催化裂化裝置能耗因素分析及節能降耗措施

丁程兵 (安徽實華工程技術股份有限公司安慶分公司，安徽 安慶 246000)

0 引言

在煉油企業對原料進行二次加工的過程中，催化裂化裝置屬于非常重要的設備，該種類型設備在運行過程中的能耗相對較高，目前，原油的價格不斷提升，催化裂化所需要的原料數量也在逐漸提升，催化裂化裝置的節能問題成為了一項重要難題，這也會對煉油企業的經濟效益產生重要影響。事實上，對于我國的煉油企業而言，其能耗普遍相對較高，其中催化裂化裝置運行能耗可以達到煉油企業總體能耗的35%左右，如果催化裂化裝置的能耗無法降低，則整個煉油企業的能耗也將無法降低[1]。本次研究主要是根據催化裂化裝置的基本特點以及運行機理，對運行過程中的能耗影響因素進行深入分析，并提出合理的節能措施，通過多種節能措施共同應用的方式，使得催化裂化裝置的能耗全面降低，實現煉油企業節能降耗的重要目標。

1 催化裂化裝置能耗影響因素分析

通過對我國某煉化企業中的催化裂化裝置多年的運行能耗進行分析發現，燒焦、水消耗、電消耗、蒸汽消耗、低溫熱輸出消耗屬于設備運行過程中的重要能耗來源，其中，燒焦消耗在能耗中的占比相對較高，如何降低燒焦消耗屬于一項重要問題。蒸汽輸出消耗屬于其能耗的第二大影響因素，在對原料進行催化裂化的過程中，由于原料相對較重，生焦率相對較高，焦炭將會在再生器中劇烈燃燒，然后釋放出大量的熱量，這部分熱量主要用于裂化反應，但是仍然存在大量的剩余熱量，通過對裝置運行過程中的高溫余熱進行充分利用，可以產生大量的蒸汽，通過將蒸汽作為主要的介質，可以對熱量進行回收，進而使得設備的熱能利用率得到提升，這是降低設備運行能耗的重要措施[2]。對于催化裝置而言，在其外圍配置有取熱器、余熱鍋爐以及油漿蒸發器，通過蒸汽的形式，還可以對催化劑、煙氣以及油漿的熱能進行合理的回收，通過提高蒸汽的回收率，并對過熱設施的熱量進行合理的回收，這是提高余熱鍋爐運行效率的重要措施，這對于節能降耗而言也具有重要意義。

蒸汽消耗在能耗中的占比也相對較高，催化裝置的蒸汽消耗主要存在于5個方面，分別是主風機的蒸汽消耗、富氣壓縮機的蒸汽消耗、風機輪盤冷卻的蒸汽消耗、工藝用蒸汽消耗、保溫伴熱蒸汽消耗。主風機的蒸汽可以達到3.5 MPa，富氣壓縮機的蒸汽可以達到1.0 MPa，工藝用蒸汽可以達到1.0 MPa，其主要是在進料噴嘴、沉降器、分餾塔等位置處形成的蒸汽，保溫伴熱蒸汽屬于1.0 MPa的飽和蒸汽。通過逐漸提升主風機和富氣壓縮機的運行效率，降低中低壓蒸汽的消耗，通過對工藝用蒸汽進行合理的優化，可以使得設備運行能耗降低。

電能消耗屬于裝置消耗的重要組成部分，所謂的電能消耗主要指的是在機泵和空氣冷卻器運行的過程中產生的能量消耗，這部分能量消耗主要與用電設備的類型以及數量有關，同時，煙機回收效率也將會對電耗產生一定的影響[3]。對于水耗，盡管其占比相對較低，但是在采取節能措施的過程中，也必須對該方面的因素進行充分考慮。水耗主要包括除氧水、軟化水、循環水以及新鮮水等。除氧水主要存在于中壓蒸汽中，進行節省的難度相對較大，軟化水主要包括冷卻水和風機用水，循環水主要是一種冷卻介質，軟化水和循環水節能的難度相對較小。

