催化裂化裝置節(jié)能技術(shù)改造

徐剛林 謝新春 劉克友（中國石化金陵石化分公司）

引言

中石化金陵石化分公司（以下簡稱金陵）1.3 M t/a催化裂化裝置是1974年5月建成投產(chǎn)的Ⅳ型催化裂化裝置，以直餾減壓蠟油為原料，年加工能力120×104t。到2013年已運(yùn)行53個(gè)周期，期間歷經(jīng)多次技術(shù)改造。2000年裝置由蠟油催化改為渣油催化，將外提升管改為內(nèi)提升管，出口設(shè)旋流式快分（V Q S）；新增可調(diào)式外取熱器；再生器下方增加前置燒焦罐；U 型管改斜管輸送；采用高效汽提，反應(yīng)油氣管線由熱壁改為冷壁；油漿系統(tǒng)改產(chǎn)中壓蒸汽。2006年裝置反再系統(tǒng)進(jìn)行了M IP 技術(shù)改造，提升管改為外提升管，改造后年加工能力為1.3M t。

2013年是金陵1.3M t/a催化裂化裝置連續(xù)運(yùn)行的第四年，隨著裝置長周期運(yùn)行，問題逐步暴露，裝置能耗增加明顯。為降低裝置能耗成本，利用2013年大檢修機(jī)會(huì)，針對(duì)裝置存在的實(shí)際問題，結(jié)合裝置自身特點(diǎn)，實(shí)施了一些節(jié)能降耗技術(shù)改造項(xiàng)目，節(jié)能效果顯著。

1 裝置現(xiàn)狀

1.1 余熱鍋爐運(yùn)行情況

金陵1.3M t/a催化裂化裝置余熱鍋爐，采用美國D ELT A 鍋爐技術(shù)，由撫順石油機(jī)械廠制造，包括過熱飽和中壓蒸汽的過熱段、產(chǎn)生飽和中壓蒸汽的蒸發(fā)段以及加熱汽包給水的省煤器三個(gè)部分。該余熱鍋爐2001年安裝投產(chǎn)使用，到2013年已運(yùn)行12年，由于裝置自身原料油性質(zhì)的變化，再加上余熱鍋爐本身設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)也存在一些問題，雖經(jīng)多次檢修和改造，在運(yùn)行中仍存在一些問題：

1）過熱蒸汽溫度偏低。原設(shè)計(jì)裝置外取熱汽包、油漿蒸發(fā)器汽包和余熱鍋爐蒸發(fā)器汽包產(chǎn)生的飽和蒸汽均至余熱鍋爐的過熱器進(jìn)行過熱，過熱蒸汽參數(shù)為3.82M Pa、434 ℃，而實(shí)際運(yùn)行過程中，過熱蒸汽溫度只有400～410℃。

2）排煙溫度高。余熱鍋爐原設(shè)計(jì)排煙溫度為163℃，實(shí)際排煙溫度達(dá)到了206℃。

1.2 氣壓機(jī)用汽情況

金陵1.3M t/a催化裂化裝置氣壓機(jī)使用的中壓蒸汽是從全廠中壓蒸汽管網(wǎng)引入的，進(jìn)汽管線長，溫降及壓降較大，做功效率較低，耗汽量大。

2012年金陵3.5 M t/a催化裂化裝置開工，每小時(shí)約有300t中壓蒸汽進(jìn)系統(tǒng)管網(wǎng)，一旦該裝置操作大幅波動(dòng)或緊急停工，將對(duì)中壓蒸汽系統(tǒng)產(chǎn)生很大的沖擊，為避免受其影響，需進(jìn)行中壓蒸汽流程優(yōu)化改造，建立裝置內(nèi)中壓蒸汽系統(tǒng)。

1.3 中間重沸器在催化裂化裝置解吸塔上的應(yīng)用

近年來，利用穩(wěn)定汽油作為熱源，增設(shè)解吸塔中間重沸器，降低塔底再沸器熱負(fù)荷的節(jié)能技術(shù)改造越來越普遍。經(jīng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)增設(shè)解吸塔中間重沸器后，解吸塔操作平穩(wěn)，解吸效果未發(fā)生明顯變化，塔底重沸器負(fù)荷大幅降低，節(jié)能效果顯著。

金陵1.3M t/a催化裂化裝置解吸塔塔底重沸器用低壓蒸汽作為熱源，消耗量為10.0t/h，占裝置低壓蒸汽總消耗的33%，若能在解吸塔上增加中間重沸器，塔底重沸器蒸汽消耗量將大幅降低。

2 技術(shù)改造措施

2.1 余熱鍋爐擴(kuò)容改造

裝置舊余熱鍋爐設(shè)計(jì)飽和蒸汽流量60.8t/h，實(shí)際進(jìn)入過熱段的飽和蒸汽量達(dá)到68t/h，過熱能力明顯不足，從而造成過熱蒸汽溫度偏低；煙氣量設(shè)計(jì)值為136500m3/h（標(biāo)況），實(shí)際進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣量為145 000m3/h（標(biāo)況），煙氣量設(shè)計(jì)偏低，省煤器吸熱能力不足，從而造成排煙溫度高。為了提高余熱鍋爐效率，減少能源浪費(fèi)，針對(duì)余熱鍋爐過熱能力不足、省煤器吸熱能力不足的問題，2013年裝置停工檢修期間由上海寧松熱能環(huán)境工程有限公司對(duì)該余熱鍋爐進(jìn)行擴(kuò)容改造。

表1 余熱鍋爐改造前后主要設(shè)計(jì)參數(shù)

