催化裂化裝置的能耗因素分析及節(jié)能措施

陳克念

（中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西欽州 535008）

催化裂化裝置的能耗因素分析及節(jié)能措施

陳克念

（中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西欽州 535008）

FCCU生產(chǎn)過程耦合性、非線性強，受制于運行條件、原料、本身結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品方案等，我國FCCU能耗普遍高于1.63GJ/t。分析了FCCU的能耗因素與節(jié)能措施，旨在降低FCCU加工成本。

裂化；催化；能耗

催化裂化裝置（FCCU）可用于生產(chǎn)輕質(zhì)燃料、化工原料，包括柴油、丙烯、汽油、液化氣、醚化原料、烷基原料等，是常見的石油加工裝置，具有技術(shù)成熟、收率高、適應(yīng)性強、投資少等特點。目前，我國的FCCU加工能力＞150Mt/a，操作工藝發(fā)展方向以大劑油比、高溫高壓為主，工藝的苛刻度將會不斷增加，再加上原料油日趨劣質(zhì)化與重質(zhì)化，在反應(yīng)條件不能達(dá)到生產(chǎn)要求或能耗超出標(biāo)準(zhǔn)時可能會惡化產(chǎn)品質(zhì)量、損失產(chǎn)品收率，并直接影響經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)重視分析FCCU的能耗因素及尋找節(jié)能措施，根據(jù)市場需求變化提升FCCU的生產(chǎn)能力。

1 能耗因素與節(jié)能措施

1.1 能耗因素

FCCU運行時可將原油重組分轉(zhuǎn)變?yōu)檩p組分，得到經(jīng)濟(jì)價值更高的烴類，同時可造成催化劑上不斷覆蓋焦炭成分，致使催化劑不能繼續(xù)發(fā)揮催化作用。為確保催化劑能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，通常需要將空氣引入反應(yīng)裝置內(nèi)，以使焦炭燃燒，焦炭燃燒時產(chǎn)生的熱量能夠為化學(xué)反應(yīng)提供能量。FCCU中的分餾裝置可分離沸點不同的組分，吸收裝置可精煉經(jīng)過分餾的產(chǎn)品，能量與煙氣回收裝置可回收熱量、煙氣，余熱裝置能吸收高溫?zé)煔庵械臒崃?，并產(chǎn)生蒸汽[1]。FCCU用能過程具有可回收能量質(zhì)量高、數(shù)量大，蒸汽用量分散、量多，低溫?zé)岫?，自給率高，高能級輸入能、總輸入量大等特點，能耗因素主要包括基準(zhǔn)能耗、實物能耗、能量平衡因素?；鶞?zhǔn)能耗由不可回收的能量損失、熱損失、工藝排棄（無效動力、散熱、排煙等）、產(chǎn)品與原料化學(xué)焓差等特定條件決定，實物能耗因素包括循環(huán)水冷卻、蒸汽、電、氣壓機(jī)與主風(fēng)機(jī)、燃料、生焦等產(chǎn)生的能耗。能量平衡指能量回收、工藝?yán)?、能量傳輸、能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的能耗，主要包括低溫余熱與高溫余熱兩部分，低溫余熱一般為150～200℃，高溫余熱一般為280～290℃或＞290℃。

1.2 節(jié)能措施

首先，可對FCCU中的煙氣輪機(jī)進(jìn)行節(jié)能提效改造，確保煙氣輪機(jī)能夠有效回收能量，減小過剩氧的體積分?jǐn)?shù)，防止輪盤中的蒸汽量超出上限，同時降低FCCU電能損耗?？蛇m當(dāng)降低煙氣輪機(jī)入口與風(fēng)機(jī)出口之間的壓力，根據(jù)氣溫變化增加或減少輪盤蒸汽管道保溫材料，盡量減少煙道中的彎頭數(shù)量，避免在煙道中安裝三通90°彎頭，盡量使用半徑彎曲較大的彎頭，降低排煙溫度?？s短余熱鍋爐與煙氣輪機(jī)的距離，降低水封罐壓降與耗能，注意定期清理煙道與輪機(jī)中的粉塵、結(jié)垢。其次，可通過優(yōu)化蒸汽系統(tǒng)降低能耗。蒸汽系統(tǒng)節(jié)能措施包括運用新技術(shù)減少FCCU蒸汽用量，有效回收及利用蒸汽、蒸汽形成的凝結(jié)水，減少蒸汽損失，具體方法包括增設(shè)過熱盤管、調(diào)整分餾塔氣壓機(jī)組工作參數(shù)、在除氧器中并入乏汽等。還可以運用熱聯(lián)合措施降低FCCU能耗，包括分餾裝置與FCCU熱聯(lián)合、烯烴裝置與FCCU熱聯(lián)合、加氫裝置與FCCU熱聯(lián)合、蒸餾裝置與FCCU熱聯(lián)合等。注意改造余熱鍋爐，避免余熱鍋爐出現(xiàn)吹灰效果差、露點腐蝕、爐膛壓力與排煙溫度升高、過熱不足等問題，有效利用循環(huán)回流、油漿循環(huán)、再生煙氣等高溫余熱，保證FCCU中的解吸系統(tǒng)與穩(wěn)定系統(tǒng)實現(xiàn)高效節(jié)能。

