提高重油催化裂化裝置低溫位熱量的利用率

胡海蘭（蘭州石化公司研究院）

提高重油催化裂化裝置低溫位熱量的利用率

胡海蘭（蘭州石化公司研究院）

重油催化裂化裝置是石化企業的重點耗能裝置。為進一步提高重催裝置低溫位熱量的利用率，降低裝置能耗，對低溫熱水循環系統當前實際生產運行數據進行了評估計算，發現由于富氣壓縮機入口溫度的瓶頸，低溫熱水循環使用了循環水冷卻和蒸汽加熱，操作不合理，能效非常低。因此，依據模擬優化結果，進行300×104t/a重催聯合裝置優化低溫熱水系統試驗，以提高氣分裝置換熱水低溫位余熱的利用效率，降低蒸汽消耗。試驗結果表明，裝置能耗顯著降低。

重油催化裂化低溫熱水余熱利用優化節能

根據實際生產情況，300×104t/a重催聯合裝置優化低溫熱水系統試驗于2009年12月23日至30日期間進行，主要達到下述目標：在不影響氣分裝置產品質量的前提下，通過降低換熱水進氣分裝置溫度2℃，減少E513加熱蒸汽用量，確定換熱水溫度降低后能否滿足換熱器熱負荷需要；關小E503、E505、E506副線閥（開度），以提高氣分裝置換熱水低溫位余熱的使用效率；減少板框換熱器E212循環水用量。

1 概述

40×104t/a氣體分餾裝置是300×104t/a重油催化裂化裝置聯合配套裝置，以氣體精制裝置脫硫后的液態烴原料為主，設計年加工規模為40×104t，年加工時數為8000 h。40×104t/a氣體分餾裝置采用七塔精餾工藝技術，比傳統六塔多了一個脫異丁烷塔，進一步把異丁烷和異丁烯分開。所需熱源主要以300×104t/a重油催化裂化裝置輸出的低溫熱水為主，以1.0 MPa蒸汽通過換熱水加熱器E-513輔助加熱至給定溫度，合理地與300×104t/a重油催化裂化裝置進行了熱聯合。

2 試驗方案

為確保本次試驗順利進行，車間確定了詳細試驗方案。

1）試驗開始前，由分廠生產調度協調，確保試驗期間裝置加工量能維持在54 t/h，操作條件平穩。

2）試驗前，平穩換熱水進裝置流量FI5137在850～880 t/h。

3）制定詳細的操作條件數據收集表格，試驗開始前一天（12月22日）組織對40×104t/a氣體分餾裝置進行空白數據的收集，作為試驗的對比基礎。

4）將換熱水進裝置溫度TIC5111由133℃降至132℃，調整C501進料預熱器、各塔底重沸器殼程出口管溫度控制以及E503、E505、E506副線，控制C501進料溫度、各塔底溫度在工藝要求范圍；同時根據換熱水返罐溫度變化調整E212循環冷卻水用量，確保催化換熱水溫度在試驗前后保持一致。收集相關操作條件數據，考察降溫后的初步效果。

5）繼續將換熱水進裝置溫度TIC5111由132℃降至131℃，調整C501進料預熱器、各塔底重沸器殼程出口管溫度控制以及E503、E505、E506副線，控制C501進料溫度、各塔底溫度在工藝要求范圍；同時根據換熱水返罐溫度變化調整E212循環冷卻水用量，確保催化換熱水溫度在試驗前后保持一致。收集相關操作條件數據，考察降溫后最終的試驗結果。

6）制定詳細的氣分裝置質量分析測試計劃，加強氣分崗位操作監控。當出現因試驗調整造成裝置質量波動時，應立即恢復至試驗前的操作條件，確保產品質量合格。

3 試驗過程

40×104t/a氣分裝置換熱水溫度調整試驗于2009年12月23日開始進行。整個試驗分兩個階段：

在20例眶內容物剜除病例中，大于61歲的患者有11例，以眼瞼惡性腫瘤為主要病因。在大于40歲的患者中結膜惡性黑色素瘤占第1位。2例5歲以下患者均因視網膜母細胞瘤眶內侵犯而行眶內容物剜除術。病理結果分析見表3。

