降低連續(xù)重整裝置能耗的探討

高超(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

1 連續(xù)重整工藝闡述和技術(shù)特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著煉油行業(yè)愈發(fā)提高對(duì)催化重整裝置的重視程度，催化重整裝置的再生形式趨于多樣化，如連續(xù)再生、半再生、循環(huán)再生等方式[1]。

在正常情況下重整裝置再生技術(shù)應(yīng)在裝置內(nèi)停留一段時(shí)間，催化劑上面的積碳達(dá)到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)后，會(huì)極大降低活性因子的活性，提高反應(yīng)溫度，給產(chǎn)品產(chǎn)量造成嚴(yán)重影響，這時(shí)需要停止設(shè)備運(yùn)作，進(jìn)行催化劑再生的工作。

通常，循環(huán)再生重整裝置內(nèi)會(huì)安裝大量體積相同的反應(yīng)器，且將其中一個(gè)反應(yīng)器作為預(yù)備使用，而在其他三個(gè)反應(yīng)器上安裝三個(gè)電子切換器，并在內(nèi)部安裝催化劑再生系統(tǒng)[2]，確保反應(yīng)器能隨時(shí)切換反應(yīng)系統(tǒng)，保證催化劑再生工作的順利進(jìn)行。

即使一個(gè)反應(yīng)器出現(xiàn)問(wèn)題，剩下反應(yīng)器也可繼續(xù)工作，不會(huì)造成停工，而催化劑循環(huán)再生周期，則是根據(jù)操作難度、原材料性質(zhì)來(lái)決定，通常在幾天到幾周之間[3]。

2 余熱鍋爐系統(tǒng)余熱的綜合利用技術(shù)改造

2.1 裝置現(xiàn)狀

中國(guó)石油遼河石化公司坐落在東北地區(qū)，其在冬季時(shí)室外環(huán)境溫度要遠(yuǎn)低于南方地區(qū)，甚至能達(dá)到零下十幾攝氏度，普通的裝置伴熱系統(tǒng)根本無(wú)法滿足當(dāng)?shù)厝藗儗?duì)熱量的需求。針對(duì)這種情況，該公司利用連續(xù)重整裝置管線位置高、流程長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，幫助提高企業(yè)冬季生產(chǎn)期間的伴熱系統(tǒng)功能，給企業(yè)冬季生產(chǎn)提供大量熱能，避免企業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)大量裝置凍結(jié)現(xiàn)象，從而確保生產(chǎn)設(shè)備能順利工作。目前，鍋爐排污主要分為定期排污和連續(xù)排污兩種類型，連續(xù)排污是連續(xù)排除爐水中含鹽量最高的環(huán)節(jié)，降低爐水中懸浮物、酸堿等含量，從而降低爐水膨脹、泛沫等現(xiàn)象。因此，應(yīng)將連續(xù)排污管道設(shè)置在正常水位下80～100 mm，且定期排除爐水中的沉積物[4]。

當(dāng)汽包連續(xù)排污水和連續(xù)排污罐相連時(shí)會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)容閃蒸的現(xiàn)象，而其所蒸發(fā)出來(lái)的氣體會(huì)流到低壓蒸汽管線，隨著管道流到定期排污罐D(zhuǎn)-1504和定期排污水進(jìn)行二次閃蒸，最終排放到空氣中，高溫水則排到降溫池內(nèi)。

同時(shí)，閃蒸出來(lái)的蒸氣不僅會(huì)導(dǎo)致出口溫度超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)，還會(huì)產(chǎn)生大量乏汽浪費(fèi)，從而給循環(huán)水廠帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至?xí)o周圍生活環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重?zé)嵛廴?。因此，不難發(fā)現(xiàn)本裝置該部分的余熱并未合理利用。裝置內(nèi)所留存的蒸氣經(jīng)過(guò)減溫減壓流程，最后作為苯抽提單元。

