催化裂化装置的节能探讨

胡久平

催化裂化装置的节能探讨

胡久平

（兰州石化职业技术学院， 甘肃 兰州 730060）

在能源类型多元化，减少碳排放的当今世界, 催化裂化装置的节能地位日益重要。余热回收主要以锅炉形式来实现。锅炉效率的高低对催化裂化装置能耗的影响很大。催化裂化装置是炼油厂的核心生产装置,其能耗水平影响全厂能耗。废热锅炉效率的高低对催化裂化装置能耗起决定性作用。本文就催化废热锅炉运行过程中出现的一些节能问题进行剖析。

催化裂化；废热锅炉；节能；省煤器；烟气

催化裂化装置是炼油厂的关键技术设备，其能耗高低对全厂能耗的影响显著。利用烟气余热发电和废热锅炉的节能的地位也就越来越重要。大型石化企业催化裂化装置设置了燃料型废热锅炉回收装置排出的高温烟气中的能量。催化裂化废热回收锅炉以回收烟气显热为主，对保护环境，同时承担产生饱和蒸汽和6.4 MPa、 425 ℃高压过热蒸汽的任务。锅炉产生的高压过热蒸汽可以用于发电[1]。

1 废热锅炉简述

1. 1 工艺简介

兰州石化炼油厂催化裂化装置处理能力为300万t/a，所用锅炉为四川锅炉制造工厂的C型废热锅炉。废热锅炉包括一个燃烧室，一个水保护段，一个过热的段，一个蒸发段和一个省煤器。省煤器的作用是提高给水温度，降低烟气温度，回收烟气热量，提高锅炉热效率。省煤器分为三级，布置于锅炉尾部，蛇形管结构，布置形式为管束水平、顺列布置，管束为光管，规格为Φ2×4.5。材质为20G，烟气横向冲刷。烟气从上向下通过省煤器受热面,与省煤器中水换热后排入尾部烟道,通过烟囱排出。

1.2 工艺过程

废热锅炉主要利用装置生产过程中产生的高温再生烟气（温度490~520 ℃，CO含量约3.3%~ 4.7%），烟气组成见表1，再燃烧一部分瓦斯，然后与汽、水进行换热，产出6.4 MPa，425 ℃的次高压过热蒸汽，除用于驱动汽轮机、富气还部分外送MS、LS蒸汽管网。该余热锅炉是与重油催化装置的外蒸发器（外取热器和油浆蒸发器汽包）组成的蒸汽共同发生系统，除本身自产6.4 MPa蒸汽外，同时向外蒸发器提供热水、过热外蒸发器产生的同参数饱和蒸汽。运行工艺参数见表1、2。

表1 烟气组成 y，%

表2 余热锅炉工艺参数

2 运行中出现的主要问题及原因分析

2.1 省煤器腐蚀泄漏

装置自开工以来，由于加工的原料油性质复杂，尤其硫含量偏高，使得烟气中的二氧化硫含量也偏高。烟气中二氧化硫含量见表3。

余热锅炉自2015年起平均不足半年就有腐蚀泄漏发生，不得不将锅炉切除将腐蚀损坏的部位进行更换维修。大大限制了余热锅炉效能的发挥，不但造成人力、物力资源的消耗，而且造成严重的热量浪费，影响装置效益。省煤器炉管腐蚀情况见表4。

表3 烟气中二氧化硫含量 mg /m3

表4 余热锅炉省煤器炉管腐蚀情况

催化裂化装置产生的高温烟气中，主要有氮气、二氧化碳、一氧化碳和水汽，也含有酸性腐蚀气体二氧化硫。烟气的一部分被氧化后的一氧化碳焚烧炉焚烧。在高温下，气体不会对金属造成腐蚀，但随着烟气温度的逐渐降低，烟气中会形成蒸汽。当烟气流量、烟气温度、省煤器管壁温度进一步降低，当降到酸性气体露点时，会冷凝将逐步向省煤器管壁，使其腐蚀。表面越不光滑（如焊缝）或杂质越多，腐蚀就越严重[2]。

