新建重整裝置的實際能耗與設計能耗對比分析

鄧 威 王浩靖 阮付軍

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽，471012)

1 前言

中國石化洛陽石化連續重整裝置設計規模為120萬噸/年，氫提濃裝置設計規模為8萬標立米/時，采用的是中國石化洛陽工程有限公司工藝技術，年開工時數：8400小時，裝置操作彈性為60%-110%。新建120萬噸/年連續重整裝置(以下簡稱為“2#重整裝置”)和8萬標立米/時氫提濃裝置(以下簡稱為“2#PSA裝置”)聯合布置。

2#重整裝置主要由預加氫、重整及再接觸、催化劑連續再生(1135kg/h)和公用工程四個部分組成，其生產的脫戊烷油作為2#芳烴抽提裝置的原料，重整產氫送至2#PSA裝置。以混合石腦油(包括直餾石腦油和加氫精制石腦油)、1#預加氫拔頭油及加氫裂化重石腦油為原料，主要生產富含芳烴的高辛烷值汽油(RON104)組分，并副產重整氫氣。該裝置采用國產超低壓連續重整成套技術(SLCR)和國產連續重整催化劑 PS-Ⅵ。

自2020年8月投料以來，截止2020年底，重整裝置累計運行131天，裝置累計能耗為84.88 kgeo/t，2021年累計運行31天，綜合能耗為89.84kgeo/t。

2 裝置設計和實際能耗情況

2.1 2#重整裝置的設計能耗

2#重整裝置設計能耗為97.49kcal/t。

由表1可以看出，連續重整裝置設計能耗為97.49kgeo/t，其中燃料氣能耗比例最大，占裝置總能耗的71.71%；其次是蒸汽能耗，中壓蒸汽用能占總能耗的37.7%，外送低壓蒸汽能耗為-21.38 kgeo/t ，其次是電能耗，占裝置總能耗的11.28%。

表1 連續重整處理裝置設計能耗及構成

2.2 2#重整裝置開工以來的實際能耗情況

2#重整裝置開工以來的能耗數據見表2。

表2 2020年2#重整裝置能耗數據

2020年2#連續重整裝置累計綜合能耗為84.88 kgeo/t，達到了裝置設計能耗的要求。

3 2#重整裝置能耗對比分析

3.1 2#重整裝置實際能耗與設計值對比分析

3.1.1 實際能耗與設計能耗對比

與設計值相比，連續重整裝置除除氧水、低壓蒸汽、中壓蒸汽和燃料能耗均低于設計值以外；電、除鹽水、循環水和凝結水能耗均高于設計值[1]。

3.1.2 對比分析

由表4可知，2#連續重整裝置動力消耗主要由燃料、電、蒸汽、除氧水、循環水和新鮮水凝結水組成。其中占能耗比例最大的是燃料氣，占總能耗的60.37%；其次是蒸汽，占總能耗的21.89%，其中中壓蒸汽占總能耗的42.08%，外送低壓蒸汽占總能耗的20.19%；然后是電耗，占總能耗的16.52%；燃料氣、蒸汽和電耗占總能耗的98.79%，其他僅占綜合能耗的1.21%[2]。

表3 2#重整裝置實際能耗與設計能耗對比

表4 2#連續重整裝置2020年實際能耗與設計值對比表

3.1.2.1 燃料氣

2#重整裝置燃料氣能耗設計值為69.92 kgeo/t，2020年燃料能耗為51.24 kgeo/t，較設計值低18.68 kgeo/t，其中每月的燃料氣耗量及重整處理量見圖1。

圖1 2#重整2020年燃料能耗與處理量的關系

由圖1可以看出：

(1)燃料氣能耗較設計降低較多，且燃料氣能耗與處理量基本呈正相關關系，處理量越大，燃料氣的耗量越大。

(2)2020年后三個月的燃料氣能耗都在45kgeo/t以上，其中11月較低的原因為：一方面處理量是最低的，僅105t/h左右；另一方面脫戊烷塔頂干氣在10月底由低壓瓦斯系統改入到燃料氣系統自用，燃料氣的消耗量減少近2t/h，但由于該股干氣中含有微量的無機氯，與燃料氣中的氨在低溫時易結成銨鹽堵塞加熱爐的阻火器，在11月末將該股干氣改入低壓瓦斯系統，因此12月份的燃料氣能耗較11月份有所增加。

(3)反應進出物料繞管換熱器E201自開工以來熱端溫差一直超標，設計溫差32℃，實際溫差達到48℃，隨著處理量的提高甚至更高，熱端溫差變得更高。按照2#重整裝置120t/h處理量核算如表5。

