催化裂化裝置能耗因素分析及節(jié)能降耗措施

丁程兵 (安徽實華工程技術(shù)股份有限公司安慶分公司，安徽 安慶 246000)

0 引言

在煉油企業(yè)對原料進行二次加工的過程中，催化裂化裝置屬于非常重要的設(shè)備，該種類型設(shè)備在運行過程中的能耗相對較高，目前，原油的價格不斷提升，催化裂化所需要的原料數(shù)量也在逐漸提升，催化裂化裝置的節(jié)能問題成為了一項重要難題，這也會對煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生重要影響。事實上，對于我國的煉油企業(yè)而言，其能耗普遍相對較高，其中催化裂化裝置運行能耗可以達到煉油企業(yè)總體能耗的35%左右，如果催化裂化裝置的能耗無法降低，則整個煉油企業(yè)的能耗也將無法降低[1]。本次研究主要是根據(jù)催化裂化裝置的基本特點以及運行機理，對運行過程中的能耗影響因素進行深入分析，并提出合理的節(jié)能措施，通過多種節(jié)能措施共同應(yīng)用的方式，使得催化裂化裝置的能耗全面降低，實現(xiàn)煉油企業(yè)節(jié)能降耗的重要目標。

1 催化裂化裝置能耗影響因素分析

通過對我國某煉化企業(yè)中的催化裂化裝置多年的運行能耗進行分析發(fā)現(xiàn)，燒焦、水消耗、電消耗、蒸汽消耗、低溫?zé)彷敵鱿膶儆谠O(shè)備運行過程中的重要能耗來源，其中，燒焦消耗在能耗中的占比相對較高，如何降低燒焦消耗屬于一項重要問題。蒸汽輸出消耗屬于其能耗的第二大影響因素，在對原料進行催化裂化的過程中，由于原料相對較重，生焦率相對較高，焦炭將會在再生器中劇烈燃燒，然后釋放出大量的熱量，這部分熱量主要用于裂化反應(yīng)，但是仍然存在大量的剩余熱量，通過對裝置運行過程中的高溫余熱進行充分利用，可以產(chǎn)生大量的蒸汽，通過將蒸汽作為主要的介質(zhì)，可以對熱量進行回收，進而使得設(shè)備的熱能利用率得到提升，這是降低設(shè)備運行能耗的重要措施[2]。對于催化裝置而言，在其外圍配置有取熱器、余熱鍋爐以及油漿蒸發(fā)器，通過蒸汽的形式，還可以對催化劑、煙氣以及油漿的熱能進行合理的回收，通過提高蒸汽的回收率，并對過熱設(shè)施的熱量進行合理的回收，這是提高余熱鍋爐運行效率的重要措施，這對于節(jié)能降耗而言也具有重要意義。

蒸汽消耗在能耗中的占比也相對較高，催化裝置的蒸汽消耗主要存在于5個方面，分別是主風(fēng)機的蒸汽消耗、富氣壓縮機的蒸汽消耗、風(fēng)機輪盤冷卻的蒸汽消耗、工藝用蒸汽消耗、保溫伴熱蒸汽消耗。主風(fēng)機的蒸汽可以達到3.5 MPa，富氣壓縮機的蒸汽可以達到1.0 MPa，工藝用蒸汽可以達到1.0 MPa，其主要是在進料噴嘴、沉降器、分餾塔等位置處形成的蒸汽，保溫伴熱蒸汽屬于1.0 MPa的飽和蒸汽。通過逐漸提升主風(fēng)機和富氣壓縮機的運行效率，降低中低壓蒸汽的消耗，通過對工藝用蒸汽進行合理的優(yōu)化，可以使得設(shè)備運行能耗降低。

