手段進行調節保證汽柴油間形成間隙。提高柴油汽提塔汽提蒸汽用量和分餾塔中段溫度，均有利于汽柴油間間隙的形成。公司催化裂化裝置在2018年9月2日至2019年3月10日裝置運行期間，貧吸收油平均用量為16 t/h，柴油汽提塔蒸汽平均用量1.97 t/h，汽提蒸汽用量較多。若通過工藝操作條件控制降低汽提蒸汽用量，可實現節省能耗的目的。

圖1 貧吸收油工藝流程簡圖

圖1為裝置貧吸收油工藝流程簡圖。由圖可知，貧富吸收油流量相等，適當降低貧吸收油流量，則少量的富吸收油經過與柴油換熱后溫度升高，引起分餾塔中段溫度提高。較高的分餾塔中段溫度使塔內輕組分液化幾率降低，有助于保證汽柴油間形成較寬的間隙；同時，柴油汽提塔汽提蒸汽用量的調節余地加大，可以適當降低柴油汽提塔汽提蒸汽用量，而仍能保證系統內汽柴油產品不重疊。因此，降低貧吸收油流量是減少蒸汽消耗的一個有效措施。

表1 貧吸收油流量對汽柴油的影響

表1為貧吸收油流量變化對汽柴油間隙的影響。為保證數據的代表性，表1每組數據選取為至少一個月內DCS實時操作數據的平均值。由表1可知，貧吸收油量降低至15 t時，柴油汽提蒸汽用量降低至1.64 t/h，汽油、柴油產品均能滿足各自的產品質量指標，同時汽柴油間仍能形成一定的間隙。控制貧吸收油流量維持在15 t，柴油汽提蒸汽用量每天可減少7.92噸。

2 減少氣分丙烷塔蒸汽用量

公司催化裂化裝置經過脫硫和脫硫醇系統產生的精制液化氣，輸送至氣體分餾裝置脫丙烷塔塔內實現C3、C4分離。塔底重沸器采用加熱蒸汽、分餾塔頂循環回流油(簡稱頂循油)兩種熱源同時進行供熱。

由表2可知，裝置在頂循油流量平均為85 t/h時，其進入脫丙烷塔底重沸器做熱源熱量不足，仍需1000 kg/h的蒸汽用量才能滿足脫丙烷塔熱量要求。當頂循油流量提高至132 t/h時，脫丙烷塔底重沸器蒸汽用量為0。控制頂循油流量維持在132 t/h及以上，脫丙烷塔底重沸器僅需頂循油供熱即可實現脫丙烷塔熱量需求，裝置每天可節省加熱蒸汽24 t。因此，通過調整分餾塔頂循循環負荷，加大頂循循環量，可為脫丙烷塔提供更多的熱源，降低蒸汽用量，達到節省蒸汽消耗的目的。

表2 頂循油和加熱蒸汽使用量數據表

3 增加產氣系統中壓蒸汽產汽量

催化裂化裝置產汽系統平穩操作時，中壓蒸汽由再生外取熱器、油漿蒸汽發生器、余熱鍋爐產生。統計2018年10月1日至2019年1月17日裝置運行期間產汽系統外取熱蒸汽產氣量數據，得出三個月內平均產氣量為3.8 t/h，產汽量較低。

研究表明[11]，適當提高再生器溫度和主風量，實現再生器富氧燃燒，可提高再生器燒焦效果，在保證床層溫度不變的情況下，外取熱的產汽量明顯增加；但氮氧化物排放量易超標。前期裝置的煙氣脫硝部分SCR脫硝反應器一直未投用，若將其處于常備狀態，在氮氧化物含量接近控制指標上限100 PPM時投用，可降低氮氧化物含量，保證氮氧化物排放量合格。

當主風量較低時，蒸汽產氣量明顯下降；提高主風量，產氣量也相應的提高。2019年2月12日至2019年6月23日不斷提高主風量，平均產氣量顯著提高至6.5 t/h，每天多產蒸汽64.8噸，可提供裝置本身多處蒸汽需求，顯著降低降低公司外購中壓蒸汽用量，經濟效益顯著。

3 結語

本文通過對催化裂化裝置能耗影響因素的分析，提出裝置在汽提蒸汽和加熱蒸汽使用上的不合理之處，通過操作措施優化改進降低裝置能耗，同時提出了多產蒸汽的具體解決措施。為實施節能降耗工作提供更多的實踐經驗和事實依據，并提供了切實可行的改進措施和調節方案，為企業帶來可觀的經濟效益。