延遲焦化裝置的能耗分析及節(jié)能措施

楊忠友 唐銘辰 李林（中國石油蘭州石化公司煉油廠）

延遲焦化裝置的能耗分析及節(jié)能措施

楊忠友 唐銘辰 李林（中國石油蘭州石化公司煉油廠）

中國石油蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置的能耗主要由燃料氣、電、蒸汽、循環(huán)水和軟化水組成，裝置能耗中主要是燃料氣的消耗，占73.68%。為降低能耗，近年來對延遲焦化裝置采取了相應(yīng)的節(jié)能措施，包括降低循環(huán)比、提高分餾塔底溫度、加熱爐外表面噴涂，以降低燃料氣消耗；蒸汽伴熱線改造，降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水處理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；減少高壓水泵運行時間、優(yōu)化空冷器操作，以降低電耗等。這些措施實施后，裝置能耗從1083.9 M J/t下降至902.0 M J/t。

延遲焦化 能耗分析 節(jié)能措施 燃料氣 蒸汽 水 電

延遲焦化工藝是一種應(yīng)用廣泛的重油/渣油加工技術(shù)，由于其技術(shù)簡單、投資及操作費用低和經(jīng)濟效益好等特點，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝[1]。隨著延遲焦化工藝的迅速發(fā)展以及節(jié)能降耗日益受到重視，對延遲焦化裝置進行能耗分析并采取有效的節(jié)能措施非常必要。通過對中國石油蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置能耗結(jié)構(gòu)進行分析，找到影響裝置能耗的主要因素，并對裝置采取節(jié)能措施。

1 延遲焦化裝置能耗結(jié)構(gòu)分析

蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置由中國石化工程建設(shè)公司設(shè)計，裝置采用“一爐兩塔”的工藝路線，主要由焦化部分和分餾吸收部分組成。從表1可以看出，焦化裝置能耗主要由燃料氣、電、1.0MPa蒸汽、3.5 MPa蒸汽、循環(huán)水及軟化水組成，裝置能耗中主要是燃料氣的消耗，占73.68%，其次是電、蒸汽和水的消耗，因此，降低燃料氣、蒸汽和電的消耗是降低裝置能耗的主要方向，降低水消耗不僅可以降低能耗，而且還減少了裝置污水的排放。

表1 裝置2006年標定能耗

2 節(jié)能措施

延遲焦化裝置主要通過降低循環(huán)比、提高分餾塔底溫度、加熱爐外表面噴涂，以降低燃料氣消耗；蒸汽伴熱線改造、降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水處理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；減少高壓水泵運行時間、優(yōu)化空冷器操作，以降低電耗等。

2.1 降低燃料氣消耗

2.1.1 降低循環(huán)比

裝置循環(huán)比越大，循環(huán)油量就越大，加工量隨之減小，加熱爐負荷相應(yīng)增大，使得燃料氣單耗增加[2-4]，適當降低裝置循環(huán)比可提高加工量，降低加熱爐負荷，從而降低燃料氣消耗。2009年，裝置在2008年的基礎(chǔ)上通過降低循環(huán)比，有效地降低了燃料氣消耗，燃料氣單耗下降1.87k g/t，按設(shè)計加工能力120×104t/a計算，每年可節(jié)約燃料氣2244 t，裝置2008年和2009年燃料氣消耗對比見表2。

表2 裝置2008年和2009年燃料氣消耗對比

2.1.2 提高分餾塔底溫度

焦化原料經(jīng)換熱后進入分餾塔底，與焦炭塔來的高溫油氣進行換熱后去加熱爐，分餾塔底溫度越高，原料進加熱爐的溫度就越高，加熱爐的負荷相應(yīng)越小，從而可使加熱爐的燃料氣消耗下降，從表3可以看出，加熱爐燃料氣消耗隨著分離塔底溫度的升高而下降。裝置放空系統(tǒng)的污油和甩油罐中焦炭塔預(yù)熱時產(chǎn)生的凝析油，原來是回煉至分餾塔底，由于這部分污油溫度降低，進入分餾塔底后使分餾塔底溫度相對較低，從而使加熱爐進料溫度較低，加熱爐的負荷增加，燃料氣消耗增大。通過工藝優(yōu)化，將這部分污油改為去焦炭塔塔頂作為急冷油，不直接進入分餾塔底。通過工藝優(yōu)化后，分餾塔底溫度提高了2℃左右，加熱爐燃料氣消耗相應(yīng)減小。

