催化裂化頂循油做氣分脫丙烷塔熱源節能技術改造

趙志飛

（中國石油華北石化分公司，河北任丘 062552）

催化裂化頂循油做氣分脫丙烷塔熱源節能技術改造

趙志飛

（中國石油華北石化分公司，河北任丘 062552）

分析了催化裂化裝置頂循油用于氣分裝置脫丙烷塔熱源可行性，介紹了氣分裝置脫丙烷塔新加再沸器流程改造情況，總結了技術改造應用效果。標定結果表明，催化裂化裝置頂循油做氣體裝置脫丙烷塔的重沸器熱源，替代原來重沸器加熱蒸汽，合理利用了催化裂化裝置的低溫熱，減少了催化裂化裝置的循環冷卻水用量，又大幅降低了氣體分離裝置加熱蒸汽量，取得了顯著的節能效果及經濟效益。

催化裂化；氣分；熱聯合；節能；改造

華北石化分公司30×104t/a氣體分餾裝置是由青島英派爾化學工程有限公司設計，主要處理催化裂化裝置脫硫后液化氣。裝置采用脫丙烷塔、脫乙烷塔、丙烯塔，三塔流程，脫乙烷塔、丙烯塔底采用低溫熱水為熱源，脫丙烷塔底設一臺重沸器，熱源為低壓蒸汽[1]。

160×104t/a重油催化裂化裝置由洛陽石油化工工程公司設計。裝置現有頂循流程是頂循油抽出后經泵送，先經E201與熱媒水進行換熱，再經E206與循環水換熱，冷卻至約80℃返回分餾塔。因裝置低溫熱富余太多，熱媒水沒有二級用戶使用，通過循環水取走熱量冷制熱媒水至65℃返回熱媒水系統[2]。

1 熱聯合項目改造可行性分析

熱聯合改造項目計劃將催化頂循油送至氣分裝置作為脫丙烷塔塔底熱源，用以替代1.0 MPa加熱蒸汽，自氣分裝置換熱完畢后的頂循油再返回至催化。催化頂循油運行流量310 t/h，其比熱按0.6 kcal/（kg·℃）計[3]，頂循油提供的熱負荷為：310×（130-110）×0.6×4.2×106/3 600=4 340 kW，設計脫丙烷塔加熱負荷為6 210 kW，頂循油可提供脫丙烷塔底大部分熱負荷，剩余熱負荷還需由1.0 MPa蒸汽提供。另外，對頂循循環泵的流量和揚程及頂循所經過的換熱器和管線阻力進行了核算，表明現有頂循泵無需更換即可滿足需要。脫丙烷塔塔底溫度約101℃，催化頂循油來氣分裝置前的溫度為130℃，具備足夠的傳熱推動力和可利用潛能[4]。

熱聯合項目計劃氣分脫丙烷塔底重沸器設置兩臺，其中一臺用催化頂循油作熱源，另一臺仍以1.0 MPa蒸汽作熱源，裝置正常生產時重沸器用催化頂循作為主要熱源，而以蒸汽為熱源的重沸器通入少量蒸汽始終處于熱備用狀態，當催化裝置生產有波動影響頂循正常操作時，能夠快速投用蒸汽為熱源的重沸器，可確保氣分裝置正常生產[5]。

2 熱聯合項目改造的內容

因改造環境空間局促，氣分脫丙烷塔底新增重沸器的型式為立式固定管板式，原重沸器及工藝流程保留。新增再沸器的管程介質為液化氣，殼程為催化頂循油，新增再沸器的管程進出口分別與原換熱器管程進出口相連。

催化頂循原流程不變，增加頂循油至氣分以及從氣分返回流程。自動控制部分，新增再沸器殼程頂循油進出流程上安裝熱電偶；為方便控制脫丙烷塔熱負荷和平穩頂循油流量以減少對催化裝置影響，在頂循油進新增再沸器前管線上安裝有三通閥，根據實際生產需要，調節進換熱器頂循油流量而不改變頂循油總流量（見圖1、表 1）。

