催化裂解裝置3.5MPa 蒸汽系統(tǒng)節(jié)能措施分析

鄧超 冷慧麟(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

中海石油寧波大榭石化2.2Mt/a 催化裂解裝置采用中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院研發(fā)的DCCplus 技術(shù)，以常壓渣油和加氫尾油為原料，以乙烯、丙烯等低碳烯烴為目的產(chǎn)品，副產(chǎn)輕芳烴[1]。催化裂解裝置是全廠的耗能消耗大戶，其中3.5MPa 過熱蒸汽是其主要的能源消耗。一般常規(guī)的催化裂化裝置，靠其自產(chǎn)的3.5MPa 過熱蒸汽足以滿足裝置的消耗，還有富余的3.5MPa 過熱蒸汽外輸，而催化裂解裝置由于其特殊的工藝條件，其反應(yīng)深度更大，轉(zhuǎn)化率更高，富氣產(chǎn)量遠(yuǎn)大于常規(guī)催化裂化，汽輪機(jī)3.5MPa 蒸汽耗量大量增加[2]，其自產(chǎn)3.5MPa 過熱蒸汽不足以滿足裝置的需求，需要從3.5MPa過熱蒸汽管網(wǎng)輸入130t/h 左右。控制3.5MPa 過熱蒸汽消耗，減少外購(gòu)3.5MPa 過熱蒸汽量對(duì)催化裂解裝置的節(jié)能降耗有著重要意義。

圖1 3.5MPa蒸汽網(wǎng)絡(luò)示意圖

1 3.5MPa蒸汽網(wǎng)絡(luò)

催化裂解3.5MPa 蒸汽網(wǎng)絡(luò)流程示意見圖1。催化裂解裝置3.5MPa 過熱蒸汽一部分為裝置外來，一部分為裝置各個(gè)汽包自產(chǎn)飽和3.5MPa 蒸汽經(jīng)余熱鍋爐過熱后匯入3.5MPa 過熱蒸汽管網(wǎng)。3.5MPa 過熱蒸汽主要用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)和穩(wěn)定塔底重沸器熱源，少部分經(jīng)減溫減壓器匯入1.0Mpa 蒸汽管網(wǎng)。

降低DCC 裝置蒸汽消耗可以從兩方面入手：一方面是提高裝置的能量回收效率，增產(chǎn)3.5MPa 過熱蒸汽；另一方面是降低裝置的3.5MPa 過熱蒸汽的消耗。下面結(jié)合裝置特點(diǎn)分析本裝置蒸汽網(wǎng)絡(luò)可采取的優(yōu)化措施。

2 蒸汽系統(tǒng)節(jié)能措施

2.1 降低吸收穩(wěn)定操作壓力

催化裂解裝置3.5MPa 過熱蒸汽主要作為氣壓機(jī)組汽輪機(jī)的動(dòng)力，汽輪機(jī)是通過3.5MPa 過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)做功，帶動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將富氣從0.09MPa 壓縮到1.4MPa。做功后，3.5MPa過熱蒸汽變成1.0MPa 蒸汽，并入管網(wǎng)。汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要消耗3.5MPa 過熱蒸汽165t/h，占3.5MPa 過熱蒸汽用量的80%以上。優(yōu)化汽輪機(jī)的耗汽是催化裂解裝置節(jié)能降耗的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

降低汽壓機(jī)組蒸汽消耗可通過降低氣壓機(jī)背壓壓力，即降低吸收穩(wěn)定操作壓力達(dá)到這一目的。降低吸收穩(wěn)定操作壓力可達(dá)到降低壓比的目的[3]，氣壓機(jī)負(fù)荷減少，汽輪機(jī)耗氣量也隨之減少。圖2 為再吸收塔不同操作壓力下汽輪機(jī)耗氣量。

