山东东明石化集团润泽公司催化车间
摘要：在炼油生产装置的耗能过程之中，催化裂化装置能耗占据的比重是相当重要的，因此，做好催化裂化装置节能技术有着十分重要的作用，基于此，本文论述了催化裂化装置节能技术分析。
关键词：催化裂化装置；节能；技术
引言
催化裂化过程的能耗除化学反应热产品转移到产品外，其他能量都通过不同途径散失于周围环境之中。减少这部分热量损失就是节能。鉴于经济效益的原因，散失和排放热量是不可避免的，笔者从几个方面论述如何减少排放和损失。
1、催化裂化装置能耗构成及基本水平状况
催化裂化装置的能耗一直是炼油行业节能工作的重点，能耗水平逐年下降。1965年，我国在抚顺投产的第一套流化催化裂化能耗高达6.28GJ/t原料[1]。2012年，中石化（中国石油化工股份有限公司）平均能耗降至2.15GJ/t原料。中石化催化裂化年会统计2012年炼油各类装置能耗占比情况，催化装置明显高于其它各类装置。2000年和2002年，中石化和中石油（中国石油天然气股份有限公司）分别成立了中国石化催化裂化能耗调查组，应用能量三环节原理分别计算了能量三环节的利用率，各个环节均有较大的节能潜力。
2、催化裂化装置节能技术分析
2.1、催化剂和助剂的使用
催化剂和助剂对降低生焦、提高转化率和目的产品收率有决定性的作用，也影响构成能耗的反应热，同时，通过对干气和氢气产率的影响，也会影响装置能耗。催化剂对单程转化率的影响，则会通过回炼比的变化而影响能耗，催化剂的孔结构和孔径则通过影响汽提效果而影响能耗。选择催化剂一般很少考虑其对能耗的影响，但催化剂确实通过不同的途径在影响着能耗。
国内使用无定形硅铝催化剂时回炼比约为1.5，而现在一般已经降到了0.3左右，而国外一些装置的回炼比仅为0.1左右，有的装置还采用单程操作。对仍用加热炉补充的装置仅这一项就可以降低能耗约180MJ/t。3高效设备对能耗的影响采用高效设备有些有明显的、直接的节能效果，甚至是非常显著的。如果烟气轮机组，其轴流风机的变化效率达86.5%，二级烟气轮机的效率大于84.5%，使该机组在装置的负荷率大于90%时，全年都处于发电状态。在气温低于15℃时可发电1500～1900kW；即使气温高于37℃，仍发电100～300kW。若全年平均气温以20℃计，仅发电一项，扣除主风机动力消耗外，可降低能耗120MJ/t。其次，如高效换热器、泵等均有直接的节能效果。再生烟气余热是节能的一大资源，而排烟温度又受设备硫腐蚀的制约。若能将排烟温度降低，节能效果非常显著。若使排烟温度降低50℃，可降低装置能耗约850MJ/%（焦）。对8%生焦率的装置即可降低68MJ/t。若能保证余热锅炉长周期、满负荷运行，其效果也很大。有些高效设备的节能效果没有直接的表现出来。如采用高效进料雾化喷嘴，人们很少从节能方面考虑。
事实上由于采用高效喷嘴后，对重油催化裂化，焦炭和干气产率都有下降。对馏分油则干气产率下降。减少主风机或气压机的压缩比，从而降低动力消耗。对于已有装置的改造，则可提高上述旋转机械的能力，从而提高装置处理能力12.5%～22.5%，同样降低了单位能耗。高效的汽提段不仅可以减少汽提蒸汽的用量，而且可以降低焦炭产率，节省能耗。
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2.2、原料结构优化，降低原料重金属和钙的含量