当这些地方腐蚀，新的表面暴露，更容易腐蚀，坑越来越深，直到穿孔。水冷凝形成液滴，然后接触到金属表面，也会产生腐蚀。而从表1-2可以看出，锅炉排烟温度（265 ℃）远高于气相中酸与水结露的温度，所以这种情况对三套催化锅炉省煤器炉管产生腐蚀的可能性很小。但是在炉体和头之间没有密封，当烟道气体流经管束时，携带催化剂的少量烟道气体将不可避免地进入水箱。在炉膛内，催化剂易于被烟气所携带，催化剂被放置在组合箱的隔热材料上。

由于接头盒内壁温度相对较低，当烟气进入头部时，液体壁被凝聚成酸性液滴，内箱内壁暴露于露点腐蚀。

2.2 废气温度过高，废热锅炉效率低

锅炉烟气进入锅炉的实际温度是470 ℃，比设计值要低。虽然锅炉配备了声波吹灰器，但由于对管束进行了检修，加热面积相对较严重，这表明吹灰效果不理想，导致了较高的排气温度[3]。

3 改进方法

3.1 省煤器给水工艺的改进

省煤器可改为两组平行，与低温段采用新材料和钢（12Cr1MoV）低温腐蚀，剩下的是20G。省煤器饲料添加浮头式水-水换热器，省煤器出口与对热水采暖入口，由于水热换热器的管、壳程压力泄漏，几乎相同，但不能够长期有效运行，避免省煤器低温露点腐蚀。

3.2 种新型加煤器加装冲击波鼓风机

根据锅炉粉尘严重，原声波吹灰器效果不理想，与其他大型炼油厂余热锅炉吹灰器的用法，激波吹灰器吹效果更好，能有效地减少锅炉受热面灰尘的问题，保证了锅炉效率。两个激波发生器由14个吹灰层组成[4]。

3.3 助燃空气增设空气预热器

燃烧空气预热器加热到高于正常温度和再生烟气进入炉内混合，由于在燃料和空气的混合温度下高温空气温度的增加，物理化学燃料的燃烧过程能促进和加强，火焰和烟气温度高。烟气流速大，炉内干扰大，增加了烟气对流换热，大大强化了炉膛内的传热，提高了炉膛的传热能力。减少排烟损失，提高锅炉热效率。

3.4 对于腐蚀严重的问题对策

保持金属和管子的外表面、烟道清洁干燥，防止金属表面的外腐蚀。应加强水处理，尽可能地清除氧气，减少水中的氧气，酸或其他物质会对金属内壁造成腐蚀。

4 结论

省煤器泄漏严重，影响生产安全问题，经常需要把锅炉移走，极大地限制余热锅炉的利用效率，造成严重的废热流失，影响设备的使用效率。在催化裂化装置废热锅炉技术改进后，机组能耗降低，节能效果显著，经济效益良好。特别是在环境保护方面，它不仅减少了二氧化碳的排放，减少了大气污染，而且还能循环利用能源，节约资源，有效地提高资源利用效率。

［1］宋巍. 炼油化工节能技术发展趋势与现状浅述［J］. 工程与技术，2016，12：17-19.

［2］刘丽帅. 炼油化工节能技术研究［J］. 大科技，2016，16：23-27.

［3］李平辉. 化工节能减排技术(第二版)［M］. 北京：化学工业出版社，2016：67-91.

［4］中国化工节能技术协会. 中国石油和化工行业节能进展报告 ［M］. 化学工业出版社，2012：45-64.

Discussion on Energy Saving of Catalytic Cracking Unit

（Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Gansu Lanzhou 730060，China）

In today's world where energy types are diversified and carbon emissions are reduced, the energy saving status of catalytic cracking plants is becoming increasingly important. Waste heat recovery is mainly achieved in the form of boiler. The efficiency of the boiler has a great influence on the energy consumption of the catalytic cracking unit. The catalytic cracking unit is the core production facility of refinery, and its energy consumption level affects the whole plant energy consumption. The efficiency of waste heat boiler plays a decisive role in the energy consumption of catalytic cracking unit. In this paper, some problems of energy saving in the running process of catalytic waste heat boiler were analyzed.

catalytic cracking；waste heat boiler；energy saving；economizer；flue gas

TE 624

A

1004-0935（2017）09-0892-03

2017-07-27

胡久平（1958-），男，副教授，甘肃省兰州市人，2000 年毕业西北师范大学化学教育专业，研究方向：化工职业教育。