通常蒸汽凝結(jié)成水，溫度會(huì)逐漸上升，且每小時(shí)能產(chǎn)生大量水蒸汽，如果只經(jīng)過(guò)一次閃蒸，根本無(wú)法將該環(huán)節(jié)的熱量充分發(fā)揮，很容易造成嚴(yán)重能源浪費(fèi)。而連續(xù)重整再生系統(tǒng)通過(guò)采用工藝用蒸汽和伴熱用蒸汽兩種方式，合理利用裝置熱量，確保其能進(jìn)行循環(huán)利用，再將原本的蒸汽凝結(jié)水送到凝結(jié)水閃蒸罐內(nèi)，再將凝結(jié)水輸送到預(yù)熱鍋爐系統(tǒng)凝結(jié)水罐內(nèi)進(jìn)行二次閃蒸。

苯抽提單元加沸器和加熱器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量凝結(jié)水，再將凝結(jié)水輸送到余熱鍋爐系統(tǒng)凝結(jié)水閃蒸罐內(nèi)，經(jīng)過(guò)一次閃蒸后，將閃蒸蒸汽傳輸?shù)秸羝芫€，而剩余小部分的蒸汽可用作除氧蒸汽，其他凝結(jié)水則被直接送出裝置。由于閃蒸后的閃蒸蒸汽機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定熱量，很容易使得除氧器出口溫度嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致部分余熱作用無(wú)法應(yīng)用在實(shí)處。

2.2 改造措施

在經(jīng)過(guò)專業(yè)人員對(duì)排污水進(jìn)行改造后，增加了新管線，該管理將汽包連續(xù)排污水和伴熱水罐相連接，讓其能及時(shí)流到罐內(nèi)，促使其成為伴熱水罐的主要熱水源頭。定期排污水同樣是伴熱水管的熱水來(lái)源，但由于其中存在雜質(zhì)，工作人員只可引入少量污水到伴熱水罐中。如果必須要引入大量污水，為降低雜質(zhì)對(duì)伴熱水源系統(tǒng)的影響，工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況先將污水排到排污降溫池中，讓污水在排污降溫池中停滯一段時(shí)間，從而降低水中雜質(zhì)含量，當(dāng)其含量滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)再連接伴熱水罐。同時(shí)，在伴熱水罐頂部和底部分別設(shè)置排污口，避免污水過(guò)多給伴熱水罐帶來(lái)嚴(yán)重影響。而連續(xù)排污水在經(jīng)過(guò)伴熱水泵后，污水會(huì)送到直接送到伴熱給水總管，來(lái)提高重整設(shè)備的整體熱量，而伴熱回水會(huì)跟隨新增管線回到伴熱水罐內(nèi)，最終形成高溫?zé)崴h(huán)再利用。同時(shí)，為確保伴熱水溫度能滿足規(guī)定，要將凝結(jié)水閃蒸罐頂部溢出的低壓蒸汽傳輸?shù)叫陆ò闊崴迌?nèi)，讓其作為重整設(shè)備的熱源，且按照除鹽水進(jìn)入伴熱水罐的流程，作為連續(xù)排污水利用不足時(shí)的補(bǔ)充用水，具體流程如圖1所示。

圖1 連續(xù)排污水改造后的流程

凝結(jié)水則是通過(guò)空分、管網(wǎng)的裝置，再加上蒸汽加熱器、伴熱系統(tǒng)等設(shè)備，通過(guò)產(chǎn)生不一樣的流量和壓力，最終使凝結(jié)水穩(wěn)定。作為充分利用蒸汽凝結(jié)水的余熱，要增加一個(gè)凝結(jié)水罐，并進(jìn)行兩次閃蒸。在蒸汽凝結(jié)水流入前按照一條管線，將蒸汽凝結(jié)水獨(dú)自引到罐中進(jìn)行閃蒸。同時(shí)，在底部建設(shè)一條管線，將凝結(jié)水傳輸?shù)焦拗?，和蒸汽凝結(jié)水進(jìn)行二次閃蒸。而閃蒸后的蒸汽可作為除氧器的除氧蒸汽，將凝結(jié)水送到裝置外，從而合理利用熱量，避免能源浪費(fèi)。