钙的主要来源在于原料，优化原料品种，对该装置使用的原油构成中，掺炼渣油的先经过渣油加氢装置进行加氢、脱硫和脱重金属处理，从油种优化前后比较，Fe、Ni等金属含量减少了40%～50%。同时，加强对常减压装置电脱盐的监控，优化电脱盐操作，使用高效脱钙剂，对原油金属钙的脱除率在72%左右，控制含盐在3mg/L以下，将原油中的无机盐尽可能脱除。3.严防烟机机组入口温度超工艺指标超温一方面影响烟机的寿命、各零部件的间隙变化，甚至发生静动部件发生摩擦；另一方面高温也会造成催化剂细粉的黏度增加，粉尘容易附着在叶片周围，从而造成烟机叶片磨损，振动超标。在实际操作中，严格监控烟机入口温度，反应床温控制在730℃以内，保证入口温度不超700℃。对于烟机入口温度，责任明确到人，严格的监督考核制度，确保烟机入口温度的平稳。
2.3、低温热利用
现状目前催化装置建有一个局部的低温热系统，供水温度85℃，回水温度66℃，流量275t/h。热源为2#催化装置分馏塔顶油气。热阱为气分装置脱乙烷塔塔底重沸器和脱丙烷塔进料加热器。这套低温热系统存在如下问题：
催化装置低温热能不足，无法满足气分和其它一些低温热阱的用能要求，目前气分部分重沸器还在使用蒸汽作为热源。
低温热回收不充分。2#催化装置内部只有分馏塔顶油气部分有回收，顶循环、柴油、压缩富气等介质温度均在100℃以上，均是直接被循环冷却水冷却，热量没有得到充分利用。
按照能量优化利用的大系统原则，寻找热源和热阱，根据“温度对口、梯级利用”的用能原理构建全厂性的低温热综合利用大系统，实现能量的综合利用。改造后建立一个较大的热水站，循环热水量为550t/h，分四路进入不同的装置取热，再根据热阱装置需要温位的不同，从流程中分别取出适当温位的热水作为热源使用，也就是装置内部一对一的低温热利用改成了区域性的低温热系统。可使用的热源有1#、2#催化装置、航煤加氢装置、S-Zorb装置的低温热源，热阱有1#气分装置、MTBE装置、老区纯水站、厂办公大楼和储运罐区等。在保证装置安全生产的情况下，既可以减小热源装置的循环水和电能用量，还可以减少热阱装置的蒸汽用量，节能降耗效益明显。
2.4、对提升管MIP工艺的改造
提升管采用的是MIP工艺，MIP工艺技术主要是降低汽油中烯烃含量、改善汽油性质、提高液体产品的产率。可增加液化气中丙烯含量，提高经济效益为主。缺点就是反应器温度与剂油比不好控制，反应时间不好控制，增加了反应时间与剂油比的同时又会发生二次裂解反应，生焦量多，损失随之增大。所以根据自己原料性质和装置实际情况来确定最佳温度控制，其改造方法主要是：根据反应原理实现分区不同条件的化学反应；采用高效雾化喷嘴并采用较高的原料油预热温度（200℃）；设置预提升段，使油气与催化剂接触前，以近活塞流的形式向上运动，为催化剂和油滴均匀接触创造
3、结语
催化裂化装置在炼油生产中具有举足轻重的作用，催化裂化在生产过程中不仅产生大量的高品质热，同时还产生许多优质的低温热源，采用上述先进的工艺、设备，合理的利用它们，进行优化匹配又是一项繁重又具有较高现实意义的工作，这些热量的回收利用不仅对于降低单位能耗，提高装置乃至炼油整体的经济效益效果都十分明显。
参考文献：
[1]于群，李希斌，刘如松，郑拥军.500kt/a重油催化裂化装置节能技术改造[J].石油炼制与化工，2013，07：88-92.
[2]祁兴国，王剑.3.5Mt/a重油催化裂化装置节能技术[A].中国化工学会.中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C].中国化工学会：，2009：3.
[3]史传明.MIP技术在催化裂化装置应用研究[D].东北石油大学，2013.
[4]王巍慈，李晓光，高飞，张威毅，江勇.蜡油催化裂化装置节能技术改造[J].现代化工，2010，08：75-79.
论文作者:李丙超,马世通
论文发表刊物:《中国经济社会论坛》学术版2018年第3期
论文发表时间:2018/12/27
标签：装置论文; 催化裂化论文; 高效论文; 节能论文; 热源论文; 催化剂论文; 温度论文; 《中国经济社会论坛》学术版2018年第3期论文;