催化装置流程优化及节能效果分析

宋洪举

中海石油中捷石化有限公司 河北黄骅 061101

催化装置设计加工流程对于装置的综合利用效率、经济效益都会产生较大的影响。为了进一步探讨催化装置流程优化与节能策略，现结合具体案例分析如下。

1 工况概述

本项目选择某石化有限公司，原材料为常压渣油，借助于同轴单器单段逆流再生来实现生产目标。为了进一步提升汽油质量，满足生产效益方面的要求，采取双提升管改造技术，该改造技术基于传统汽油改质提升技术，用于解决汽油烯烃含量较高、多产丙烯问题，同时也在客观上促进了辛烷值的提升。经过技术改造后，装置使用正常，产品质量达到设计标准与规范化要求，但是却出现能耗不降反升的问题，远高于预先设计值，此为研究背景。

2 催化装置流程优化与节能策略

催化装置流程优化之前需要明确具体的流程优化目标与优化内容，现分别探讨如下。

2.1 换热流程优化的主要内容

催化装置换热流程优化能够减轻工作负担，降低能源消耗水平，主要涉及到两个方面的优化内容，一是顶循一次做气分装置再沸器热源的选择以及二次MTBE 装置回收塔塔底再沸器热源的选择；二是循环油浆补热回流以及循环油浆一次加热常压装置换后的初底原油处理问题。

2.2 工艺物流换热流程改造策略

实施工艺物流换热流程改造，主要涉及到如下几个方面的改造策略：一是一中回流改造。该改造主要通过换热器来实现稳定塔、解吸塔的塔底再沸器热源温度控制问题，由于一中回流能够提供较高的热量，稳定塔与解吸塔的再沸器总热量都可以得到很好的满足，所以一中回流热量剩余部分可以得到很好的满足。在正常条件下，再沸器不会再次投用，所以禁止在不稳定的情况下就使用，需要提前进行测试，合格后方可投入。在改造过程中需要密切关注传热温差的变化问题，如温差较小，说明再沸器的运行状态良好，此时反塔温度也容易调节。实施设备选型时应尽可能适当增加选型的空间，这样有助于增加操作的弹性，避免出现误操作的事故发生。相比于改造前的流程，该改造过程中换热器被保留，但是实际的热负荷已经很小，功能也从基础换热转变为反塔温度保持，所以能耗显著降低；二是柴油的换热流程改造。柴油的换热流程主要包括换热器、原料油和富油的换热过程，整个换热流程结束后，产品会被降温到130℃，此时换热器当中添加热水，相比于原始流程，加热工艺物流的流程没有发生变化，原料的进料温度得到了很好的控制，所以节能效果突出；三是顶循改造。顶循改造主要通过新增脱丙烷塔底再沸器以及甲醇回收塔塔底再沸器的方式来实现，相比于传统生产流程，经过技术改造后的扬程得到了很好的调教，不但满足了顶循泵的实际使用要求，同时也解决了催化、气分的热量措施，整体节能降耗的效果明显；四是油浆系统改造。油浆的换热主要通过两个常用换热器以及一个原料二次换热设备来完成，初底原油的加热温度达到300℃，随后将其控制在203℃，此时反塔的温度为280℃左右。相比于原流程，油浆一次补热效率得到提升，同时热负荷控制良好，相比于之前节约标准燃料油30%以上，饱和气的热焓差达到2.19GJ/t。

2.3 节能改造策略

节能改造主要通过对催化裂化装置的低温余热换热流程实施技术改造来实现。在改造过程中，对来自气分装置的热水回水以及采暖水回水实施混合，随后经过新增板式换热器配合除盐水完成换热操作，将除盐水进行持续加热，达到43℃后再将热水自身温度控制到65℃，随后经过缓冲罐继续泵送到换热器当中予以换热，此时换热温度达到82℃，塔顶油气稳定控制在83℃，随后将热水分为三路进行流量划分，分别控制好各自的流量，经过换热器以及板式换热器后达到汽油稳定循环，顶循换热目标，热水加热到96℃后，柴油、汽油与顶循分别被冷却到相应的温度，模拟计算的过程可以得到K 值。对比传统改造手段，该改造手段可以确保低压蒸汽热水补热换热效果，热水经过升温后改造成果显著。