表3 分餾塔底溫度和加熱爐燃料氣消耗對比

2.1.3 加熱爐外表面噴涂

焦化裝置從2005年建成至2010年，加熱爐運行了5年時間，由于密封不嚴及襯里逐漸耗損、爐墻龜裂，造成熱效率逐漸下降，燃料消耗增加。針對這一現(xiàn)象，車間于2010年11月采用一種特殊的保溫涂料對加熱爐外表面涂料進行了噴涂，以減少爐壁散熱損失，提高加熱爐熱效率。噴涂后加熱爐外表面各方位溫度顯著下降（表4），東、南、西、北面溫度分別下降了11.8℃、9.7℃、8.9℃、17.9℃，噴涂效果良好，加熱爐熱效率提高了1%左右。

表4 加熱爐外表面噴涂前后溫度對比情況

2.1.4 其他

由于加熱爐的看火窗、轉(zhuǎn)油線處以及火嘴等處存在漏風(fēng)問題，使爐內(nèi)漏風(fēng)量過多，導(dǎo)致加熱爐過剩空氣系數(shù)較大，影響了加熱爐的熱效率，車間通過加強管理、及時堵漏等措施，減少了上述部位的漏風(fēng)，使加熱爐熱效率在一定程度上得到了提高。

2.2 降低蒸汽消耗

2.2.1 蒸汽伴熱線改造

將裝置部分蒸汽伴熱改為熱水伴熱，共改造7條蒸汽伴熱線，包括消泡劑伴熱、阻焦劑伴熱、火炬分液罐脫水包伴熱、焦化富氣分液罐脫水包伴熱、分餾塔頂油水分離器脫水包伴熱、罐體（緩蝕劑罐、放空塔頂油水分離器、阻焦劑罐）伴熱、冷切焦水提升泵新鮮水伴熱。經(jīng)改造后，每條線大約可節(jié)約蒸汽0.15 t/h，每年按投用伴熱時間4200h計算，可節(jié)約蒸汽4536t。

2.2.2 降低焦炭塔大、小吹汽量

在焦炭塔冷焦過程中，為了得到較好的冷焦效果，小吹汽量控制在7t/h，大吹汽量控制在20t/h，通過一段時間運行情況分析，大、小吹汽量都過大。針對此情況，對焦炭塔吹汽量進行了調(diào)整，小吹汽從7t/h減小到5 t/h，大吹汽量從20t/h減小到18t/h。調(diào)整吹汽量后，油氣攜帶焦粉量減小，改善了分餾塔底部結(jié)焦狀況及分餾系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了大量蒸汽，每天可節(jié)約蒸汽6t（按小吹汽1 h，大吹汽2h計算），全年生產(chǎn)按350d計算，每年可節(jié)約蒸汽2100t。

2.3 降低水消耗

2.3.1 冷焦污水處理回用

焦化裝置在生產(chǎn)過程中每天需要焦池補充大量的新鮮水作為冷切焦水使用，同時在焦炭塔生焦完成后，在冷焦過程中產(chǎn)生的蒸汽、油氣混合物經(jīng)放空系統(tǒng)洗滌冷卻后進入放空塔塔頂油水分離器，在分離器底部產(chǎn)生大量含油、COD和懸浮物較高的污水，不能直接進入焦池作為冷切焦水回用，在實際生產(chǎn)中排入含硫污水系統(tǒng)。為了利用這部分冷焦水，減少每天向焦池補充的新鮮水，通過技術(shù)改造，增加了冷焦污水處理系統(tǒng)。冷焦污水經(jīng)處理后，其中污油得到了回收，污水回到焦池作為冷切焦水回用，不僅實現(xiàn)了含硫污水零排放，而且減少了向焦池補充的新鮮水，每年可回用污水54000t。

2.3.2 乏汽冷凝水回用

裝置乏汽主要由往復(fù)泵及甩油冷卻器運行產(chǎn)生和凝結(jié)水擴容器頂部產(chǎn)生，改造前產(chǎn)生的乏汽經(jīng)冷卻后排入工業(yè)污水系統(tǒng)，這部分冷凝液水質(zhì)較好，直接排放造成了浪費，不利于裝置的節(jié)能降耗。經(jīng)技術(shù)改造，將乏汽改至利舊換熱器與循環(huán)水換熱，冷卻后進入焦池作為冷切焦水回用，減少了向焦池補充的新鮮水量，每小時按4 t計算，全年生產(chǎn)按8400h計算，每年可節(jié)約新鮮水33600t。

