浅析催化裂化装置节能降耗的有效途径

徐江峰（中国石油长庆石化公司，陕西咸阳 712000）

浅析催化裂化装置节能降耗的有效途径

徐江峰（中国石油长庆石化公司，陕西咸阳 712000）

催化裂化是石油炼制过程中的重要步骤，利用化学原理在热工设备和催化剂的作用下将重质油转化为轻质油。现阶段，我国石油炼制企业中超过70%的汽油和40%以上的柴油都是通过催化裂化装置实现的。相对应地，催化裂化装置在工作中也要消耗大量的能源，约占整个产业能耗的15%-20%，为了解决能源生产和能源消耗之间的矛盾，必须对催化裂化装置的节能降耗进行改良。

石油炼制；催化裂化；节能降耗；技术改造

近年来，随着我国社会的经济发展水平不断提升，对石油能源的需求日益增加，特别是机动车数量的不断增加，对石油产业加工生产的多样化也提出了新的要求。石油是一种重要的不可再生能源，结合我国石油能源的现状不难发现，优质石油的储量逐渐减少，大部分油田进入二次甚至三次采油阶段，重质油的开采和应用比例不断提升。

催化裂化装置是炼油企业中重要的二次加工设备，主要功能是将重质油转化为轻质油，并进一步获取裂化气、柴油、汽油等物质。

作为一种能源生产设备，催化裂化装置的工作同样需要消耗能源，因此如何保障生产和消耗之间的有效性就成了关键。也可以说，催化裂化装置能耗的优劣性直接影响炼油工艺的经济效益。“十一五”期间从石油化工产业获得的数据显示，我国催化裂化装置的能耗为2800MJ/t到3500MJ/t，而完成同样的轻质化工艺，国外先进水平的能耗为2500MJ/t到3000MJ/t。一方面说明我国在催化裂化装置节能降耗方面存在差距，但另一方面也说明存在很大的提升空间。

1 催化裂化装置节能降耗的有效途径探索

1.1 降低催化裂化反应中的焦炭产率

根据我国现有的炼油生产工艺分析，焦炭是催化裂化装置中反应所占能耗最大的部分。焦炭主要类型包括催化焦、污染焦、附加焦等，呈现出多种混合状态。具体的措施如下：

第一，使用焦炭产率较低的催化剂产品。催化剂虽然不直接进行催化裂化反应，但其本身作用于装置中依然消耗能源，采用焦炭产率较低的催化剂是最简单、最实用的方式，而且催化裂化装置也不需要额外的添加辅助设备，不需要进行改造。

第二，使用焦炭产率较低的工艺设备。除了催化剂本身的焦炭产率特性之外，还可以通过工艺设备的合理应用来实现降低目的。催化裂化装置中的主要组成部分包括原料喷嘴、气提段、提升管出口快分等，一些新的工艺设备主要通过改变原来的反应状态实现，如将液态转化为气态；总体而言，工艺设备的选择标准时改善原料，减少工艺气与催化剂的接触，增强气提效果等。

第三，使用焦炭产率较低的原材料。石油中的沥青、胶质、石蜡和重金属成分等是影响焦炭产率的主要原因，针对催化裂化的原材料而言，需要进行事先预处理。目前，在节能减排、低碳观念的影响下，我国对石油原材料预处理的手段主要包括循环技术和冷却技术，以提高反应剂的效率，降低碳差；同时，对原材料进行预处理可以有效提高轻质油产量。

1.2 降低催化裂化反应中的综合电耗

催化裂化装置工作中要消耗大量的电能，约占整个工艺流程装置总电能消耗的10%，对炼制企业而言是一笔巨大的经济投入。降低电能消耗不仅可以节约成本，同时也做到了低碳排放。

首先，优化烟机运行，提高回收功率。烟机即烟气轮机，是催化裂化装置中发挥能量回收的设备，其运行的优劣对电能损耗的影响十分明显。可以适当降低主风机出口到烟机入口的压力，减小运行负荷，定期清理结垢和粉尘，确保烟气轮机的平稳、长期、高效运转。

其次，完善空冷器和机泵的节电措施。与烟机相比，空冷器和机泵的电力消耗较小，设备的功率有限，但由于工艺限制，这两种设备在整个工艺流程中数量较多，整体电能消耗综合起来也是相对庞大的，因此有必要进行节能措施改造。根据不同类型的空冷器和机泵设备，采用合适的级恩恩个手段，如对于流量或负荷调节频繁的机泵而言，可以改装为变频装置控制的体系。

再次，增加蒸汽产量并降低蒸汽消耗。石油炼制工艺中需要用到大功率热工设备，控制不当的情况下会导致催化裂化装置中热量剩余过多，造成浪费；蒸汽量过多，反应装置内的压力就会增加，但重质油在催化裂化装置中反应所需要的压力级别是固定的（3.5MPa），过多的蒸汽只会造成无效损失。因此，可以减少单位时间内的蒸汽供给，适当延长炼制时长，实现低压生产的目的。

除此之外，还可以采取提高富气压缩机入口压力的方式，优化余热锅炉运行等方式展开催化裂化工艺生产；目前，中石化公司对加强装置间热联合的生产工艺进行了大规模改造，并开发了一系列具有自主知识产权的催化裂化装置，这对我国石油炼制行业催化裂化装置节能降耗有重要的借鉴价值。

2 结语

石油资源的巨大需求量带动了石化产业的快速发展，市场竞争也日渐激烈，炼油企业要在市场上赢得一席之地，必须在资源限制条件下进行技术改造，降低生产成本，提高生产效率，同时按照国家相关规定满足环境保护的要求；催化裂化装置作为炼油生产中的关键设备，在整个工艺流程中能耗所占的比例较大，除了要针对装置进行优化改造之外，还要考虑到原料性质、催化剂属性、配套装置等应用。总地来说，提高催化裂化装置的节能降耗能力，对我国的石油炼制产业具有巨大的推动作用。

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