催化裂化装置节能改造效果分析

赵娟

（中国石化洛阳石化分公司，河南洛阳471012）

催化裂化装置节能改造效果分析

赵娟

（中国石化洛阳石化分公司，河南洛阳471012）

洛阳石化分公司催化裂化装置2015年大检修期间对装置进行节能改造，再生器增加7组3.5 MPa蒸汽过热盘管，对原料油换热流程进行改造，增加原料油和柴油换热流程，对2组汽轮机产生的0.3 MPa乏汽进行回收。改造后，装置热量得到有效利用，每年增效855.6万元。

催化裂化；节能；改造；蒸汽

中国石化洛阳石化分公司Ⅱ套催化裂化装置，设计规模1.4 Mt/a，采用单器单段逆流完全再生方式，2器同轴式布置，气控无滑阀下流式外取热器，装置包括反应一再生、分馏、吸收稳定、液态烃和干气脱硫、余热锅炉、脱硫脱硝等单元［1］。1997年10月17日投入运行，Ⅱ套催化裂化装置设计原料油为常压渣油，硫质量分数不大于0.6%［2］，2009年12月蜡油加氢装置开工后，加工原料改为纯加氢蜡油，2014年该装置开始掺炼部分减压渣油。催化裂化装置消耗蒸汽量较大，增加蒸汽产量并降低蒸汽消耗是实现节能降耗的有效途径［3］。

另外，催化装置余热也较多，高温余热主要有再生器过剩热、循环油浆余热等，应充分利用其发生中压或次高压蒸汽，实现能量逐级利用［4］。2015年大检修期间，为实现重油加工效益最大化，提高催化装置掺渣比［5］，优化装置蒸汽网络，对催化装置再生器进行改造，增加7组3.5 MPa蒸汽过热盘管，并对装置原料油换热流程、2机乏汽进行优化改造，实现能量梯级利用及节能降耗的目的［6~11］。

1 节能改造措施及效果

1.1 再生器增加过热盘管

2015年大检修前，二联合车间催化装置正常生产期间，3.5 MPa饱和汽产量为65 t/h（外取热产汽40 t/h，分馏汽包产汽25 t/h）。余热炉汽包产3.5 MPa饱和汽23 t/h，余热炉在不补燃的情况下，过热饱和汽能力为40 t/h，有48 t/h 3.5 MPa饱和汽需经过减温减压器并至1.0 MPa管网，蒸汽高品低用，造成能源浪费。为了优化现有的蒸汽网络，提高3.5 MPa饱和汽过热量，同时适应装置高掺渣的需要，2015年大检修期间，再生器增加过热蒸汽盘管7组，设计过热饱和汽能力为30 t/h，将剩余部分3.5 MPa饱和蒸汽尽量全部过热。装置工艺流程见图1。

由图1可见，2015年12月6日开工后，外取热产汽约18 t/h、分馏汽包产汽约24 t/h，全部通过再生器过热管过热后并至3.5 MPa过热管网，大减温减压器关闭；余热炉产饱和汽（约27 t/h）通过余热炉过热器过热后并至3.5 MPa过热管网，催化产饱和汽系统与余热炉3.5 MPa饱和汽系统隔离，装置共产3.5 MPa过热汽约69 t/h。改造前，余热炉正常过热饱和汽40 t/h，剩余饱和汽必须经大减温减压器并至1.0 MPa蒸汽管网，相比改造前多产高品质蒸汽29 t/h。

图1 3.5 MPa蒸汽工艺流程

1.2 原料油换热流程改造

催化装置原料油流程为：原料油从原料油罐经原料油泵升压后，首先与油浆系统换热，若温度不能达到原料油预热温度要求，通过3.5 MPa蒸汽加热器E1219进行升温。另外柴油出装置换热流程为：柴油从汽提塔经柴油泵抽出升压后，依次与粗汽油（E1211）、富吸收油（E1210）、低温热水（E1212）、循环水（E1214、E1209）等换热送出装置，出装置温度35℃左右，其中粗汽油与柴油换热器E1211，在2010年停用副提升管后随之停用。该换热流程中，柴油抽出温度为210℃左右，直接与40℃左右的富吸收油换热，145℃的原料油直接与310℃的油浆换热，柴油的高温位热量及油浆的高温位热量利用不合理。

2015年大检修，车间利旧改造粗汽油与柴油换热器E1211，将其改造为原料油与柴油换热。改造后，原料油依次与高温柴油换热、油浆换热，柴油依次与原料油、富吸收油、低温热水及循环水换热降温后出装置。原料油及柴油改造前后换热流程见图2，3。

由图2、3可见，装置2015年12月6日开工后，进料加热器耗汽量约为10 t/h，3.5 MP蒸汽耗量大，能耗较高；2015年12月22日，原料油与油浆换热器投用，装置热量得到有效利用，具体表现在：

图2 改造前柴油、原料油换热流程

（1）原料油3.5 MPa蒸汽开工加热器停用，节省3.5 MPa蒸汽10 t/h，预热温度相比改造前提高8℃左右。

（2）同时原料油先与柴油换热，减少了自油浆系统的取热量，油浆系统多余热量转移至油浆蒸汽发生器，分馏汽包多产3.5 MPa饱和汽2.2 t/h。

（3）柴油首先与原料油换热降温，其后换热流程负荷降低，可减少后续大量低温热水、循环水的冷却消耗。柴油出装置后首先经油气回收装置做吸收剂，然后进柴油加氢装置，改造前，柴油出装置温度在高温天气时达40℃，造成油气回收装置操作困难，改造后，柴油出装置温度降低2℃。

