催化裂化裝置的能耗因素分析及節(jié)能措施實(shí)施

＊管建強(qiáng)

（中海油惠州石化有限公司 廣東 516086）

催化裂化裝置的能耗因素分析及節(jié)能措施實(shí)施

＊管建強(qiáng)

（中海油惠州石化有限公司 廣東 516086）

催化裂化裝置是石油加工過程中重要的二次加工裝置，也是高能耗的裝置。本文針對催化裂化裝置各種能耗因素進(jìn)行分析，并結(jié)合惠州石化120萬噸/年催化裝置在運(yùn)行過程中采取的多項(xiàng)節(jié)能降耗措施進(jìn)行淺析研究，以更有利于深入發(fā)掘裝置節(jié)能潛力，提高經(jīng)濟(jì)效益。

催化裂化；能耗分析；節(jié)能措施

1.引言

催化裂化裝置是石油加工過程中的高能耗裝置，特點(diǎn)是因燒焦而有大量高能級的能量過剩，其能耗由生焦、再生煙氣、工藝用蒸汽、低溫?zé)釗p失、散熱損失和能量轉(zhuǎn)換損失等環(huán)節(jié)構(gòu)成。對一套已經(jīng)投產(chǎn)的裝置來說，加工工藝流程及加工方案相對固定，一些對能耗影響較大的關(guān)鍵設(shè)備也已固定，不會輕易改變，如何節(jié)能降耗、挖潛增效還需要從操作管理和設(shè)備管理的一些細(xì)節(jié)方面著手。在當(dāng)前煉油企業(yè)普遍經(jīng)營效益不佳的狀況下，我們在此對影響能耗指標(biāo)的關(guān)鍵因素以及裝置日常生產(chǎn)中采取的節(jié)能降耗措施加以探討分析，將有利于裝置節(jié)能降耗工作的開展和提高。

2.對催化裝置能耗影響因素分析

催化裂化裝置能耗由裝置規(guī)模、原料油性質(zhì)、產(chǎn)品分布、機(jī)組配置、工藝技術(shù)方案、設(shè)計(jì)及操作水平等因素決定。特別是焦炭產(chǎn)率的高低及煙氣能量的回收率，是決定催化裂化能耗的關(guān)鍵因素。

⑴焦炭：催化裂化裝置生焦率對裝置總能耗影響最大，所以最大限度的降低焦炭產(chǎn)率是降低裝置能耗的關(guān)鍵。焦炭產(chǎn)率與原料性質(zhì)、催化劑性質(zhì)、進(jìn)料噴嘴的霧化效果、汽提段汽提效果、所采用的工藝技術(shù)、生產(chǎn)方案等有密切關(guān)系。

⑵電耗：電動機(jī)耗能占裝置總能耗的比例較大。為降低電動機(jī)耗能，許多裝置設(shè)置了煙氣能量回收機(jī)組，回收煙氣壓力能大幅度降低了用電量，甚至有的機(jī)組還能夠發(fā)電。設(shè)置了煙氣能量回收機(jī)組的大型工業(yè)裝置，電耗占裝置總能耗的4%-5%。

⑶蒸汽消耗：催化裂化裝置消耗蒸汽量較大，蒸汽消耗約占裝置能耗的1/3。蒸汽按用途分為工藝用汽（主要是反應(yīng)、分餾系統(tǒng)用汽）、動力用汽（用于透平驅(qū)動的主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)）和輔助用汽（伴熱、采暖等）。在滿足生產(chǎn)的前提下，應(yīng)盡量降低蒸汽消耗。

⑷高溫余熱：催化裂化裝置生產(chǎn)過程產(chǎn)生高溫余熱較多，主要有再生器過剩熱、再生煙氣余熱、循環(huán)油漿余熱等。這些高溫余熱溫度都在280-290℃以上，應(yīng)充分利用其發(fā)生中壓蒸汽加以利用或者外輸，實(shí)現(xiàn)能量逐級利用。

⑸低溫余熱：催化裂化裝置還有大量低溫余熱，大多集中在分餾系統(tǒng)。主要有分餾塔頂油氣、頂循環(huán)回流、輕柴油、穩(wěn)定汽油、中段回流油等。這些低溫余熱溫度都在150-200℃以下，應(yīng)盡量回收利用。一般經(jīng)熱水換熱回收利用，可使裝置總能耗降低約20%。由于低溫余熱溫位低，利用上應(yīng)做到經(jīng)濟(jì)合理。

⑹循環(huán)水：循環(huán)水用于大機(jī)組的冷油器、運(yùn)行機(jī)泵以及采用循環(huán)水冷卻的水冷器等。在保證安全生產(chǎn)的情況下，應(yīng)根據(jù)設(shè)備冷卻負(fù)荷的變化和回水溫度，合理調(diào)整冷卻水量，以達(dá)到降低消耗的目的。