3 催化装置流程优化及节能效果分析评价与展望

催化装置流程优化与技术改造不但要兼顾现阶段的经济效益，还需要适应未来可拓展空间的客观需求，现分别从如下几个方面进行探讨。

3.1 生焦率

对生焦率进行控制也是催化装置流程改造的重心之一，在设计过程中需要特别分析到生焦率对于装置的能耗影响，如果是导致装置能耗较高的主要原因，可以通过对反应操作实施技术优化，解决汽油提升管反应进料温度等方式来降低生焦率的影响，也可以通过合理控制反应深度，添加合适催化剂的方式来予以解决，经过催化剂生焦率控制，进而为企业的节能减排工作提供良好的作用空间，同时也解决了设备寿命较短的问题，提升了投资回报率。

3.2 烟机发电

烟机发电过程中的能耗管理也是未来催化装置的重点，结合现阶段催化装置的改造前烟机发电能耗情况，实施技术改造，主要对进料配比、主风量、再生器压力等技术参数实施优化，进一步提升再生器的操作压力，降低双动滑阀的影响，结合生产情况对风量进行调整，进而达到提升烟气品质的效果。除此之外，还需要逐步向烟气旁路阀门进行推进，解决入口蝶阀的开合操作问题，避免由于蝶阀限流影响到节能减排的效果。特别针对主风机的机组耗电问题，必要时需要对相关组件进行集体更换，以此来提升整体的生产效益。

3.3 溶剂再生

溶剂再生可以通过改善胺液的浓度来实现，能够显著提升硫化氢的吸收水平，从而更快速的达到降低循环量的目标。除此之外，针对胺液再生重沸器进行加热处理，也能够达到蒸汽用量控制的目标。现阶段国外应用较为广泛的催化装置浓度设置为40%以上，如果能够将其控制到30%，再提升到45%，这样就可以有效降低溶剂循环量。除此之外，投用溶剂对于过滤净化系统也具有不少作用，可以达到提升清洁度的效果，有助于减轻塔盘堵塞的几率，从而取得良好的经济效益与生产效果。

3.4 机泵节能

机泵节能主要包括三个方面的内容，一是做好变频器的更换，通过更新变频器，可以选择到更适应机泵需求的设备，部分装置能够长时间运行且不处于满负荷状态，实际的流量低于机泵的额定要求是关键，否则就需要对其进行节流调整，解决变频调节的问题才能够确保变频节电的整体效果；二是需要采取叶轮切削的模式，根据机泵运行的情况做好合理配置，结合天气变化的情况作出必要的调整，如排查流量变化不大、出口阀限量严重，则应该采取机泵叶轮切削处理的方式来减轻能耗要求，进一步采取必要的技术措施来提升节能效果；三是采取错峰用电管理模式。错峰用电需要在不影响整体安全的条件下进行，临时性的用电主要安排在低峰时间，能够有效降低运行负荷，同时也可以采取错峰用电的模式来缓解企业经营成本，从而取得良好的经济效益。

3.5 蒸汽伴热改水

催化装置出现能耗较高问题往往与冬季的管线伴热消耗有关，需要做好技术改造工作，避免跑冒滴漏的不良影响，可以进一步减轻维护成本与压力。

3.6 保温修复

针对催化装置的内部管线特征，做好高温管线的布置与管理，对于机泵上存在的保温层脱落、阀门保温不到位问题，也可以选择优质保温材料，进一步对管网的保温体系进行完善，加强系统维修管理水平，从而消除滴漏带来的影响，提升整体稳定性。

4 结语

综上所述，催化装置实施流程优化与节能改造后，可以显著降低热负荷水平，进而减轻能耗压力，取得良好的经济效益与生产效益。特别是低温热利用改造后，装置生产过程中产生的大量废热都得到了很好的应用，同时解决了高能低用的问题，取得显著的经济效益。在实施催化装置技术改造时，要考虑到原有流程的技术现状，实施技术改造则需要确保整体的流程稳定，避免出现改造成本过高、投资过大问题，以降低改造周期为目标原则，确保节能效果，重点解决未来节能趋势并提供拓展空间，为推动行业的稳定快速发展做出积极的贡献。