電能消耗屬于裝置消耗的重要組成部分，所謂的電能消耗主要指的是在機泵和空氣冷卻器運行的過程中產(chǎn)生的能量消耗，這部分能量消耗主要與用電設(shè)備的類型以及數(shù)量有關(guān)，同時，煙機回收效率也將會對電耗產(chǎn)生一定的影響[3]。對于水耗，盡管其占比相對較低，但是在采取節(jié)能措施的過程中，也必須對該方面的因素進行充分考慮。水耗主要包括除氧水、軟化水、循環(huán)水以及新鮮水等。除氧水主要存在于中壓蒸汽中，進行節(jié)省的難度相對較大，軟化水主要包括冷卻水和風(fēng)機用水，循環(huán)水主要是一種冷卻介質(zhì)，軟化水和循環(huán)水節(jié)能的難度相對較小。

高溫余熱也屬于催化裂化裝置運行過程中的重要能耗，對于催化裂化裝置而言，在運行的過程中將會產(chǎn)生大量的高溫余熱，這部分的溫度可以達到280 ℃左右，最高可以達到290 ℃左右，如果可以對這部分的高溫余熱進行充分利用，不但可以降低企業(yè)生產(chǎn)的能量損耗，還可以使用這部分高溫余熱進行生產(chǎn)作業(yè)，進而使得企業(yè)的經(jīng)濟效益全面提升。綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，生焦率、煙氣系統(tǒng)的能量回收率以及熱工系統(tǒng)屬于催化裂化裝置能耗的重要影響因素，需要對各部分的剩余能量進行合理的回收，對部分系統(tǒng)進行合理的優(yōu)化，對部分熱量進行合理的應(yīng)用，將會使得催化裂化裝置能耗大幅降低[4]。

2 催化裂化裝置節(jié)能措施研究

2.1 降低反應(yīng)生焦率

在使用催化裂化裝置開展原油煉化作業(yè)的過程中，可以采取降低焦炭生焦率的措施，對運行裝置的工藝參數(shù)進行合理的優(yōu)化，在進行設(shè)備操作的過程中，盡可能保障設(shè)備運行的平穩(wěn)性，對原料進行合理的優(yōu)選，盡可能使用優(yōu)質(zhì)的原料，在實際開展生產(chǎn)作業(yè)的過程中，可以向原料中添加一定量的試劑，對裝置中的生焦量進行合理的控制，事實上，如果生焦量相對較低，則中壓蒸汽的發(fā)汽量也將會降低，這對于催化裂化裝置的運行十分不利，設(shè)備運行過程中的各項指標都將會降低，因此，需要找到一個可以控制的平衡點，在對原料性質(zhì)進行調(diào)整的過程中，需要完全按照企業(yè)的規(guī)定進行，一般情況下，企業(yè)需要根據(jù)原油的基本性質(zhì)以及組分，對裝置中的劑油比進行合理的調(diào)節(jié)，并根據(jù)產(chǎn)品的基本情況，對設(shè)備的運行參數(shù)進行全面分析，以便對運行參數(shù)進行合理的調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)生焦率降低的目標[5]。

在壓縮機滿足運行條件的基本前提下，需要盡可能使用干氣提升的基本措施，以此降低焦炭帶來的環(huán)境污染問題，該種類型的措施還可以降低蒸汽的使用量。我國部分企業(yè)在對催化裂化裝置進行改進的過程中，會引入工業(yè)三廢處理的措施，經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展以及創(chuàng)新，在引入煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以對煙氣中的催化劑成分進行合理的回收，可以降低硫化物對環(huán)境產(chǎn)生的污染問題，尾氣引入WDS二級組合脫臭的工藝技術(shù)，可以降低硫化氫等惡臭物的形成量，整個脫臭過程相對較為清潔和環(huán)保，在對廢劑進行處理的過程中，處理環(huán)節(jié)工藝簡單，處理過程中并不會出現(xiàn)二次污染以及污染轉(zhuǎn)移等多種類型的問題，可以實現(xiàn)綠色節(jié)能環(huán)保的基本目標。