高溫余熱也屬于催化裂化裝置運行過程中的重要能耗，對于催化裂化裝置而言，在運行的過程中將會產生大量的高溫余熱，這部分的溫度可以達到280 ℃左右，最高可以達到290 ℃左右，如果可以對這部分的高溫余熱進行充分利用，不但可以降低企業生產的能量損耗，還可以使用這部分高溫余熱進行生產作業，進而使得企業的經濟效益全面提升。綜合分析可以發現，生焦率、煙氣系統的能量回收率以及熱工系統屬于催化裂化裝置能耗的重要影響因素，需要對各部分的剩余能量進行合理的回收，對部分系統進行合理的優化，對部分熱量進行合理的應用，將會使得催化裂化裝置能耗大幅降低[4]。

2 催化裂化裝置節能措施研究

2.1 降低反應生焦率

在使用催化裂化裝置開展原油煉化作業的過程中，可以采取降低焦炭生焦率的措施，對運行裝置的工藝參數進行合理的優化，在進行設備操作的過程中，盡可能保障設備運行的平穩性，對原料進行合理的優選，盡可能使用優質的原料，在實際開展生產作業的過程中，可以向原料中添加一定量的試劑，對裝置中的生焦量進行合理的控制，事實上，如果生焦量相對較低，則中壓蒸汽的發汽量也將會降低，這對于催化裂化裝置的運行十分不利，設備運行過程中的各項指標都將會降低，因此，需要找到一個可以控制的平衡點，在對原料性質進行調整的過程中，需要完全按照企業的規定進行，一般情況下，企業需要根據原油的基本性質以及組分，對裝置中的劑油比進行合理的調節，并根據產品的基本情況，對設備的運行參數進行全面分析，以便對運行參數進行合理的調節，最終實現生焦率降低的目標[5]。

在壓縮機滿足運行條件的基本前提下，需要盡可能使用干氣提升的基本措施，以此降低焦炭帶來的環境污染問題，該種類型的措施還可以降低蒸汽的使用量。我國部分企業在對催化裂化裝置進行改進的過程中，會引入工業三廢處理的措施，經過多年的技術發展以及創新，在引入煙氣脫硫脫硝工藝技術的基礎上，可以對煙氣中的催化劑成分進行合理的回收，可以降低硫化物對環境產生的污染問題，尾氣引入WDS二級組合脫臭的工藝技術，可以降低硫化氫等惡臭物的形成量，整個脫臭過程相對較為清潔和環保，在對廢劑進行處理的過程中，處理環節工藝簡單，處理過程中并不會出現二次污染以及污染轉移等多種類型的問題，可以實現綠色節能環保的基本目標。

2.2 降低電能損耗

降低電耗也屬于煉化企業降低能耗的重要措施，在煉化企業日常生產作業開展的過程中，其電能損耗相對較高，也需要對催化裂化裝置進行合理的改進，在對雙動滑閥進行操作的過程中，其開度需要保持在1%左右，對再生煙氣的壓力能進行合理的回收。企業需要根據生產作業的實際情況，了解風的供應情況，在風里相對較為充足的前提下，可以停止使用增壓機，使用工業風代替增壓機產生的風，以此使得整體能耗降低，防止出現不必要的能耗浪費。事實上，通過對設備進行改造的方式進行節能降耗難度相對較高，企業還可以從管理的角度出發，采取合理的降耗措施。在這一方面，企業中的領導人員和管理人員首先需要建立節能降耗的思想觀念，并通過對該種思想觀念進行充分推廣的方式，使得所有工作人員具有一定的節能意識，在進行設備操作和工藝操作的過程中，從自身的角度出發，做好節能降耗工作。同時，企業需要定期組織相關專家，對催化裂化裝置運行過程中的能耗進行充分分析，了解各項能耗的主要來源，并制定合理的節能降耗措施，全面的貫徹落實，以此降低整個設備的運行能耗。對于催化裂化裝置運行過程中使用的循環水系統，也需要進行合理的改進，例如可以將富氣壓縮機的復水器出口循環水與工藝水冷器的循環水相互串聯，在流量相對較大且溫度相對較低的前提下，可以將富氣壓縮機復水器出口循環水輸入到各個循環水的管線中，通過實施該種類型的措施，可以降低循環水的單耗，其節能的消耗也相對較好。