圖2 再吸收塔操作壓力與壓力汽輪機(jī)耗氣量

由表1 可見，隨著再吸收塔壓力升高，汽輪機(jī)耗氣量逐漸增加，要想降低汽輪機(jī)3.5MPa 過熱蒸汽消耗量就要降低再吸收塔的操作壓力。而在吸收穩(wěn)定操作中高壓有利于吸收，降低再吸收塔壓力會(huì)影響吸收塔的吸收效果進(jìn)而影響干氣品質(zhì)，容易造成干氣中的碳3 組分超標(biāo)，因此在保證干氣質(zhì)量合格的情況下盡量控制較低的再吸收塔壓力才能實(shí)現(xiàn)節(jié)約蒸汽的目的。在實(shí)際操作過程中，通過各操作參數(shù)的優(yōu)化，找到了最佳操作條件，再吸收塔壓力1.2MPa，氣壓機(jī)出口壓力1.3MPa，汽輪機(jī)3.5MPa 過熱蒸汽用量降低4t/h，干氣中碳3 含量控制在1%以內(nèi)。

2.2 優(yōu)化分餾二中循環(huán)取熱

催化裂解裝置穩(wěn)定塔設(shè)置兩臺(tái)重沸器E-304A B，其中E-304A以分餾二中循環(huán)作為熱源，E-304B 以3.5MPa 過熱蒸汽作為熱源。如果提高E-304A 分餾二中循環(huán)的取熱量，相應(yīng)的E-304B所需的熱源將減少，E-304B 3.5MPa 過熱蒸汽的用量將減少。而提高分餾二中循環(huán)的取熱量會(huì)受到分餾塔操作的制約，分餾二中循環(huán)取熱量增加，二中返塔溫度降低分餾塔液位上漲，特別是在原料油性質(zhì)較重時(shí)，反應(yīng)深度降低，回?zé)捰凸藓头逐s塔液位上漲，這時(shí)如果再提高分餾二中循環(huán)的取熱量，會(huì)導(dǎo)致分餾塔液位加速上漲，影響平穩(wěn)操作。如果原料油性質(zhì)較輕，此時(shí)回?zé)捰鸵何缓头逐s塔液位降低，這時(shí)就可以增加E-304A 分餾二中的取熱量，降低E-304B 的3.5MPa 過熱蒸汽用量，同時(shí)可控制回?zé)捰凸藓头逐s塔液位在合理范圍。因此，可根據(jù)反應(yīng)進(jìn)料性質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整優(yōu)化分餾二中的取熱量，降低E-304B的3.5MPa 過熱蒸汽，當(dāng)原料性質(zhì)重的錦州油時(shí)，原料裂化性質(zhì)差，反應(yīng)深度低分餾塔液位高，分餾二中循環(huán)應(yīng)少取熱，當(dāng)原料為裂化性質(zhì)好的西江油時(shí)，輕質(zhì)油收率高分餾塔液位低，分餾二中循環(huán)應(yīng)可多取熱。表1 可見采用這一方法當(dāng)原料為錦州油時(shí)，E-304B 的3.5MPa 過熱蒸汽流量33t/h，當(dāng)原料為西江油時(shí)E-304B 3.5MPa 過熱蒸汽用量通過調(diào)節(jié)分餾二中循環(huán)可降至26t/h。通過優(yōu)化操作在原料性質(zhì)變化時(shí)及時(shí)調(diào)整分餾二中循環(huán)可節(jié)約3.5MPa 蒸汽7t/h。

