煉油廠連續重整裝置節能降耗措施

陳鎮 孫光霽 王東東（中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司）

煉油廠連續重整裝置節能降耗措施

陳鎮 孫光霽 王東東（中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司）

連續重整裝置是煉油廠的重要加工環節，其強吸熱工藝反應條件決定了它是耗能大戶。因此，重整裝置的合理用能是降低煉化企業運行成本、提高經濟效益的關鍵點之一。介紹了近幾年對裝置采取的節能措施及取得的成果，為其他同類重整裝置的節能降耗提供借鑒。

連續重整；能耗；節能措施

連續重整是石油煉制的主要加工過程之一，由于重整反應的化學特性，其能耗在全廠總能耗中占有較大的比例；因此，在連續重整裝置開展用能優化研究具有重要的經濟、節能和環保意義。通過對連續重整裝置的能耗結構進行分析，總結了裝置已實施的節能措施，提出下一步將采取的節能技術措施，對進一步降低裝置能耗意義重大[1]。

1 裝置能耗現狀

公司連續重整裝置設計加工能力為60×104t/a，2005年建成投產，2011年進行擴能改造，由60×104t/a提高到80×104t/a。裝置主要由預加氫、重整及再接觸、催化劑連續再生三部分組成，采用美國UOP超低壓催化重整技術，UOP第三代CycleMax催化劑再生技術。

裝置自開工以來，由于公司石腦油資源有限，基本上處于低負荷運行狀態，負荷率只有66%～86%。裝置燃料氣消耗占比超過92%，電力消耗超過22%，余熱鍋爐發生的中壓蒸汽除供裝置汽輪機使用外還有少量盈余，因而對裝置總能耗的供獻值為負數，軟化水、循環水能耗占比相對較小（圖1）。裝置總能耗基本呈逐年下降的趨勢，2016年完成78.25kg/t（千克標油每噸），與設計能耗93.25kg/t相比，降幅達16.08%，達到歷史最好水平（圖2）。

圖1 裝置能耗介質消耗比例

圖2 2006—2016年裝置能耗變化情況

2 裝置實施的節能優化措施

為降低裝置能耗，近幾年圍繞原料優化、工藝優化、設備用能優化三方面開展節能降耗工作，相繼實施了重整進料優化、分餾塔操作優化、重整反應氫油比優化、先進控制系統APC投用、壓縮機無級調節改造、加熱爐改造等節能降耗措施，取得了一定成效。

2.1 原料優化

優化重整反應進料。根據國外的操作經驗，C6直鏈烷烴一般不作為重整原料的組分，因為其通過重整反應時芳烴選擇性低，對增加辛烷值的貢獻低，并且還率先裂解為液化氣和干氣，降低裝置液收[2]。通過調整預分餾塔的操作，提高重整進料油的初餾點，將重整進料油中C6直鏈烷烴含量由12%降至6%，在保持預加氫進料量不變的情況下，使重整進料量降低將近4 t/h，占總進料的6%，從而降低了重整部分的負荷，節約了燃料氣消耗。

2.2 工藝優化

2.2.1 分餾塔操作條件

在確保產品合格和分餾塔操作平穩的前提下，通過降低回流比及塔頂壓力，減少塔底再沸爐燃料氣消耗及塔項空冷、水冷的負荷[3]。調整了脫碳六塔的操作條件，回流量從30 t/h降到20 t/h，相應降低了塔底再沸爐的瓦斯消耗60 m3/h。

2.2.2 重整反應氫油比

催化重整反應要求有適宜的氫油比，在重整催化劑再生燒焦能力允許的前提下降低氫油比，可減少壓縮機動力消耗[4]。根據國內外同類裝置的經驗，結合本裝置的實際情況，在裝置催化劑再生系統的燒焦能力許可范圍內，將反應氫油比由2.0降至1.4。方案實施后，循環氫壓縮機轉速降低，汽輪機中壓蒸汽消耗量下降了1.5 t/h；同時，由于循環氫量的降低，加熱爐燃料氣消耗也相應減少。

2.2.3 采用先進控制系統，降低裝置能耗

根據裝置工藝特點和運行經驗，共設計開發了預加氫反應、重整反應以及分餾系統等3個相互獨立的控制器[5]。通過先控的平穩卡邊操作，在獲得同等產品辛烷值的條件下，裝置瓦斯收率由0.27%降為0.12%，平穩率由98.7%提高到99.6%，加熱爐燃料氣的消耗由8400 m3/h下降到8159 m3/h。

