催化裝置流程優(yōu)化及節(jié)能效果分析

宋洪舉

中海石油中捷石化有限公司 河北黃驊 061101

催化裝置設(shè)計(jì)加工流程對(duì)于裝置的綜合利用效率、經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。為了進(jìn)一步探討催化裝置流程優(yōu)化與節(jié)能策略，現(xiàn)結(jié)合具體案例分析如下。

1 工況概述

本項(xiàng)目選擇某石化有限公司，原材料為常壓渣油，借助于同軸單器單段逆流再生來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。為了進(jìn)一步提升汽油質(zhì)量，滿足生產(chǎn)效益方面的要求，采取雙提升管改造技術(shù)，該改造技術(shù)基于傳統(tǒng)汽油改質(zhì)提升技術(shù)，用于解決汽油烯烴含量較高、多產(chǎn)丙烯問題，同時(shí)也在客觀上促進(jìn)了辛烷值的提升。經(jīng)過技術(shù)改造后，裝置使用正常，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范化要求，但是卻出現(xiàn)能耗不降反升的問題，遠(yuǎn)高于預(yù)先設(shè)計(jì)值，此為研究背景。

2 催化裝置流程優(yōu)化與節(jié)能策略

催化裝置流程優(yōu)化之前需要明確具體的流程優(yōu)化目標(biāo)與優(yōu)化內(nèi)容，現(xiàn)分別探討如下。

2.1 換熱流程優(yōu)化的主要內(nèi)容

催化裝置換熱流程優(yōu)化能夠減輕工作負(fù)擔(dān)，降低能源消耗水平，主要涉及到兩個(gè)方面的優(yōu)化內(nèi)容，一是頂循一次做氣分裝置再沸器熱源的選擇以及二次MTBE 裝置回收塔塔底再沸器熱源的選擇；二是循環(huán)油漿補(bǔ)熱回流以及循環(huán)油漿一次加熱常壓裝置換后的初底原油處理問題。

2.2 工藝物流換熱流程改造策略

實(shí)施工藝物流換熱流程改造，主要涉及到如下幾個(gè)方面的改造策略：一是一中回流改造。該改造主要通過換熱器來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定塔、解吸塔的塔底再沸器熱源溫度控制問題，由于一中回流能夠提供較高的熱量，穩(wěn)定塔與解吸塔的再沸器總熱量都可以得到很好的滿足，所以一中回流熱量剩余部分可以得到很好的滿足。在正常條件下，再沸器不會(huì)再次投用，所以禁止在不穩(wěn)定的情況下就使用，需要提前進(jìn)行測(cè)試，合格后方可投入。在改造過程中需要密切關(guān)注傳熱溫差的變化問題，如溫差較小，說明再沸器的運(yùn)行狀態(tài)良好，此時(shí)反塔溫度也容易調(diào)節(jié)。實(shí)施設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡可能適當(dāng)增加選型的空間，這樣有助于增加操作的彈性，避免出現(xiàn)誤操作的事故發(fā)生。相比于改造前的流程，該改造過程中換熱器被保留，但是實(shí)際的熱負(fù)荷已經(jīng)很小，功能也從基礎(chǔ)換熱轉(zhuǎn)變?yōu)榉此囟缺３郑阅芎娘@著降低；二是柴油的換熱流程改造。柴油的換熱流程主要包括換熱器、原料油和富油的換熱過程，整個(gè)換熱流程結(jié)束后，產(chǎn)品會(huì)被降溫到130℃，此時(shí)換熱器當(dāng)中添加熱水，相比于原始流程，加熱工藝物流的流程沒有發(fā)生變化，原料的進(jìn)料溫度得到了很好的控制，所以節(jié)能效果突出；三是頂循改造。頂循改造主要通過新增脫丙烷塔底再沸器以及甲醇回收塔塔底再沸器的方式來實(shí)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，經(jīng)過技術(shù)改造后的揚(yáng)程得到了很好的調(diào)教，不但滿足了頂循泵的實(shí)際使用要求，同時(shí)也解決了催化、氣分的熱量措施，整體節(jié)能降耗的效果明顯；四是油漿系統(tǒng)改造。油漿的換熱主要通過兩個(gè)常用換熱器以及一個(gè)原料二次換熱設(shè)備來完成，初底原油的加熱溫度達(dá)到300℃，隨后將其控制在203℃，此時(shí)反塔的溫度為280℃左右。相比于原流程，油漿一次補(bǔ)熱效率得到提升，同時(shí)熱負(fù)荷控制良好，相比于之前節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)燃料油30%以上，飽和氣的熱焓差達(dá)到2.19GJ/t。

