淺析催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑

徐江峰（中國石油長慶石化公司，陜西咸陽 712000）

淺析催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑

徐江峰（中國石油長慶石化公司，陜西咸陽 712000）

催化裂化是石油煉制過程中的重要步驟，利用化學原理在熱工設備和催化劑的作用下將重質油轉化為輕質油?，F(xiàn)階段，我國石油煉制企業(yè)中超過70%的汽油和40%以上的柴油都是通過催化裂化裝置實現(xiàn)的。相對應地，催化裂化裝置在工作中也要消耗大量的能源，約占整個產業(yè)能耗的15%-20%，為了解決能源生產和能源消耗之間的矛盾，必須對催化裂化裝置的節(jié)能降耗進行改良。

石油煉制；催化裂化；節(jié)能降耗；技術改造

近年來，隨著我國社會的經濟發(fā)展水平不斷提升，對石油能源的需求日益增加，特別是機動車數(shù)量的不斷增加，對石油產業(yè)加工生產的多樣化也提出了新的要求。石油是一種重要的不可再生能源，結合我國石油能源的現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質石油的儲量逐漸減少，大部分油田進入二次甚至三次采油階段，重質油的開采和應用比例不斷提升。

催化裂化裝置是煉油企業(yè)中重要的二次加工設備，主要功能是將重質油轉化為輕質油，并進一步獲取裂化氣、柴油、汽油等物質。

作為一種能源生產設備，催化裂化裝置的工作同樣需要消耗能源，因此如何保障生產和消耗之間的有效性就成了關鍵。也可以說，催化裂化裝置能耗的優(yōu)劣性直接影響煉油工藝的經濟效益?！笆晃濉逼陂g從石油化工產業(yè)獲得的數(shù)據顯示，我國催化裂化裝置的能耗為2800MJ/t到3500MJ/t，而完成同樣的輕質化工藝，國外先進水平的能耗為2500MJ/t到3000MJ/t。一方面說明我國在催化裂化裝置節(jié)能降耗方面存在差距，但另一方面也說明存在很大的提升空間。

1 催化裂化裝置節(jié)能降耗的有效途徑探索

1.1 降低催化裂化反應中的焦炭產率

根據我國現(xiàn)有的煉油生產工藝分析，焦炭是催化裂化裝置中反應所占能耗最大的部分。焦炭主要類型包括催化焦、污染焦、附加焦等，呈現(xiàn)出多種混合狀態(tài)。具體的措施如下：

第一，使用焦炭產率較低的催化劑產品。催化劑雖然不直接進行催化裂化反應，但其本身作用于裝置中依然消耗能源，采用焦炭產率較低的催化劑是最簡單、最實用的方式，而且催化裂化裝置也不需要額外的添加輔助設備，不需要進行改造。

第二，使用焦炭產率較低的工藝設備。除了催化劑本身的焦炭產率特性之外，還可以通過工藝設備的合理應用來實現(xiàn)降低目的。催化裂化裝置中的主要組成部分包括原料噴嘴、氣提段、提升管出口快分等，一些新的工藝設備主要通過改變原來的反應狀態(tài)實現(xiàn)，如將液態(tài)轉化為氣態(tài)；總體而言，工藝設備的選擇標準時改善原料，減少工藝氣與催化劑的接觸，增強氣提效果等。

第三，使用焦炭產率較低的原材料。石油中的瀝青、膠質、石蠟和重金屬成分等是影響焦炭產率的主要原因，針對催化裂化的原材料而言，需要進行事先預處理。目前，在節(jié)能減排、低碳觀念的影響下，我國對石油原材料預處理的手段主要包括循環(huán)技術和冷卻技術，以提高反應劑的效率，降低碳差；同時，對原材料進行預處理可以有效提高輕質油產量。

1.2 降低催化裂化反應中的綜合電耗

催化裂化裝置工作中要消耗大量的電能，約占整個工藝流程裝置總電能消耗的10%，對煉制企業(yè)而言是一筆巨大的經濟投入。降低電能消耗不僅可以節(jié)約成本，同時也做到了低碳排放。

首先，優(yōu)化煙機運行，提高回收功率。煙機即煙氣輪機，是催化裂化裝置中發(fā)揮能量回收的設備，其運行的優(yōu)劣對電能損耗的影響十分明顯。可以適當降低主風機出口到煙機入口的壓力，減小運行負荷，定期清理結垢和粉塵，確保煙氣輪機的平穩(wěn)、長期、高效運轉。

其次，完善空冷器和機泵的節(jié)電措施。與煙機相比，空冷器和機泵的電力消耗較小，設備的功率有限，但由于工藝限制，這兩種設備在整個工藝流程中數(shù)量較多，整體電能消耗綜合起來也是相對龐大的，因此有必要進行節(jié)能措施改造。根據不同類型的空冷器和機泵設備，采用合適的級恩恩個手段，如對于流量或負荷調節(jié)頻繁的機泵而言，可以改裝為變頻裝置控制的體系。

再次，增加蒸汽產量并降低蒸汽消耗。石油煉制工藝中需要用到大功率熱工設備，控制不當?shù)那闆r下會導致催化裂化裝置中熱量剩余過多，造成浪費；蒸汽量過多，反應裝置內的壓力就會增加，但重質油在催化裂化裝置中反應所需要的壓力級別是固定的（3.5MPa），過多的蒸汽只會造成無效損失。因此，可以減少單位時間內的蒸汽供給，適當延長煉制時長，實現(xiàn)低壓生產的目的。

除此之外，還可以采取提高富氣壓縮機入口壓力的方式，優(yōu)化余熱鍋爐運行等方式展開催化裂化工藝生產；目前，中石化公司對加強裝置間熱聯(lián)合的生產工藝進行了大規(guī)模改造，并開發(fā)了一系列具有自主知識產權的催化裂化裝置，這對我國石油煉制行業(yè)催化裂化裝置節(jié)能降耗有重要的借鑒價值。

2 結語

石油資源的巨大需求量帶動了石化產業(yè)的快速發(fā)展，市場競爭也日漸激烈，煉油企業(yè)要在市場上贏得一席之地，必須在資源限制條件下進行技術改造，降低生產成本，提高生產效率，同時按照國家相關規(guī)定滿足環(huán)境保護的要求；催化裂化裝置作為煉油生產中的關鍵設備，在整個工藝流程中能耗所占的比例較大，除了要針對裝置進行優(yōu)化改造之外，還要考慮到原料性質、催化劑屬性、配套裝置等應用。總地來說，提高催化裂化裝置的節(jié)能降耗能力，對我國的石油煉制產業(yè)具有巨大的推動作用。

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