2.3 優化系統操作

在對催化裂化裝置進行操作的過程中，需要采取科學且合理的操作措施，對設備進行合理的使用，這不但可以達到節能降耗的目標，還可以降低設備運行出現故障問題的概率，通過對系統進行合理優化的措施，降低蒸汽消耗。在氣壓機運行的過程中，需要對其入口位置處的溫度進行合理的控制，防止溫度的變化導致氣壓機運行負荷提升，在催化裂化裝置運行的過程中，也需要對汽輪機的運轉速度進行合理的控制，以此使得蒸汽使用量大幅降低，降低設備運行的能耗。在設備運行的過程中，需要對其運行參數進行合理的分析，合理的設定，以此保障設備運行的穩定性，避免出現蒸汽吸入過度，因為蒸汽消耗過大能量損耗必然也會大幅提升。離心式壓縮機屬于催化裂化裝置中的重要組成部分，該種類型壓縮機的應用范圍相對較廣，應用過程中的穩定性也相對較強。但是在使用過程中將會產生大量的能耗，在對催化裂化裝置進行停車檢修的過程中，可以對該種類型的壓縮機進行更換。事實上，離心式壓縮機主要是以蒸汽作為其運行的重要動力，該種設備在運行的過程中每小時的蒸汽消耗量可以達到72 t，由于該種壓縮機在運行過程中的蒸汽消耗相對較高，在整個催化裂化裝置運行的過程中，壓縮機的運行可能會與其他裝置出現沖突問題，最終對生產作業產生嚴重的影響。因此，在對催化裂化裝置進行停車檢修的過程中，可以使用電機帶動軸流式的壓縮機代替傳統的壓縮機，該種類型的壓縮機在運行的過程中并不需要消耗大量的蒸汽，同時，每分鐘可以為其他裝置的運行提供200 m3的動力風，設備運行的工藝穩定性相對較高，可以對整個催化裂化裝置進行產能升級。

2.4 充分利用高溫余熱

通過對催化裂化裝置的運行情況進行深入分析可以發現，其運行過程中還將會產生大量的高溫余熱，如果無法對這部分的高溫余熱進行合理的處理，企業的能耗必然會大幅降低，最終對企業的經濟效益產生重要影響，針對該種類型的問題，需要強化催化裂化裝置的產汽量工作，在進行設備操作的過程中，需要保障取熱器和油漿蒸汽發生器之間處理良好的連接狀態，對余熱鍋爐的溫度進行嚴格的控制，在實際開展生產作業的過程中，需要全面降低裝置自身消耗的蒸汽量，通過對生產工藝進行合理區域優化的方式，提高輸出蒸汽量。為了全面降低催化裂化裝置產生的能耗，對高溫余熱進行合理的利用，在保障產品的質量不受影響的基本前提下，對分餾塔進行合理的優化，強化油漿系統的去熱量，強化汽包的產汽量，逐漸降低整個裝置的排煙溫度，對煙氣中的大多數能量進行合理的回收，引入其他多種類型的先進技術，將熱能進行二次利用，可以將熱能逐漸轉化為電能。另一方面，工作人員需要對排煙溫度進行合理的控制，保障其排煙溫度滿足要求，在排煙溫度相對較低的前提下，催化裂化裝置內非常容易出現嚴重的腐蝕問題，通過對排煙溫度進行合理控制的方式，不但可以降低設備的運行能耗，還可以保障設備的運行安全。

2.5 裝置間熱聯合

在開展催化裂化作業的過程中，所使用的物料相對較多，在之前的生產作業過程中，物料主要是由罐區供給，上游裝置需要對物料進行全面的降溫處理，此時物料才能進入到罐區，下游在使用物料之前需要對其進行全面加熱處理，此時必然會出現熱量浪費現象。針對該種類型的問題，上游的物料可以不經過罐區直接進入到下游設備中，以此達到節能降耗的目標。

3 結語

綜上所述，在煉油企業生產作業的過程中，催化裂化裝置運行所需要的能耗相對較高，降低其能耗是提高煉油企業經濟效益的重要措施，因此，需要對該種裝置的能耗影響因素進行全面分析，從多個角度出發采取合理的措施，以此達到節能降耗的重要目標。