2.3 節(jié)能改造策略

節(jié)能改造主要通過對(duì)催化裂化裝置的低溫余熱換熱流程實(shí)施技術(shù)改造來實(shí)現(xiàn)。在改造過程中，對(duì)來自氣分裝置的熱水回水以及采暖水回水實(shí)施混合，隨后經(jīng)過新增板式換熱器配合除鹽水完成換熱操作，將除鹽水進(jìn)行持續(xù)加熱，達(dá)到43℃后再將熱水自身溫度控制到65℃，隨后經(jīng)過緩沖罐繼續(xù)泵送到換熱器當(dāng)中予以換熱，此時(shí)換熱溫度達(dá)到82℃，塔頂油氣穩(wěn)定控制在83℃，隨后將熱水分為三路進(jìn)行流量劃分，分別控制好各自的流量，經(jīng)過換熱器以及板式換熱器后達(dá)到汽油穩(wěn)定循環(huán)，頂循換熱目標(biāo)，熱水加熱到96℃后，柴油、汽油與頂循分別被冷卻到相應(yīng)的溫度，模擬計(jì)算的過程可以得到K 值。對(duì)比傳統(tǒng)改造手段，該改造手段可以確保低壓蒸汽熱水補(bǔ)熱換熱效果，熱水經(jīng)過升溫后改造成果顯著。

3 催化裝置流程優(yōu)化及節(jié)能效果分析評(píng)價(jià)與展望

催化裝置流程優(yōu)化與技術(shù)改造不但要兼顧現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)效益，還需要適應(yīng)未來可拓展空間的客觀需求，現(xiàn)分別從如下幾個(gè)方面進(jìn)行探討。

3.1 生焦率

對(duì)生焦率進(jìn)行控制也是催化裝置流程改造的重心之一，在設(shè)計(jì)過程中需要特別分析到生焦率對(duì)于裝置的能耗影響，如果是導(dǎo)致裝置能耗較高的主要原因，可以通過對(duì)反應(yīng)操作實(shí)施技術(shù)優(yōu)化，解決汽油提升管反應(yīng)進(jìn)料溫度等方式來降低生焦率的影響，也可以通過合理控制反應(yīng)深度，添加合適催化劑的方式來予以解決，經(jīng)過催化劑生焦率控制，進(jìn)而為企業(yè)的節(jié)能減排工作提供良好的作用空間，同時(shí)也解決了設(shè)備壽命較短的問題，提升了投資回報(bào)率。

3.2 煙機(jī)發(fā)電

煙機(jī)發(fā)電過程中的能耗管理也是未來催化裝置的重點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)階段催化裝置的改造前煙機(jī)發(fā)電能耗情況，實(shí)施技術(shù)改造，主要對(duì)進(jìn)料配比、主風(fēng)量、再生器壓力等技術(shù)參數(shù)實(shí)施優(yōu)化，進(jìn)一步提升再生器的操作壓力，降低雙動(dòng)滑閥的影響，結(jié)合生產(chǎn)情況對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到提升煙氣品質(zhì)的效果。除此之外，還需要逐步向煙氣旁路閥門進(jìn)行推進(jìn)，解決入口蝶閥的開合操作問題，避免由于蝶閥限流影響到節(jié)能減排的效果。特別針對(duì)主風(fēng)機(jī)的機(jī)組耗電問題，必要時(shí)需要對(duì)相關(guān)組件進(jìn)行集體更換，以此來提升整體的生產(chǎn)效益。