2 案例分析

某化工廠的FCCU進(jìn)料溫度為205℃，進(jìn)料量為160t/h，反應(yīng)溫度為520℃，反應(yīng)壓力為0.314MPa，再生壓力為0.286MPa，主風(fēng)溫度為180℃，主風(fēng)量為15 8521m3·h-1，排煙溫度為190℃。針對FCCU能耗逐漸增大的現(xiàn)狀，采用了以下節(jié)能措施：在煙機(jī)入口處增設(shè)蝶閥，通過控制蝶閥與雙動滑閥的開度增加煙氣能量回收率，在確保余熱鍋爐無露點腐蝕風(fēng)險的前提下盡可能降低排煙溫度，將排煙溫度降低至165℃左右；將除鹽水引入除氧器之前先進(jìn)行換熱處理，改造了輔助室的主風(fēng)入口，在輔助室中加裝了用于調(diào)節(jié)一次風(fēng)與二次風(fēng)的隔板、擋板；控制好催化劑粒度與濃度、注入量，根據(jù)H2/CH4比值合理控制鈍化劑注入劑量，控制好提升管的出口溫度，以降低生焦；在解吸塔中增設(shè)重沸器，利用重沸器降低穩(wěn)定塔的冷卻負(fù)荷，在穩(wěn)定塔中部附近設(shè)置進(jìn)料口，使油漿系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)實現(xiàn)熱聯(lián)合。應(yīng)用節(jié)能措施前，F(xiàn)CCU綜合能耗為每年2 976MJ/t，應(yīng)用后為每年2 802MJ/t，實現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)。

3 結(jié)束語

綜上，F(xiàn)CCU可使重質(zhì)原油脫碳、富集輕質(zhì)產(chǎn)物、提高輕質(zhì)產(chǎn)物的價值，同時可用于加工含酸原油，在石油深加工領(lǐng)域中占有重要地位。重質(zhì)原油、含酸原油分子大、重餾分多，還可能含有大量堿土金屬或重金屬元素，容易降低催化劑選擇性與平均活性，使化學(xué)反應(yīng)與吸附反應(yīng)更復(fù)雜，因此FCCU普遍存在能耗高的問題。需根據(jù)原油資源與產(chǎn)品加工要求應(yīng)用節(jié)能措施優(yōu)化改造FCCU，合理控制工藝條件，延長FCCU開工周期，提高單套FCCU平均生產(chǎn)能力，有效轉(zhuǎn)化劣質(zhì)原油，以降低能耗、提高目的產(chǎn)物質(zhì)量與收率、增加效益、減少污染物，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。

[1] 馬致遠(yuǎn).催化裝置三旋對煙氣輪機(jī)的影響及改造措施[J].山東化工，2016，45（6）.

Energy Consumption Analysis and Energy Saving Measures of Catalytic Cracking Unit

Chen Ke-nian

FCCU production process coupling，non-linear strong，subject to operating conditions，raw materials，their own structure，product solutions，China’s FCCU energy consumption is generally higher than 1.63GJ/t.Analyzed the FCCU’s energ y consumption and energy efficiency measures to reduce FCCU processing costs.

cracking；catalysis；energy consumption

TE96

A

1003-6490（2017）12-0081-01

2017-10-09

陳克念（1983—），男，廣西欽州人，助理工程師，主要從事石油化工相關(guān)工作。