2.3.3 蒸汽冷凝水回用

裝置蒸汽冷凝水主要來自罐加熱盤管、重油伴熱等，自2005年6月開工后，蒸汽冷凝水排入工業(yè)污水井，蒸汽冷凝水水質(zhì)優(yōu)于軟化水，沒有得到有效利用。通過技術(shù)改造，利用新接管線將蒸汽冷凝水引至除氧器回收利用，不但降低了軟化水用量，而且減少了外排污水量，每小時按0.5t計算，全年生產(chǎn)按8400h計算，每年可節(jié)約軟化水4200t。

2.4 降低電耗

2.4.1 減少高壓水泵運行時間

焦化裝置用電設(shè)備主要有機泵、壓縮機、空冷器等，耗電量較大的是壓縮機、高壓水泵及原料泵等。由于壓縮機和原料泵都是連續(xù)運行，而高壓水泵是間斷使用，根據(jù)此特點，通過優(yōu)化措施，減少高壓水泵運行時間來進行節(jié)電。高壓水泵運行時間受焦炭塔內(nèi)焦炭的硬度、除焦速度及相關(guān)除焦設(shè)備的影響[5]，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，降低焦炭產(chǎn)率；根據(jù)原料性質(zhì)、焦炭硬度及時調(diào)整加熱爐出口溫度；加強除焦操作員工技術(shù)培訓(xùn)，確保除焦速度；維護保養(yǎng)好除焦設(shè)備，避免設(shè)備故障，保證除焦順利進行。通過這些優(yōu)化措施，可減少高壓水泵的運行時間，達到節(jié)電的效果。

2.4.2 優(yōu)化空冷器操作

由于接觸冷卻塔頂空冷器只需在冷焦時啟運，接觸冷卻塔頂空冷器在焦炭塔大吹汽后再開啟，并根據(jù)塔頂壓力及時調(diào)整空冷器運行臺數(shù)；根據(jù)氣溫和操作參數(shù)的變化，及時調(diào)整裝置分餾塔頂空冷器、分餾塔頂循空冷器、柴油空冷器、焦化富氣空冷器及冷焦水空冷器的運行臺數(shù)；利用裝置檢修及時清洗空冷器管束積灰，加強空冷器的運行管理等，也能達到節(jié)電的效果。

3 節(jié)能效果

節(jié)能措施實施前后裝置能耗對比見表5。節(jié)能措施實施后，裝置能耗逐年下降，單位原料能耗由2006年的1083.9M J/t下降到2010年的902.0M J/t，下降了181.9M J/t。

表5 能耗對比

4 結(jié)束語

蘭州石化公司延遲焦化裝置通過實施一系列的工藝技術(shù)和管理等節(jié)能措施，有效地降低了裝置能耗，使裝置能耗從1083.9M J/t下降至902.0M J/t，下降了181.9M J/t。裝置節(jié)能方面還有潛力可挖，比如通過優(yōu)化操作，增加汽包自產(chǎn)蒸汽量；優(yōu)化裝置換熱流程，充分利用好低溫位熱源；加強與外裝置之間的熱聯(lián)合；采用機泵變頻調(diào)速技術(shù)；采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)等，使裝置能耗進一步降低。

[1]王雪松,袁志祥,尹魯,等.延遲焦化工藝的技術(shù)進展[J].工業(yè)催化,2006,14（4）:22-25．

[2]簡建超,郭守學(xué),白連峰.不同循環(huán)比對延遲焦化裝置運行的影響分析[J].煉油與化工,2010,21（3）:16-18．

[3]瞿濱,王建文,張立海.延遲焦化裝置技術(shù)問答[M].北京:中國石化出版社,2007:15．

[4]瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2008:407．

[5]鄭宗孝,姜偉.延遲焦化裝置的能耗分析和節(jié)能措施[J].煉油技術(shù)與工程,2007,37（7）:42-45．

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.04.009

楊忠友，1992年畢業(yè)于蘭州石油學(xué)校，工程師，從事煉油生產(chǎn)與管理工作，E-mail：zhanglzl@petrochina.com.cn，地址：甘肅省蘭州市西固區(qū)蘭州石化公司煉油廠生產(chǎn)技術(shù)科，730060。

2011-12-16）