2.3 項(xiàng)目實(shí)施與效果

隨著改造項(xiàng)目工作不斷推進(jìn)，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐結(jié)果證明，當(dāng)伴熱水泵中不存在入口過(guò)濾器堵塞的問(wèn)題時(shí)，連續(xù)重整裝置熱水會(huì)將熱量溫度控制在60 ℃左右，而蒸汽伴熱溫度則停留在90 ℃，經(jīng)過(guò)大量冬季溫度研究發(fā)現(xiàn)，裝置管道上面沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重凍結(jié)現(xiàn)象。因此，項(xiàng)目的重要步驟就在于回收蒸汽當(dāng)中低品位能源的熱量，并且將熱量再次使用，這也是整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的難點(diǎn)。本項(xiàng)目首先要利用高溫狀態(tài)下凝結(jié)水的剩余熱量，驅(qū)動(dòng)制取飽和低壓蒸汽步驟的運(yùn)行，讓熱水的部分熱量被循環(huán)利用，然后將剩余熱水的熱量通過(guò)制冷獲得冷凍水產(chǎn)品。將熱泵技術(shù)作為高溫冷凝水熱量的控制技術(shù)，能夠產(chǎn)生低壓飽和蒸汽方面的產(chǎn)品，回收產(chǎn)生熱能后的凝結(jié)水和其他低溫冷凝結(jié)水，并且將這些液體融合到熱水型裝置再次進(jìn)行制冷回收，取得6 ℃的冷凍水產(chǎn)品，供給工藝裝置使用。冷凝結(jié)水在進(jìn)行熱量回收的同時(shí)，要符合工藝降溫的要求，通過(guò)對(duì)低品位能源的梯級(jí)再生功能，有效減少高品位能源的消耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低產(chǎn)品成本，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

3 除氧器上水流程技術(shù)改造

3.1 裝置現(xiàn)狀

四合一加熱爐裝置除氧器是通過(guò)利用蒸汽來(lái)提高除氧器壓力和溫度，讓水表面蒸汽壓力能滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，溶解在水中氣體的分壓接近零，給水不具有溶解氣體的能力，從而使溶解在水中的氣體分離出來(lái)，達(dá)到去除氧氣的效果，有效保護(hù)熱力設(shè)備和管道。此外，除氧器能有效解決除鹽水機(jī)械所產(chǎn)生的凝結(jié)水，進(jìn)而降低機(jī)械的水流量，讓凝結(jié)水能直接流到除氧器中，確保機(jī)械整體溫度能控制在30 ℃左右。而一些外來(lái)的除鹽水要經(jīng)過(guò)二甲苯塔底油換熱后，才能流入除氧器。由于兩種不同水資源之間具有一定差異，導(dǎo)致其溫度低于正常標(biāo)準(zhǔn)，工作人員需要在除氧器中引入大量低壓蒸汽來(lái)增加機(jī)械整體熱量。而二甲苯塔底換熱器作為二甲苯塔底油的重要出口處，其周圍具有高熱量，在后期冷卻流程中往往會(huì)出現(xiàn)巨大的冷卻負(fù)荷，導(dǎo)致重整汽油冷卻器的循環(huán)水用量過(guò)大，會(huì)給重整汽油出裝置溫度造成嚴(yán)重影響。