1.3 乏汽回收

二催化主风机和气压机主油泵皆为汽轮机，通过1.0 MPa蒸汽驱动做功，带动主油泵运转，做功后1.0 MPa蒸汽变成0.3 MPa蒸汽（乏汽），分别1.5 t/h和2 t/h，正常运行期间，为避免汽轮泵背压高可能导致的停车，乏汽一直放空，造成能源浪费。

二催化装置除氧器工作原理是将冷补给水和加热蒸汽同时引入除氧头，把水加热到102～105℃范围内，同时喷入更多的蒸汽量以保证除氧器内的工作压力维持16 kPa，确保除氧器内的工作温度不低于104℃，保证除氧后的水不重新溶解氧气。除氧器除了给冷补给水（除盐水）加热需要消耗热量，同时为保持除氧器内温度恒定也需要消耗热量，这些热量来源是1.0 MPa蒸汽。

通过深入研究余热炉乏汽回收装置设计及运行工况，判断目前余热炉乏汽回收单元仍有优化余地。经过将除盐水和汽轮机乏汽重新匹配，成功将2机主油泵0.3 MPa乏汽并入除氧器，经过调整除氧器运行平稳，2机乏汽回收流程见图4。

图4 乏汽回收流程

由图4可见，（1）2机乏汽并入除氧器后，解决了乏汽直排浪费和噪音污染问题。（2）乏汽进入除氧器，降低了1.0 MPa蒸汽的消耗，改造前除氧器消耗1.0 MPa蒸汽7.5 t/h，引乏汽进除氧器后，消耗1.0 MPa蒸汽4.8 t/h，节约了2.7 t/h的1.0 MPa蒸汽。

2 效益核算

（1）再生器增加过热盘管后，多产3.5 MPa过热汽29 t/h，按1.0 MPa蒸汽和3.5 MPa蒸汽分别为118元/t、128元/t计算，差价达到10元/t，每月增效：29 t/h×10元/t×24 h×30 d=20.88万元/月。

（2）原料油换热流程改造后，减少3.5 MPa蒸汽消耗10 t/h（3.5 MPa蒸汽加热后变为1.0 MPa蒸汽），同时分馏汽包增产2.2 t/h的3.5 MPa饱和蒸汽，月增效：10 t/h×10元/t×24 h×30 d+2.2 t/h× 128元/t×24 h×30 d=27.48万元/月。

（3）2机乏汽回收后，节约2.7 t/h的1.0 MPa蒸汽，每个月可增效：2.7 t/h×118元/t×24 h×30 d= 22.94万元/月。

以上改造措施合计月增效：20.88+27.48+ 22.94=71.3万元，年增效855.6万元。

3 结束语

再生器增加3.5 MPa蒸汽过热盘管后，3.5 MPa饱和汽经减温减压器并至1.0 MPa管网蒸汽量降低，减少了蒸汽高品低用，可多产高品质3.5 MPa过热汽29 t/h，同时为催化掺渣提供了空间；增加原料油与柴油换热流程后，油浆和柴油热量得到有效利用，分馏汽包增产2.2 t/h的3.5 MPa饱和蒸汽；2机乏汽回收的实施避免了0.3 MPa蒸汽外排浪费，可使除氧器节约2.7 t/h的1.0 MPa蒸汽；通过以上改造项目的实施，装置热量利用更加合理，经核算，年增效855.6万元。

［1］曹春燕，王明东，周志航，等.催化裂化装置外取热存在问题及应对措施［J］.中外能源，2015，20（10）：88-91.

［2］王明东，丁杰，周志航，等.催化裂化装置外取热期运行异常分析［J］.炼油技术与工程，2015，45（4）：28-31.

［3］徐江峰.浅析催化裂化装置节能降耗的有效途径［J］.化工管理，2015（30）：162.

［4］刘英聚，张韩.催化裂化装置操作指南［M］.北京：中国石化出版社，2011：310.

［5］马占伟，王明东.催化裂化装置提高掺渣比过程中存在的问题及应对措施［J］.中外能源，2016，21（8）：80-85.

［6］赵津.催化裂化装置节能改造及效果分析［J］.石化技术，2015（2）：20-21.

［7］周庆祥.120万t/a重油催化裂化装置节能改造效果分析［J］.石化技术与应用，2010，28（3）：232-235.

［8］付志勇.80万t/a重油催化裂化装置节能改造效果分析［J］.煤炭与化工，2008，31（7）：35-37.

［9］徐伟丽，司铁权.重油催化裂化装置锅炉乏汽回收技术改造［J］.甘肃科技，2009，25（8）：9-10.

［10］李茂鹏.重油催化裂化装置余锅节能改造及激波式吹灰器的应用［J］.化工技术与开发，2014（1）：57-58.

［11］周海宾.催化裂化装置节能改造应用研究［D］.天津：天津大学，2011.

Analysis of energy saying reconstruction effect in catalytic cracking unit

Zhao Juan
（Sinopec Luoyang Company，Luoyang 471012，China）

During overhaul in 2015,Sinopec Luoyang Company made energy-saving reconstruction to the catalytic cracking unit, added 3 groups of 3.5 MPa steam superheating coilers,made modification to the feedstock oil heat exchange process,added feedstock oil and diesel heat exchange process,and made recovery to the 0.3 MPa exhaust steam generated by 2-machine steam turbine.After reconstruction and modification,the heat of the unit has been effectively used and the profit has been increased by 8, 556,000 Yuan.

catalytic cracking;energy saving;reconstruction;steam

TE624.41

B

1671-4962（2017）01-0070-03

2016-11-01

赵娟，女，助理工程师，硕士，2011年毕业于北京化工大学化学工程与工艺专业，现从事催化裂化生产操作工作。