表1 催化裂化能耗統(tǒng)計(jì)表

表1 目前本催化裝置的能耗狀況和組成

3.針對以上分析催化裝置采取的一些節(jié)能降耗措施

(1)操作中盡可能降低反應(yīng)生焦率

在日常生產(chǎn)中，降低焦炭產(chǎn)率，應(yīng)注意以下幾項(xiàng)的控制：

①進(jìn)一步優(yōu)化裝置工藝參數(shù)，保持裝置高苛刻度生產(chǎn)，維持好平穩(wěn)操作；優(yōu)化原料性質(zhì)，適當(dāng)摻煉加氫尾油，可以較好的控制生焦量；但生焦量太低，會使中壓蒸汽發(fā)汽量下降，又不利于本裝置綜合成本指標(biāo)降低，所以應(yīng)控制一個(gè)較為合適的平衡點(diǎn)。當(dāng)然，原料性質(zhì)調(diào)整及加工量由公司根據(jù)全廠情況統(tǒng)一調(diào)度，屬于相對固定的因素。②選用適合本裝置的金屬鈍化劑，并根據(jù)干氣中H2含量和H2/CH4控制適宜的注入量；加強(qiáng)對鈍化劑注入系統(tǒng)運(yùn)行狀況的檢查，保證注入暢通。③根據(jù)原油性質(zhì)及產(chǎn)品分布情況及時(shí)調(diào)整裝置劑油比，優(yōu)化反再操作參數(shù)，降低生焦率。④改善汽提效果，除采用新型高效汽提擋板和多級汽提技術(shù)外，適當(dāng)提高汽提蒸汽的溫度和流量可降低焦炭中的氫含量。⑤提升管進(jìn)料段保持良好的劑油接觸效果。在進(jìn)料段，提升管反應(yīng)器采用抗滑落設(shè)計(jì)，減少催化劑返混，采用分布均勻的分布器、控制適宜的提升線速和提升高度，使霧化油滴與穩(wěn)定的催化劑密度分布相適應(yīng)，形成良好的反應(yīng)環(huán)境，使進(jìn)料噴嘴始終處于最佳工況。⑥在壓縮機(jī)處理能力允許的情況下，提升管采用干氣預(yù)提升，可起到鈍化原料中的重金屬的作用，減少污染焦的生成，降低干氣和焦炭產(chǎn)率、同時(shí)減少蒸汽用量。⑦油漿不易裂化，而且焦炭的產(chǎn)率高，應(yīng)根據(jù)油漿性質(zhì)和油漿固體含量適當(dāng)外甩部分或全部油漿，盡量降低油漿回?zé)捔?。目前我裝置油漿全部外甩，不做回?zé)挕?/p>

(2)降低裝置電耗措施

①再生煙氣能量的有效利用對催化裝置總能耗影響很大。應(yīng)加強(qiáng)操作人員節(jié)能意識，控制雙動滑閥開度在1%左右，最大限度的回收再生煙氣壓力能，保持主風(fēng)機(jī)電機(jī)電流在90-100A之間，降低主電機(jī)電耗。②利用裝置檢修機(jī)會為空冷電機(jī)增設(shè)變頻設(shè)施，根據(jù)氣候變化和物料冷后溫度及時(shí)調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)變頻及投用數(shù)量，降低空冷電機(jī)電耗。③根據(jù)全廠工業(yè)用風(fēng)供應(yīng)充足的情況，停掉增壓機(jī)，用工業(yè)風(fēng)代替增壓風(fēng)，起到很好的效果。

(3)優(yōu)化系統(tǒng)操作，降低蒸汽消耗

①應(yīng)控制適宜的氣壓機(jī)入口溫度，減小氣壓機(jī)負(fù)荷，在保證反應(yīng)壓力的前提下，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制在合適的范圍內(nèi)，減少中壓蒸汽的使用量；根據(jù)氣壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況，適當(dāng)降低氣壓機(jī)反飛動的流量，以減小因物料循環(huán)帶來的氣壓機(jī)入口富氣量增加而導(dǎo)致的氣壓機(jī)動力消耗增加；降低分餾塔及塔頂冷凝器壓降，提高氣壓機(jī)入口壓力，以降低氣壓機(jī)負(fù)荷；適當(dāng)提高3.5MPa蒸汽溫度，從而降低動力蒸汽消耗。②吸收穩(wěn)定系統(tǒng)控制適宜的操作參數(shù)，避免吸收或解吸過度，以減少塔底重沸器熱源蒸汽消耗。

(4)利用好高溫余熱

①搞好反再系統(tǒng)熱平衡，提高裝置產(chǎn)汽量；操作中要保證內(nèi)外取熱器、余熱鍋爐、油漿蒸汽發(fā)生器發(fā)汽設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài); 其次，要盡量減少自身蒸汽消耗，通過蒸汽管網(wǎng)區(qū)域優(yōu)化，向系統(tǒng)管網(wǎng)多輸出蒸汽。②優(yōu)化分餾塔操作，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的條件下，增大油漿系統(tǒng)的取熱量，增加油漿汽包產(chǎn)汽量。③加強(qiáng)余熱鍋爐管理，執(zhí)行好激波吹灰器定期吹灰工作，以降低排煙溫度，充分回收煙氣中的熱能，即減少放空熱量損失，又可多產(chǎn)蒸汽，可使裝置總能耗大幅降低。因煙氣中攜帶的催化劑易附著在余熱鍋爐翅片管上造成積灰，故吹灰器使用效果好壞對余熱鍋爐的產(chǎn)汽量和排煙溫度影響很大。同時(shí)要確定好排煙溫度指標(biāo)，防止排煙溫度過低導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。