3.2 改造措施

優(yōu)化換熱流程的技術(shù)改造，是通過(guò)改造汽輪機(jī)凝結(jié)水的流入途徑，通過(guò)增加管線的方式來(lái)優(yōu)化除氧水進(jìn)入二甲苯塔底油換熱器的流程，有效增加熱水流量，確保除氧器上水的整體溫度能滿足基本要求。隨著取熱水流量不斷增加，二甲苯塔底換熱器的底油出口溫度會(huì)有效降低，且后期流動(dòng)過(guò)程中會(huì)逐漸降低冷卻負(fù)荷，影響重整汽油出裝置的溫度和冷卻器循環(huán)用水量。當(dāng)冷凝結(jié)水處于液態(tài)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)將熱水型臭化鋰制冷機(jī)對(duì)冷凝結(jié)水進(jìn)行制冷處理，將制冷的溫度降低到75 ℃以下，直接循環(huán)到化學(xué)水系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)化學(xué)水系統(tǒng)將熱量進(jìn)行會(huì)熱處理，再將剩余的熱量加入到水質(zhì)處理系統(tǒng)當(dāng)中[3]。這種處理方式比較簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行大規(guī)模的制冷，但由于制冷系統(tǒng)過(guò)于依賴己二酸裝置和熱水在管網(wǎng)當(dāng)中的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)停滯后重新啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生水錘，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。這種處理方式是將各種冷凝結(jié)水單獨(dú)送回到冷凍站，再通過(guò)熱水收集管道，進(jìn)入到熱水型機(jī)器當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)純液態(tài)冷凝回收利用。通過(guò)將改造前后兩種水流途徑的壓力進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者都控制在0.4 MPa左右，具有合并一路進(jìn)到換熱器的條件，具體流程如圖2所示。

圖2 改造后流程

3.3 項(xiàng)目實(shí)施與效果

項(xiàng)目主要在裝置大檢修期間進(jìn)行改造，在裝置正式工作后投入使用，汽輪機(jī)凝結(jié)水并入二甲苯塔底油換熱器取熱后再進(jìn)到除氧器。

而除氧器上水溫度從未投用前的27 ℃提高到125 ℃，完全能停止除氧器除氧所使用的低壓；二甲苯塔底油換熱器出口溫度也從原來(lái)的202 ℃降低到96 ℃，在減少后路汽油裝置的情況下，確保汽油出裝置溫度從原來(lái)的40 ℃降低到30 ℃。同時(shí)，熱電系統(tǒng)冷凝結(jié)水在回收處理過(guò)程中，對(duì)水處理系統(tǒng)混床的冷凝溫度有嚴(yán)格的要求，要求冷凝結(jié)水穩(wěn)定不得高于60 ℃。由于全工廠的冷凝結(jié)水回收數(shù)量較大，在熱電內(nèi)部不能夠及時(shí)消化，導(dǎo)致在冷凝水熱量回收的過(guò)程中出現(xiàn)很嚴(yán)重的問(wèn)題。為了妥善解決這一問(wèn)題，需要加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)各方面的專業(yè)人士研究，對(duì)以上的冷凝結(jié)水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將冷凝結(jié)水的狀態(tài)分為液態(tài)、氣液混合兩種形態(tài)，通過(guò)合理的方式分類進(jìn)行回收利用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，催化劑連續(xù)再生重整工藝作為解決逐漸增加的重整難度問(wèn)題的重要方式，在19世紀(jì)末期被環(huán)球油品公司應(yīng)用在鉑重整裝置內(nèi)，自從被應(yīng)用在煉油行業(yè)內(nèi)，該工藝便被廣泛應(yīng)用，且使用范圍仍然在不斷增加。

連續(xù)重整工藝的主要特征是在裝置內(nèi)按照獨(dú)立的催化劑連續(xù)再生循環(huán)路線，讓積碳催化劑能不間斷進(jìn)行再生，讓催化劑能長(zhǎng)期具有較高的活躍度。基于此，本文通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)一些降低連續(xù)重整裝置能耗的經(jīng)驗(yàn)，提出有效的解決措施，經(jīng)過(guò)工作人員大量實(shí)踐后確定四項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化措施，并投入到實(shí)際工作中，目前已取得不錯(cuò)成效。