催化裂化裝置節能技術改造

徐剛林 謝新春 劉克友（中國石化金陵石化分公司）

引言

中石化金陵石化分公司（以下簡稱金陵）1.3 M t/a催化裂化裝置是1974年5月建成投產的Ⅳ型催化裂化裝置，以直餾減壓蠟油為原料，年加工能力120×104t。到2013年已運行53個周期，期間歷經多次技術改造。2000年裝置由蠟油催化改為渣油催化，將外提升管改為內提升管，出口設旋流式快分（V Q S）；新增可調式外取熱器；再生器下方增加前置燒焦罐；U 型管改斜管輸送；采用高效汽提，反應油氣管線由熱壁改為冷壁；油漿系統改產中壓蒸汽。2006年裝置反再系統進行了M IP 技術改造，提升管改為外提升管，改造后年加工能力為1.3M t。

2013年是金陵1.3M t/a催化裂化裝置連續運行的第四年，隨著裝置長周期運行，問題逐步暴露，裝置能耗增加明顯。為降低裝置能耗成本，利用2013年大檢修機會，針對裝置存在的實際問題，結合裝置自身特點，實施了一些節能降耗技術改造項目，節能效果顯著。

1 裝置現狀

1.1 余熱鍋爐運行情況

金陵1.3M t/a催化裂化裝置余熱鍋爐，采用美國D ELT A 鍋爐技術，由撫順石油機械廠制造，包括過熱飽和中壓蒸汽的過熱段、產生飽和中壓蒸汽的蒸發段以及加熱汽包給水的省煤器三個部分。該余熱鍋爐2001年安裝投產使用，到2013年已運行12年，由于裝置自身原料油性質的變化，再加上余熱鍋爐本身設計參數、結構也存在一些問題，雖經多次檢修和改造，在運行中仍存在一些問題：

1）過熱蒸汽溫度偏低。原設計裝置外取熱汽包、油漿蒸發器汽包和余熱鍋爐蒸發器汽包產生的飽和蒸汽均至余熱鍋爐的過熱器進行過熱，過熱蒸汽參數為3.82M Pa、434 ℃，而實際運行過程中，過熱蒸汽溫度只有400～410℃。

2）排煙溫度高。余熱鍋爐原設計排煙溫度為163℃，實際排煙溫度達到了206℃。

1.2 氣壓機用汽情況

金陵1.3M t/a催化裂化裝置氣壓機使用的中壓蒸汽是從全廠中壓蒸汽管網引入的，進汽管線長，溫降及壓降較大，做功效率較低，耗汽量大。

2012年金陵3.5 M t/a催化裂化裝置開工，每小時約有300t中壓蒸汽進系統管網，一旦該裝置操作大幅波動或緊急停工，將對中壓蒸汽系統產生很大的沖擊，為避免受其影響，需進行中壓蒸汽流程優化改造，建立裝置內中壓蒸汽系統。

1.3 中間重沸器在催化裂化裝置解吸塔上的應用

近年來，利用穩定汽油作為熱源，增設解吸塔中間重沸器，降低塔底再沸器熱負荷的節能技術改造越來越普遍。經調研，發現增設解吸塔中間重沸器后，解吸塔操作平穩，解吸效果未發生明顯變化，塔底重沸器負荷大幅降低，節能效果顯著。

金陵1.3M t/a催化裂化裝置解吸塔塔底重沸器用低壓蒸汽作為熱源，消耗量為10.0t/h，占裝置低壓蒸汽總消耗的33%，若能在解吸塔上增加中間重沸器，塔底重沸器蒸汽消耗量將大幅降低。

2 技術改造措施

2.1 余熱鍋爐擴容改造

裝置舊余熱鍋爐設計飽和蒸汽流量60.8t/h，實際進入過熱段的飽和蒸汽量達到68t/h，過熱能力明顯不足，從而造成過熱蒸汽溫度偏低；煙氣量設計值為136500m3/h（標況），實際進入余熱鍋爐的煙氣量為145 000m3/h（標況），煙氣量設計偏低，省煤器吸熱能力不足，從而造成排煙溫度高。為了提高余熱鍋爐效率，減少能源浪費，針對余熱鍋爐過熱能力不足、省煤器吸熱能力不足的問題，2013年裝置停工檢修期間由上海寧松熱能環境工程有限公司對該余熱鍋爐進行擴容改造。

