催化裂化装置的能耗因素分析及节能措施

陈克念

（中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西钦州 535008）

催化裂化装置的能耗因素分析及节能措施

陈克念

（中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西钦州 535008）

FCCU生产过程耦合性、非线性强，受制于运行条件、原料、本身结构、产品方案等，我国FCCU能耗普遍高于1.63GJ/t。分析了FCCU的能耗因素与节能措施，旨在降低FCCU加工成本。

裂化；催化；能耗

催化裂化装置（FCCU）可用于生产轻质燃料、化工原料，包括柴油、丙烯、汽油、液化气、醚化原料、烷基原料等，是常见的石油加工装置，具有技术成熟、收率高、适应性强、投资少等特点。目前，我国的FCCU加工能力＞150Mt/a，操作工艺发展方向以大剂油比、高温高压为主，工艺的苛刻度将会不断增加，再加上原料油日趋劣质化与重质化，在反应条件不能达到生产要求或能耗超出标准时可能会恶化产品质量、损失产品收率，并直接影响经济效益。应重视分析FCCU的能耗因素及寻找节能措施，根据市场需求变化提升FCCU的生产能力。

1 能耗因素与节能措施

1.1 能耗因素

FCCU运行时可将原油重组分转变为轻组分，得到经济价值更高的烃类，同时可造成催化剂上不断覆盖焦炭成分，致使催化剂不能继续发挥催化作用。为确保催化剂能够继续发挥作用，通常需要将空气引入反应装置内，以使焦炭燃烧，焦炭燃烧时产生的热量能够为化学反应提供能量。FCCU中的分馏装置可分离沸点不同的组分，吸收装置可精炼经过分馏的产品，能量与烟气回收装置可回收热量、烟气，余热装置能吸收高温烟气中的热量，并产生蒸汽[1]。FCCU用能过程具有可回收能量质量高、数量大，蒸汽用量分散、量多，低温热多，自给率高，高能级输入能、总输入量大等特点，能耗因素主要包括基准能耗、实物能耗、能量平衡因素。基准能耗由不可回收的能量损失、热损失、工艺排弃（无效动力、散热、排烟等）、产品与原料化学焓差等特定条件决定，实物能耗因素包括循环水冷却、蒸汽、电、气压机与主风机、燃料、生焦等产生的能耗。能量平衡指能量回收、工艺利用、能量传输、能量转换产生的能耗，主要包括低温余热与高温余热两部分，低温余热一般为150～200℃，高温余热一般为280～290℃或＞290℃。

1.2 节能措施

首先，可对FCCU中的烟气轮机进行节能提效改造，确保烟气轮机能够有效回收能量，减小过剩氧的体积分数，防止轮盘中的蒸汽量超出上限，同时降低FCCU电能损耗。可适当降低烟气轮机入口与风机出口之间的压力，根据气温变化增加或减少轮盘蒸汽管道保温材料，尽量减少烟道中的弯头数量，避免在烟道中安装三通90°弯头，尽量使用半径弯曲较大的弯头，降低排烟温度。缩短余热锅炉与烟气轮机的距离，降低水封罐压降与耗能，注意定期清理烟道与轮机中的粉尘、结垢。其次，可通过优化蒸汽系统降低能耗。蒸汽系统节能措施包括运用新技术减少FCCU蒸汽用量，有效回收及利用蒸汽、蒸汽形成的凝结水，减少蒸汽损失，具体方法包括增设过热盘管、调整分馏塔气压机组工作参数、在除氧器中并入乏汽等。还可以运用热联合措施降低FCCU能耗，包括分馏装置与FCCU热联合、烯烃装置与FCCU热联合、加氢装置与FCCU热联合、蒸馏装置与FCCU热联合等。注意改造余热锅炉，避免余热锅炉出现吹灰效果差、露点腐蚀、炉膛压力与排烟温度升高、过热不足等问题，有效利用循环回流、油浆循环、再生烟气等高温余热，保证FCCU中的解吸系统与稳定系统实现高效节能。

2 案例分析

某化工厂的FCCU进料温度为205℃，进料量为160t/h，反应温度为520℃，反应压力为0.314MPa，再生压力为0.286MPa，主风温度为180℃，主风量为15 8521m3·h-1，排烟温度为190℃。针对FCCU能耗逐渐增大的现状，采用了以下节能措施：在烟机入口处增设蝶阀，通过控制蝶阀与双动滑阀的开度增加烟气能量回收率，在确保余热锅炉无露点腐蚀风险的前提下尽可能降低排烟温度，将排烟温度降低至165℃左右；将除盐水引入除氧器之前先进行换热处理，改造了辅助室的主风入口，在辅助室中加装了用于调节一次风与二次风的隔板、挡板；控制好催化剂粒度与浓度、注入量，根据H2/CH4比值合理控制钝化剂注入剂量，控制好提升管的出口温度，以降低生焦；在解吸塔中增设重沸器，利用重沸器降低稳定塔的冷却负荷，在稳定塔中部附近设置进料口，使油浆系统、循环系统、柴油系统实现热联合。应用节能措施前，FCCU综合能耗为每年2 976MJ/t，应用后为每年2 802MJ/t，实现了节能目标。

3 结束语

综上，FCCU可使重质原油脱碳、富集轻质产物、提高轻质产物的价值，同时可用于加工含酸原油，在石油深加工领域中占有重要地位。重质原油、含酸原油分子大、重馏分多，还可能含有大量碱土金属或重金属元素，容易降低催化剂选择性与平均活性，使化学反应与吸附反应更复杂，因此FCCU普遍存在能耗高的问题。需根据原油资源与产品加工要求应用节能措施优化改造FCCU，合理控制工艺条件，延长FCCU开工周期，提高单套FCCU平均生产能力，有效转化劣质原油，以降低能耗、提高目的产物质量与收率、增加效益、减少污染物，实现清洁化生产。

[1] 马致远.催化装置三旋对烟气轮机的影响及改造措施[J].山东化工，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

陈克念（1983—），男，广西钦州人，助理工程师，主要从事石油化工相关工作。