表5 E201偏離設計工況下數據還原表

若E201可達到設計的換熱效果，每小時節約瓦斯耗量為0.3t。

3.1.2.2 蒸汽能耗

2#重整裝置設計總蒸汽能耗為15.37kgeo/t，其中中壓蒸汽能耗為36.75kgeo/t，低壓蒸汽能耗為-21.38kgeo/t。

由圖2可知，2020年裝置蒸汽總能耗為18.58kgeo/t，比設計值高3.21 kgeo/t，其中中壓蒸汽能耗為35.72kgeo/t，比設計值低1.03kgeo/t；低壓蒸汽能耗為-17.14kgeo/t，比設計值低4.24 kgeo/t。

圖2 中壓和低壓蒸汽消耗對比

中壓蒸汽主要用戶為重整循環氫壓縮機C201和氫氣增壓機C202，其中C201為背壓式汽輪機，所產低壓蒸汽自用，多余部分外送至管網，氫氣增壓機C202為凝汽式汽輪機，產透平凝結水送至管網；另外重整汽包自產一部分中壓蒸汽自用。低壓蒸汽主要由C201汽輪機產生，其中C4/C5分離塔底再沸器E207，催化劑再生系統氫氣加熱器E306和氮氣加熱器E304，其他是儀表伴熱和部分服務站所用，多余蒸汽送至管網。

2020年中壓蒸汽的實際能耗與設計值相差不大，而低壓蒸汽比設計值多4.24kgeo/t。C201設計消耗中壓蒸汽50t/h，C202消耗38.5t/h，而目前C201消耗中壓蒸汽為35t/h左右，而C202耗蒸汽為39t/h左右，因此中壓蒸汽的實際能耗較設計能耗相差不大，主要是C201目前消耗蒸汽量較低所致，同時產生的低壓蒸汽相應減少15t/h左右，因此低壓蒸汽的實際能耗比設計值低。

3.1.2.3 電耗

2#重整裝置設計用電能耗為11 kgeo/t。2020年能耗為14.02 kgeo/t，比設計值高3.02 kgeo/t。

圖3 2#重整裝置電耗情況

占電比例較大的設備，其中壓縮機C101、C301用電比例最大，占裝置總用電量的31.71%，其次是再生系統5臺電加熱器共占總電量的24.54%，高壓泵P101、P105、P501的用電量也較高，占總用量的12.59%，5臺鼓引風機用電量占總用電量的5.61%，其余32臺電機共占25.55%。

3.1.2.4 水能耗

水耗量主要包括除氧水、除鹽水和循環水。除鹽水的能耗與設計值偏差不大，在此不做分析。

由圖4可看出，目前除鹽水和循環水的能耗都高于設計值，除氧水的能耗低于設計值。其中，11月份水的能耗是最高的，原因是11月份的加工量是最低的，因此水的單耗是最大的，導致11月份水的能耗高于10月份和12月份。

圖4 2#重整裝置水能耗情況

循環水耗量一直較設計值偏大的原因為：循環水的設計壓力為0.5MPa，而2#重整裝置邊界的循環水上水壓力僅0.25MPa，遠低于設計值，因此2#重整裝置循環水的耗量一直高于設計值。

4 優化措施

4.1 工藝優化

(1)日常操作中根據環境溫度及時調整各空冷變頻器，并根據各水冷后溫度及時調整上水量，優化用電和用水消耗。

(2)對外送介質溫度盡量卡邊控制，盡量減少空冷降溫，循環水根據外送溫度及時調整，優化用電和節約用水。

(3)在脫戊烷塔頂干氣后增上脫氯罐，經脫氯后的干氣進入燃料氣管網自用，平均可減少燃料氣消耗2t/h，裝置能耗約降低10kgeo/t[3]。

4.2 設備優化

(1)日常操作中及時調整加熱爐火嘴的燃燒情況，保證加熱爐氧含量和排煙溫度在控制范圍內，保證加熱爐高效燃燒。

(2)氫氣增壓機C202的乏氣系統，根據環境情況和工藝狀況及時調整空冷風機的開停，優化用電消耗。

(3)根據壓縮機廠家指導，逐步優化氫氣增壓機各防喘振閥開度，降低中壓蒸汽消耗。

(4)關閉備用機組氮氣填料密封氣，節約氮氣消耗。

5 結論

煉油石化新建重整裝置運行近半年后，綜合能耗雖然較設計值低10 kgeo/t左右，但通過從占能耗比重較大的燃料氣、蒸汽、電及水等四個方面對實際能耗與設計能耗對比分析，發現部分數據與設計值存在一定差距，提出了下一步的優化措施，實施后裝置能耗可降至78kgeo/t，達到同類裝置中上游水平。