表1 余熱鍋爐改造前后主要設計參數

從表1可以看出，設計上余熱鍋爐擴容改造后的主要變化是：

1）余熱鍋爐入口煙氣流量從136500m3/h提高至158000m3/h。

2）過熱飽和蒸汽的能力大幅提升，飽和蒸汽處理量從60.8t/h提高至83t/h。

2.2 中壓蒸汽流程優化

從裝置實際情況出發，以建立裝置內獨立的中壓蒸汽系統以及提高氣壓機用汽品質為目的，對中壓蒸汽系統進行優化改造（圖1）：

◇紅色虛線為新增中壓蒸汽管線；

◇在裝置過熱蒸汽進中壓蒸汽管網前加裝壓控閥組；

◇中壓蒸汽管網至氣壓機管線割除；

◇減溫減壓器異地更新改造；

圖1 中壓蒸汽系統改造示意圖

2.3 解吸塔中間重沸器的應用

通過核算，可使用裝置內144 ℃的穩定汽油作為解吸塔中間重沸器熱源，具體優化措施如下（圖2）：

◇中間重沸器從10層抽出，返回8層；

◇采用與脫乙烷油換熱后144 ℃的穩定汽油做中間重沸器熱源；

◇取消解吸塔熱進料流程，割除穩定汽油與凝縮油換熱流程（圖中紅色虛線框中部分）。

圖2 換熱流程優化示意圖

3 改造效果與效益

3.1 建立了裝置內獨立的中壓蒸汽系統

中壓蒸汽流程優化改造項目實施后，建立了裝置內獨立的中壓蒸汽系統，具體操作如下：

1）裝置開工初期，開中壓蒸汽壓控閥，倒引管網中壓蒸汽進入裝置，一路供氣壓機使用，一路進減溫減壓供裝置低壓蒸汽消耗。

2）正常生產情況下，通過中壓蒸汽壓控閥控制裝置內中壓蒸汽壓力，裝置中壓蒸汽一路供氣壓機用汽，一路經中壓蒸汽壓控閥進入中壓蒸汽管網。

3）當裝置內事故造成中壓蒸汽產量大幅下降甚至中斷時，開中壓蒸汽壓控閥，倒引管網中壓蒸汽；當中壓蒸汽管網故障造成管網中壓蒸汽壓力、溫度大幅波動時，通過調整中壓蒸汽壓控閥控制裝置內中壓蒸汽系統平穩。

3.2 提高了氣壓機用汽品質，減少了中壓蒸汽消耗

表2為改造后裝置中壓蒸汽相關主要參數變化情況，可以看出：

1）改造后，通過投用過熱段降溫水，控制過熱蒸汽溫度在420℃，解決了改造前過熱能力不足的問題。

2）改造后，余熱鍋爐排煙溫度從206℃降至了150℃，充分回收了煙氣中的熱量。

3）氣壓機用汽改用自產中壓蒸汽，入口蒸汽管線大幅縮短，溫降從30℃下降至25 ℃，壓降從0.4 M Pa下降至0.3M Pa。氣壓機進汽品質有了很大的改善，溫度從380℃上升至395 ℃，壓力從3.2 M Pa上升至3.4 M Pa，耗汽量從40.0t/h下降至38.0 t/h，節約中壓蒸汽2.0t/h。

表2 改造后裝置中壓蒸汽主要參數變化

3.3 降低了解吸塔底重沸器低壓蒸汽消耗

解吸塔中間重沸器投用后，節能效果明顯（表3）：

1）解吸塔底重沸器用汽量從10t/h下降至7.5t/h，節約低壓蒸汽2.5 t/h。

2）穩定汽油熱量被利用后，穩定汽油冷卻器循環水消耗量從100t/h下降至40t/h，節約循環水60t/h。

表3 解吸塔中間重沸器投用后節能效果

3.4 效益計算

實施改造后，裝置節約中壓蒸汽2.0t/h、低壓蒸汽2.5 t/h、循環水60t/h，其價格分別按145元/t、140元/t及0.1元/t計算，年開工8400h，年直接經濟效益542.6萬元；以處理能力1.3M t/a計算，裝置能耗下降了100.6M J/t。

4 結論

通過實施余熱鍋爐擴容改造、中壓蒸汽流程優化改造、增設解吸塔中間重沸器等節能改造項目后，裝置余熱鍋爐排煙溫度下降了56℃，充分回收了煙氣中的熱量；形成了裝置內獨立的中壓蒸汽系統，提高了抗外界干擾的能力，氣壓機用汽品質有了很大的改善，做功效率上升，中壓蒸汽消耗量下降了2.0t/h；解吸塔底重沸器負荷大幅下降，低壓蒸汽消耗降低了2.5 t/h，冷卻穩定汽油循環水用量減少了60t/h，裝置能耗下降了100.6M J/t，年直接經濟效益542.6萬元。