第一階段：TIC5111給定值降至132℃，觀察相關操作條件變化情況，平穩操作4天。

第二階段：12月27日將TIC5111給定值降至131℃，觀察相關操作條件變化情況，平穩操作3天，確定換熱水溫度是否滿足塔底重沸器熱負荷需要。整個試驗共7天。

4 試驗數據統計與分析

4.1主要操作條件

根據對試驗期間數據的收集整理，以試驗開始前23日13∶00—15∶00數據為基準，保持試驗前后C501進料量FC5101、催化換熱水溫度T5183A、換熱水返D208溫度T3406基本一致的前提下，確定29日1：00—3：00數據為試驗后結果較為準確。23日13：00蒸汽耗量30.7 t，29日1：00 26.9 t，每小時蒸汽節約量為3.8 t（表1）。

試驗期間，根據換熱水返D208溫度變化，及時調整板框換熱器E212/1～8循環水用量，以確保試驗過程中催化換熱水溫度T5183A基本一致。由于E212/1～6循環水用量現場不具備在線測量條件，因此只對E212/7.8循環水用量進行了在線測量（表2）。由表2可以看出，E212/7.8循環水用量明顯下降。由于在線測量受多方面因素影響，精度有限，因此，測得的循環水流量只能作為參考，在經濟效益分析上忽略不計。

表2 循環水流量隨時間的變化

4.2原料及產品分析

根據試驗情況，原料性質變化對試驗結果造成的影響可忽略（表3）。

表3 液態烴性質

表1 主要操作條件

表4 主要產品性質

4.3E513加熱蒸汽流量變化情況

圖1為試驗期間（23日—31日）E513加熱蒸汽流量F5136變化。由圖1可知，隨著換熱水進裝置溫度TIC5111的降低，E513加熱蒸汽流量呈現明顯的下降趨勢。試驗后期TIC5111降至131℃，相關操作條件控制較平穩，E513加熱蒸汽流量基本在20～28 t/h范圍內變化。

圖1 試驗期間E513加熱蒸汽流量變化情況

4.4脫丙烷塔底重沸器熱負荷變化情況

圖2中上趨勢為脫丙烷塔底溫度變化，下趨勢為塔底溫度控制閥閥位變化。從圖2可以看出，試驗期間，隨著換熱水進裝置溫度的逐步降低，塔底溫度控制閥明顯開大，閥位由試驗前的61%增大到試驗后的70%。試驗期間，脫丙烷塔底溫度能較好地控制在110～112℃范圍內，未出現較大波動，確定換熱水溫度降至131℃完全能滿足脫丙烷塔底重沸器熱負荷要求。由于在裝置內所有以換熱水為熱源的換熱器中，脫丙烷塔底重沸器所需換熱水溫位最高，因此，換熱水溫度降至131℃完全能滿足裝置所有塔底重沸器及C501進料預熱器熱負荷需要[1]。

圖2 試驗期間脫丙烷塔底重沸器熱負荷變化情況

4.5E503、E505、E506副線閥開度變化情況

圖3為E503、E505、E506副線閥開度變化及副線流量變化。從圖3可以看出，試驗前E503、E505、E506副線閥開度為9扣，降低換熱水進裝置溫度至131℃后，逐步關小E503、E505、E506副線閥，以提高E503、E505、E506換熱水低溫位余熱的使用效率。操作調整平穩后，E503、E505、E506副線閥開度維持在4扣。根據試驗期間截圖及數據記錄，副線閥換熱水流量由試驗前的170～180 t/h降至試驗后的130～140 t/h。

圖3 試驗期間E503、E505、E506副線閥開度及流量變化情況

5 綜合經濟效益分析

選取試驗期前23日13∶00蒸汽耗量30.7 t/h為基準，29日1∶00蒸汽耗量26.9 t/h為結果進行對比，基本經濟效益分析列于表5。試驗可降低裝置能耗（標煤）5.35 kg/t，每年為蘭州石化公司增加收入274.45萬元。

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.004

胡海蘭，高級工程師，2010年畢業于華東理工大學，從事能量優化技術研究工作，E-mail：cnhhl@163.com，地址：甘肅省蘭州市西固區清水街17號蘭州石化公司研究院，730060。