表1 新增脫丙烷塔再沸器設備表

3 改造運行效果

熱聯合投用后，兩套裝置操作數據（見表2、表3）。

表2 催化裝置操作變化情況

從表2、表3可以看出，投用熱聯合后催化頂循返塔溫度，氣分脫丙烷塔底溫度均無大變化，催化及氣分裝置能夠滿足操作要求。

圖1 催化頂循油與氣分脫丙烷塔熱聯合流程圖（粗線為新加部分）

表3 氣分裝置操作變化情況

表4熱聯合效果分析數據

根據表4的數據，可以得出脫丙烷塔的總加熱負荷為：

熱聯合后，頂循油提供的熱負荷為：

頂循油能提供脫丙烷塔83.5%的部分熱負荷，剩余熱負荷仍由1.0 MPa蒸汽提供。

另外裝置熱聯合時，各裝置的波動會受彼此影響。例如熱聯合期間氣分裝置頂循油三通閥切除時，導致頂循流量較大波動（切換時達到356 t/h），頂循返塔溫度有所波動，波動原因是當氣分的頂循三通閥切除后，調節不及時，催化頂循泵出口壓降變低導致流量變大，最終引起頂循返塔溫度變化。

4 效益估算

4.1 能耗節約估算

熱聯合運行前，催化頂循油的低溫熱由熱媒水帶走再由循環水進行冷卻，氣分丙烷塔熱負荷全部由1.0 MPa蒸汽提供；熱聯合投用后頂循油的部分低溫熱代替氣分脫丙烷塔蒸汽提供熱負荷。

根據催化、氣分改造前后運行數據，可以得出熱聯合投用后公司全年降低能耗4 781 700 kgEo，折合4 781.7 t標油。（開工時數按8 400 h計，1.0 MPa蒸汽，循環水能耗折標分別按76和0.1計算[6]）：

4.2 經濟效益估算

項目的利潤主要來源于節省的循環水及1.0 MPa蒸汽使用量，項目實施后年效益合計1 181.3萬元：（開工時數按8 400 h計，1.0 MPa蒸汽按180元/噸計，凝結水按除氧水價格20元/噸計；循環水按0.44元/噸計）：

4.3 投資回報期

該項目建設投資為1 189萬元，年均節約費用為1 078.5萬元，投資回收期1.6年（含建設期0.5年）。

5 結論

（1）催化與氣分裝置熱聯合項目合理利用了催化裝置的頂循油低溫熱，減少了催化裝置的循環冷卻水用量，又大幅降低了氣分裝置丙烷塔的加熱蒸汽量，取得了顯著的節能效果及經濟效益。

（2）通過熱聯合技術改造優化了催化裝置操作，有利于催化裝置在夏季滿負荷生產時頂循溫度的進一步降低。

（3）熱聯合技術改造后裝置間相互影響程度增加，對裝置的平穩運行提出了更高要求。

［1］ Q/SY HS1012-2011.氣體分餾裝置操作規程［Z］.2011.

［2］ Q/SY HS1106-2011.第三催化裂化裝置操作規程［Z］.2011.

［3］ 陳文杰.催化裂化與氣體分離裝置間熱聯合技術改造［J］.工業技術，2007，35（3）：198-201.

［4］ 陶旭海.能量系統優化技術在催化裂化-氣體分餾熱聯合裝置節能改造的應用［J］.上海節能，2002，（5）：21-24.

［5］ 李永生，等.催化裂化裝置低溫熱回收技術應用［J］.河南化工，2007，24（9）：38-40.

［6］ GB/T50441-2007.石油化工設計能耗計算標準［S］.2008.

Technical reform for energy saving by top cycle oil of FCC as gas depropanizer heat source

ZHAO Zhifei
（PetroChina NorthChina Petrochemical Company，Renqiu Hebei 062552，China）

Analysis of the top cycle oil of FCC for gas separation depropanizator source feasibility,introduces the gas separation additional depropanizer reboiler process reform,summarizes the application effect of technological transformation.Calibration results show that top cycle oil of FCC as gas separation depropanizator source is reasonable.In this way，the low temperature heat from FCC is reasonably used，circulating cooling water for FCC is decreased,the amount of steam to be heated in gas separator is greatly reduced,resulting in obvious energy saving and economic results.

FCC；gas separator；heat combination；energy saving；reform

TE965

A

1673-5285（2017）07-0127-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.029

2017－05-31

趙志飛，男（1983-），工程師，2007年畢業于河北工業大學化學工程與工藝專業，工學學士，從事石油煉制技術管理和煉油環保技術研究工作，郵箱：hb_zzf@petrochina.com.cn。