從表1可以看出，設(shè)計(jì)上余熱鍋爐擴(kuò)容改造后的主要變化是：

1）余熱鍋爐入口煙氣流量從136500m3/h提高至158000m3/h。

2）過熱飽和蒸汽的能力大幅提升，飽和蒸汽處理量從60.8t/h提高至83t/h。

2.2 中壓蒸汽流程優(yōu)化

從裝置實(shí)際情況出發(fā)，以建立裝置內(nèi)獨(dú)立的中壓蒸汽系統(tǒng)以及提高氣壓機(jī)用汽品質(zhì)為目的，對(duì)中壓蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造（圖1）：

◇紅色虛線為新增中壓蒸汽管線；

◇在裝置過熱蒸汽進(jìn)中壓蒸汽管網(wǎng)前加裝壓控閥組；

◇中壓蒸汽管網(wǎng)至氣壓機(jī)管線割除；

◇減溫減壓器異地更新改造；

圖1 中壓蒸汽系統(tǒng)改造示意圖

2.3 解吸塔中間重沸器的應(yīng)用

通過核算，可使用裝置內(nèi)144 ℃的穩(wěn)定汽油作為解吸塔中間重沸器熱源，具體優(yōu)化措施如下（圖2）：

◇中間重沸器從10層抽出，返回8層；

◇采用與脫乙烷油換熱后144 ℃的穩(wěn)定汽油做中間重沸器熱源；

◇取消解吸塔熱進(jìn)料流程，割除穩(wěn)定汽油與凝縮油換熱流程（圖中紅色虛線框中部分）。

圖2 換熱流程優(yōu)化示意圖

3 改造效果與效益

3.1 建立了裝置內(nèi)獨(dú)立的中壓蒸汽系統(tǒng)

中壓蒸汽流程優(yōu)化改造項(xiàng)目實(shí)施后，建立了裝置內(nèi)獨(dú)立的中壓蒸汽系統(tǒng)，具體操作如下：

1）裝置開工初期，開中壓蒸汽壓控閥，倒引管網(wǎng)中壓蒸汽進(jìn)入裝置，一路供氣壓機(jī)使用，一路進(jìn)減溫減壓供裝置低壓蒸汽消耗。

2）正常生產(chǎn)情況下，通過中壓蒸汽壓控閥控制裝置內(nèi)中壓蒸汽壓力，裝置中壓蒸汽一路供氣壓機(jī)用汽，一路經(jīng)中壓蒸汽壓控閥進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)。

3）當(dāng)裝置內(nèi)事故造成中壓蒸汽產(chǎn)量大幅下降甚至中斷時(shí)，開中壓蒸汽壓控閥，倒引管網(wǎng)中壓蒸汽；當(dāng)中壓蒸汽管網(wǎng)故障造成管網(wǎng)中壓蒸汽壓力、溫度大幅波動(dòng)時(shí)，通過調(diào)整中壓蒸汽壓控閥控制裝置內(nèi)中壓蒸汽系統(tǒng)平穩(wěn)。

3.2 提高了氣壓機(jī)用汽品質(zhì)，減少了中壓蒸汽消耗

表2為改造后裝置中壓蒸汽相關(guān)主要參數(shù)變化情況，可以看出：

1）改造后，通過投用過熱段降溫水，控制過熱蒸汽溫度在420℃，解決了改造前過熱能力不足的問題。

2）改造后，余熱鍋爐排煙溫度從206℃降至了150℃，充分回收了煙氣中的熱量。

3）氣壓機(jī)用汽改用自產(chǎn)中壓蒸汽，入口蒸汽管線大幅縮短，溫降從30℃下降至25 ℃，壓降從0.4 M Pa下降至0.3M Pa。氣壓機(jī)進(jìn)汽品質(zhì)有了很大的改善，溫度從380℃上升至395 ℃，壓力從3.2 M Pa上升至3.4 M Pa，耗汽量從40.0t/h下降至38.0 t/h，節(jié)約中壓蒸汽2.0t/h。

表2 改造后裝置中壓蒸汽主要參數(shù)變化

3.3 降低了解吸塔底重沸器低壓蒸汽消耗

解吸塔中間重沸器投用后，節(jié)能效果明顯（表3）：

1）解吸塔底重沸器用汽量從10t/h下降至7.5t/h，節(jié)約低壓蒸汽2.5 t/h。

2）穩(wěn)定汽油熱量被利用后，穩(wěn)定汽油冷卻器循環(huán)水消耗量從100t/h下降至40t/h，節(jié)約循環(huán)水60t/h。

表3 解吸塔中間重沸器投用后節(jié)能效果

3.4 效益計(jì)算

實(shí)施改造后，裝置節(jié)約中壓蒸汽2.0t/h、低壓蒸汽2.5 t/h、循環(huán)水60t/h，其價(jià)格分別按145元/t、140元/t及0.1元/t計(jì)算，年開工8400h，年直接經(jīng)濟(jì)效益542.6萬元；以處理能力1.3M t/a計(jì)算，裝置能耗下降了100.6M J/t。

4 結(jié)論

通過實(shí)施余熱鍋爐擴(kuò)容改造、中壓蒸汽流程優(yōu)化改造、增設(shè)解吸塔中間重沸器等節(jié)能改造項(xiàng)目后，裝置余熱鍋爐排煙溫度下降了56℃，充分回收了煙氣中的熱量；形成了裝置內(nèi)獨(dú)立的中壓蒸汽系統(tǒng)，提高了抗外界干擾的能力，氣壓機(jī)用汽品質(zhì)有了很大的改善，做功效率上升，中壓蒸汽消耗量下降了2.0t/h；解吸塔底重沸器負(fù)荷大幅下降，低壓蒸汽消耗降低了2.5 t/h，冷卻穩(wěn)定汽油循環(huán)水用量減少了60t/h，裝置能耗下降了100.6M J/t，年直接經(jīng)濟(jì)效益542.6萬元。