2.3 設備用能優化

2.3.1 壓縮機無級調節改造

受制于公司原料石腦油資源有限，裝置經常處于低負荷運轉狀態，為壓縮機進行變頻改造提供機會。氫氣增壓機為3臺往復式壓縮機，采用兩段式壓縮，通過級間返回控制閥控制系統壓力，返回閥的開度較大，造成無用功耗大[6]。對其中1臺K-202C增上HydroCOM無級氣量調節系統，在生產中保持1臺滿負荷，另一臺靠無級變速系統自動調節負荷。改造后不僅降低了壓縮機的實際功率，同時還避免了機組切換過程中大幅、快速升降壓對機組及系統壓力造成的沖擊，保證了下游用氫裝置的穩定。通過實際標定，在壓縮機80%負荷的工況下，電流由200 A下降到160 A，實現節電225×104kWh/a，創造經濟效益135萬元/a。

2.3.2 加熱爐技術改造

四合一爐余熱鍋爐。在2011年裝置擴容改造時，四合一加熱爐的余熱鍋爐沒有進行相應改造，在運行負荷增加25%的工況下，對流段受熱面積偏小，排煙溫度偏高達235℃，熱效率偏低僅為88%。在2016年對其進行改造，新增模塊化落地式省煤器和汽包，新增落地省煤器采用模塊化箱體結構，分成3個省煤器模塊，包括省煤器內部連接煙道、金屬膨脹節等，將對流室出口的291℃高溫煙氣引出，進入新增落地式省煤器進行余熱回收。

五合一爐水熱媒。五合一爐余熱回收系統采用熱管式空氣預熱器，因熱管式空氣預熱器運行年限較長，高溫端失效，加熱后的熱風溫度只有70℃左右，燃料氣消耗偏大。為降低燃料消耗，對熱管式空氣預熱器進行改造，改為組合式水熱媒空氣預熱器。它主要由高溫空氣預熱器和水熱媒空氣預熱器（低溫段）組成，并設置冷風旁路，通過旁路調節可有效避免低負荷工況下發生露點腐蝕的風險。

改造后，四合一爐排煙溫度由改造前235℃降低至125℃，加熱爐熱效率由88%提高到92.3%；余熱鍋爐中壓蒸汽發汽量增加3 t/h，增加效益360萬元/a。五合一爐排煙溫度從230℃降低至135℃左右，空氣預熱器出口溫度由70℃提升至203℃，節約燃料消耗0.2 t/h。

2.4 其他用能優化

2.4.1 循環水梯級利用

裝置共有往復式壓縮機7臺，離心式壓縮機1臺，循環水量使用約300 t/h，但上水、回水溫差僅有1℃左右，沒有得到充分利用。利用水夾點技術，對裝置循環水的運行方式進行優化改造，由原來并聯運行改為串聯運行，實現循環水的串級利用。改造后，裝置循環水量由改造前1200 t/h下降至730 t/h，節約循環水消耗約500 t/h。

2.4.2 增設乏汽回收裝置

重整裝置除氧器產生的乏汽量約在2～3 t/h，不僅造成能源浪費，還影響現場操作環境。對其進行改造，增加乏汽回收設施，利用系統來的軟化水來回收除氧器產生的乏汽，不再排入大氣，減少低品位能源的浪費。

3 結論

通過實施以上節能優化措施，連續重整裝置能耗由2011年的93.25 kg/t降至78.25 kg/t，取得了顯著的節能效果，為其他同類裝置開展節能降耗工作提供了借鑒。為進一步降低裝置能耗，下一步繼續在優化換熱流程、完善加熱爐附屬設施、優化加熱爐操作參數、機泵變頻改造等方面深入開展節能優化研究。

[1]謝洪波.連續重整裝置能耗現狀及其節能潛力分析[J].石油和化工節能，2009（2）：6-10.

[2]周小平.連續重整裝置壓縮機氣量調節系統節能改造[J].中外能源，2011（2）：107-110.

[3]秦永強.重整裝置的節能改造[J].煉油技術與工程，2003（8）：55-57.

[4]郭彥，龔燕，劉維康.催化重整裝置節能潛力研究[J].山東化工，2014（3）：147-149．

[5]袁春華，任建生.催化重整裝置擴能改造節能設計[J].石油與天然氣化工，2014（5）：483-486.

[6]袁淑華.連續重整裝置流程模擬及優化[J].中外能源，2010（8）：83-88.

2017-07-11

（編輯 張興平）

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.10.010

陳鎮，工程師，2011年畢業于遼寧石油化工大學（化學工藝專業），從事煉油廠的節能節水管理工作，E-mail：Jzchenz@petrochina.com.cn，地址：遼寧省錦州市古塔區重慶路二號，121001。