3.3 溶劑再生

溶劑再生可以通過改善胺液的濃度來實(shí)現(xiàn)，能夠顯著提升硫化氫的吸收水平，從而更快速的達(dá)到降低循環(huán)量的目標(biāo)。除此之外，針對(duì)胺液再生重沸器進(jìn)行加熱處理，也能夠達(dá)到蒸汽用量控制的目標(biāo)?，F(xiàn)階段國外應(yīng)用較為廣泛的催化裝置濃度設(shè)置為40%以上，如果能夠?qū)⑵淇刂频?0%，再提升到45%，這樣就可以有效降低溶劑循環(huán)量。除此之外，投用溶劑對(duì)于過濾凈化系統(tǒng)也具有不少作用，可以達(dá)到提升清潔度的效果，有助于減輕塔盤堵塞的幾率，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)效果。

3.4 機(jī)泵節(jié)能

機(jī)泵節(jié)能主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，一是做好變頻器的更換，通過更新變頻器，可以選擇到更適應(yīng)機(jī)泵需求的設(shè)備，部分裝置能夠長時(shí)間運(yùn)行且不處于滿負(fù)荷狀態(tài)，實(shí)際的流量低于機(jī)泵的額定要求是關(guān)鍵，否則就需要對(duì)其進(jìn)行節(jié)流調(diào)整，解決變頻調(diào)節(jié)的問題才能夠確保變頻節(jié)電的整體效果；二是需要采取葉輪切削的模式，根據(jù)機(jī)泵運(yùn)行的情況做好合理配置，結(jié)合天氣變化的情況作出必要的調(diào)整，如排查流量變化不大、出口閥限量嚴(yán)重，則應(yīng)該采取機(jī)泵葉輪切削處理的方式來減輕能耗要求，進(jìn)一步采取必要的技術(shù)措施來提升節(jié)能效果；三是采取錯(cuò)峰用電管理模式。錯(cuò)峰用電需要在不影響整體安全的條件下進(jìn)行，臨時(shí)性的用電主要安排在低峰時(shí)間，能夠有效降低運(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)也可以采取錯(cuò)峰用電的模式來緩解企業(yè)經(jīng)營成本，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 蒸汽伴熱改水

催化裝置出現(xiàn)能耗較高問題往往與冬季的管線伴熱消耗有關(guān)，需要做好技術(shù)改造工作，避免跑冒滴漏的不良影響，可以進(jìn)一步減輕維護(hù)成本與壓力。

3.6 保溫修復(fù)

針對(duì)催化裝置的內(nèi)部管線特征，做好高溫管線的布置與管理，對(duì)于機(jī)泵上存在的保溫層脫落、閥門保溫不到位問題，也可以選擇優(yōu)質(zhì)保溫材料，進(jìn)一步對(duì)管網(wǎng)的保溫體系進(jìn)行完善，加強(qiáng)系統(tǒng)維修管理水平，從而消除滴漏帶來的影響，提升整體穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，催化裝置實(shí)施流程優(yōu)化與節(jié)能改造后，可以顯著降低熱負(fù)荷水平，進(jìn)而減輕能耗壓力，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)效益。特別是低溫?zé)崂酶脑旌?，裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢熱都得到了很好的應(yīng)用，同時(shí)解決了高能低用的問題，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)施催化裝置技術(shù)改造時(shí)，要考慮到原有流程的技術(shù)現(xiàn)狀，實(shí)施技術(shù)改造則需要確保整體的流程穩(wěn)定，避免出現(xiàn)改造成本過高、投資過大問題，以降低改造周期為目標(biāo)原則，確保節(jié)能效果，重點(diǎn)解決未來節(jié)能趨勢(shì)并提供拓展空間，為推動(dòng)行業(yè)的穩(wěn)定快速發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。