(5)采用熱聯(lián)合，優(yōu)化換熱流程，回收低溫?zé)幔瑴p少換熱損失及冷卻負(fù)荷，提高全廠能量利用率

①利用分餾塔頂油氣、頂循環(huán)回流、輕柴油、中段回流油等低溫?zé)釋崴畯?0℃加熱到104～120℃，供應(yīng)氣分裝置做熱源使用，多輸出低溫?zé)?。②利用穩(wěn)定汽油的低溫?zé)峒訜徨仩t給水，把除鹽水從14℃加熱到60℃。③穩(wěn)定塔、解析塔均采用熱進(jìn)料，降低塔底重沸器熱負(fù)荷。

(6)其它一些節(jié)能措施

①加強(qiáng)高溫設(shè)備、管道、閥門保溫工作，降低生產(chǎn)過程中散熱損失。②合理選擇調(diào)節(jié)閥，避免壓降過大，損耗能量。③采用新型高效節(jié)能設(shè)備，比如采用新型高效的機(jī)泵，降低裝置電耗；對流量大、調(diào)節(jié)范圍大的介質(zhì)采用變頻調(diào)速機(jī)泵，降低裝置電耗。④加強(qiáng)對循環(huán)水冷卻器管理，重點(diǎn)對循環(huán)水溫差進(jìn)行檢查調(diào)控，根據(jù)各水冷器冷后溫度及循環(huán)水出入口溫差，及時(shí)調(diào)整循環(huán)水耗量，控制溫差在6～10℃，最大限度降低循環(huán)水消耗。⑤加強(qiáng)現(xiàn)場管理，關(guān)死或關(guān)小各蒸汽放空閥，杜絕一些服務(wù)站點(diǎn)長冒汽、長流水現(xiàn)象，減少蒸汽及水的浪費(fèi)。⑥搞好本裝置及外裝置來凝結(jié)水至除氧器回用，控制好裝置汽包排污量，以降低除鹽水消耗。⑦現(xiàn)場一些消耗蒸汽的操作，比如卸劑、三旋壓細(xì)粉、催化劑罐裝劑、換熱器及機(jī)泵的吹掃等，控制好工作進(jìn)度，達(dá)到要求時(shí)及時(shí)停汽，以減少不必要的浪費(fèi)。

4.結(jié)束語

總之，催化裂化裝置節(jié)能降耗的潛力相對較大，實(shí)現(xiàn)裝置節(jié)能降耗是一項(xiàng)系統(tǒng)的、長期的工作，提高裝置節(jié)能降耗管理水平有著非常重要的意義。做好日常生產(chǎn)管理及設(shè)備管理工作，做好各節(jié)能設(shè)施運(yùn)行工作，避免生產(chǎn)波動造成的能量損失，同時(shí)優(yōu)化操作條件，降低焦炭產(chǎn)率、設(shè)法提高催化高、低余溫?zé)崂寐适枪?jié)能工作的重點(diǎn)，這需要每一名管理人員和操作人員的共同參與，每一名操作人員都應(yīng)關(guān)心節(jié)能工作，強(qiáng)化成本意識和節(jié)能意識，認(rèn)真執(zhí)行好工作指令，調(diào)整好操作參數(shù)，從日常的點(diǎn)滴細(xì)微的基礎(chǔ)工作做起，裝置的節(jié)能降耗工作一定會收到很好的效果。

[1]陳俊武,曹漢昌．催化裂化工藝與工程[M]．北京:中國石化出版社,1995: 787．

[2]郝希仁．催化裂化裝置能耗及用能分析[A]．催化裂化協(xié)作組第五屆年會報(bào)告論文集[C],1995．

[3]梁鳳?。骰呋鸦痆M]．北京: 中國石化出版社,2005．

[4]謝景山等．催化裂化裝置技術(shù)改造及優(yōu)化案例[A]．北京:中國石化出版社,2014．

管建強(qiáng)（1972～）,男，中海油惠州石化有限公司，研究方向：催化裂化裝置研究。

(責(zé)任編輯 高鎮(zhèn)峰)

Analysis of Energy Consumption Factors and Implementation of Energy Conservation Measu re for Catalytic Cracking Devices

Guan Jianqiang

（CNOOC Huizhou petrochemical co., LTD, Guangdong, 516086）

Catalytic cracking device is the important secondary processing device in the course of petroleum processing and it is also the energy-hungry device. In this paper, it takes analysis of various factors of energy consumption for catalytic cracking devices, besides, combined with the adopted various measures of energy-saving and cost-reducing in the operation process of Huizhou petrochemical 1.2 million tons/year catalytic devices, it takes simple analysis and study, so that to be more conducive to further explore the energy-saving potential of the devices and improve the economic benefit.

catalytic cracking；energy consumption analysis；energy conservation measure

T

A