表1 E-304B 3.5MPa過熱蒸汽用量

2.3 煙機(jī)專用減溫減壓器改造

2.3.1 存在問題

在上一運(yùn)行周期中，由于低壓蒸汽管網(wǎng)1.0MPa 蒸汽溫度為280℃左右，煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽用量小且處于裝置1.0MPa 蒸汽管網(wǎng)的末端，1.0MPa 蒸汽到達(dá)煙機(jī)時(shí)只有275℃，蒸汽溫度過低容易帶水導(dǎo)致煙機(jī)結(jié)垢加劇。因?yàn)闊煓C(jī)輪盤冷卻蒸汽離減溫減壓器出口較近，為了減輕煙機(jī)結(jié)垢，提高煙機(jī)輪盤蒸汽的溫度，通過將3.5MPa 蒸汽經(jīng)降溫加壓器并入低壓蒸汽管網(wǎng)達(dá)到提高煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽溫度的目的。在實(shí)際操作中為了使煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽溫度達(dá)到285℃以上，需將9t/h 左右3.5MPa 過熱蒸汽通過減溫減壓器并入低壓蒸汽管網(wǎng)，而煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽實(shí)際用量只有不到1t/h，其余的全部進(jìn)入1.0MPa 蒸汽管網(wǎng)，高品質(zhì)蒸汽低用造成很大浪費(fèi)。

2.3.2 機(jī)組專用減溫減壓器

催化裂解裝置對(duì)煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)措施，新增一臺(tái)設(shè)計(jì)流量小的減溫減壓器，專供煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽使用，如圖3 所示，余熱鍋爐出口的3.5MPa 過熱蒸汽經(jīng)機(jī)組專用減溫減壓后直接用于煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽，不并入1.0MPa蒸汽管網(wǎng)。3.5MPa 用量可降至1t/h 以下，可節(jié)約3.5MPa 過熱蒸汽8t/h 左右。如表2 所示煙機(jī)輪盤冷卻系統(tǒng)改造達(dá)到了預(yù)期效果。

2.4 優(yōu)化原料配比

在上一運(yùn)行周期中，由于原料性質(zhì)較輕，再生器熱量不足，外取熱汽包大多數(shù)時(shí)間不產(chǎn)汽，有時(shí)候甚至通過再生器噴燃燒油維持床層溫度。為了改變這一現(xiàn)狀，通過合理優(yōu)化原料配比，再生熱量不足時(shí)適當(dāng)提高常壓渣油比例，靈活調(diào)節(jié)油漿回?zé)捔浚ＷC再生器床層溫度。外取熱汽包平均產(chǎn)生3.5MPa飽和蒸汽20～25t/h，由于飽和蒸汽流量增加，余鍋蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽由45t/h 降到30～35t/h，余熱鍋爐3.5MPa 過熱蒸汽流量從70t/h 增加到80～85t/h，自產(chǎn)3.5MPa 過熱蒸汽增加10～15t/h。

圖3 機(jī)組專用減壓減溫器流程示意圖

表2 改造前后減溫減壓器3.5MPa過熱蒸汽用量

3 結(jié)語(yǔ)

降低吸收穩(wěn)定操作壓力，氣壓機(jī)背壓降低，汽輪機(jī)用汽量下降，再吸收塔壓力降低到1.2MPa，氣壓機(jī)出口壓力降低到1.3MPa，汽輪機(jī)3.5MPa 蒸汽用量降低4t/h。

根據(jù)反應(yīng)原料性質(zhì)的不同合理優(yōu)化分餾二中的取熱量，當(dāng)原料性質(zhì)變化時(shí)根據(jù)分餾塔及回?zé)捰凸抟何蛔兓闆r及時(shí)調(diào)整分餾二中循環(huán)取熱量。當(dāng)原料性質(zhì)變輕分餾塔液位較低時(shí)，分餾二中多取熱，降低穩(wěn)定塔底重沸器E-304B 的3.5MPa 過熱蒸汽用量。

煙機(jī)專用減溫減壓器的改造不僅保證了輪盤冷卻蒸汽的品質(zhì)，減少了3.5MPa 過熱蒸汽的用量8t/h。

通過優(yōu)化原料配比，改變了再生器熱量不足的狀況，外取熱從不產(chǎn)汽到平均產(chǎn)生3.5MPa 飽和蒸汽20～25t/h，余熱鍋爐3.5MPa 過熱蒸汽流量從70t/h 增加到80～85t/h，自產(chǎn)過熱蒸汽增加10～15t/h。