2.2 降低電能損耗

降低電耗也屬于煉化企業(yè)降低能耗的重要措施，在煉化企業(yè)日常生產(chǎn)作業(yè)開展的過程中，其電能損耗相對較高，也需要對催化裂化裝置進行合理的改進，在對雙動滑閥進行操作的過程中，其開度需要保持在1%左右，對再生煙氣的壓力能進行合理的回收。企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)的實際情況，了解風(fēng)的供應(yīng)情況，在風(fēng)里相對較為充足的前提下，可以停止使用增壓機，使用工業(yè)風(fēng)代替增壓機產(chǎn)生的風(fēng)，以此使得整體能耗降低，防止出現(xiàn)不必要的能耗浪費。事實上，通過對設(shè)備進行改造的方式進行節(jié)能降耗難度相對較高，企業(yè)還可以從管理的角度出發(fā)，采取合理的降耗措施。在這一方面，企業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)人員和管理人員首先需要建立節(jié)能降耗的思想觀念，并通過對該種思想觀念進行充分推廣的方式，使得所有工作人員具有一定的節(jié)能意識，在進行設(shè)備操作和工藝操作的過程中，從自身的角度出發(fā)，做好節(jié)能降耗工作。同時，企業(yè)需要定期組織相關(guān)專家，對催化裂化裝置運行過程中的能耗進行充分分析，了解各項能耗的主要來源，并制定合理的節(jié)能降耗措施，全面的貫徹落實，以此降低整個設(shè)備的運行能耗。對于催化裂化裝置運行過程中使用的循環(huán)水系統(tǒng)，也需要進行合理的改進，例如可以將富氣壓縮機的復(fù)水器出口循環(huán)水與工藝水冷器的循環(huán)水相互串聯(lián)，在流量相對較大且溫度相對較低的前提下，可以將富氣壓縮機復(fù)水器出口循環(huán)水輸入到各個循環(huán)水的管線中，通過實施該種類型的措施，可以降低循環(huán)水的單耗，其節(jié)能的消耗也相對較好。

2.3 優(yōu)化系統(tǒng)操作

在對催化裂化裝置進行操作的過程中，需要采取科學(xué)且合理的操作措施，對設(shè)備進行合理的使用，這不但可以達到節(jié)能降耗的目標，還可以降低設(shè)備運行出現(xiàn)故障問題的概率，通過對系統(tǒng)進行合理優(yōu)化的措施，降低蒸汽消耗。在氣壓機運行的過程中，需要對其入口位置處的溫度進行合理的控制，防止溫度的變化導(dǎo)致氣壓機運行負荷提升，在催化裂化裝置運行的過程中，也需要對汽輪機的運轉(zhuǎn)速度進行合理的控制，以此使得蒸汽使用量大幅降低，降低設(shè)備運行的能耗。在設(shè)備運行的過程中，需要對其運行參數(shù)進行合理的分析，合理的設(shè)定，以此保障設(shè)備運行的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)蒸汽吸入過度，因為蒸汽消耗過大能量損耗必然也會大幅提升。離心式壓縮機屬于催化裂化裝置中的重要組成部分，該種類型壓縮機的應(yīng)用范圍相對較廣，應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性也相對較強。但是在使用過程中將會產(chǎn)生大量的能耗，在對催化裂化裝置進行停車檢修的過程中，可以對該種類型的壓縮機進行更換。事實上，離心式壓縮機主要是以蒸汽作為其運行的重要動力，該種設(shè)備在運行的過程中每小時的蒸汽消耗量可以達到72 t，由于該種壓縮機在運行過程中的蒸汽消耗相對較高，在整個催化裂化裝置運行的過程中，壓縮機的運行可能會與其他裝置出現(xiàn)沖突問題，最終對生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生嚴重的影響。因此，在對催化裂化裝置進行停車檢修的過程中，可以使用電機帶動軸流式的壓縮機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓縮機，該種類型的壓縮機在運行的過程中并不需要消耗大量的蒸汽，同時，每分鐘可以為其他裝置的運行提供200 m3的動力風(fēng)，設(shè)備運行的工藝穩(wěn)定性相對較高，可以對整個催化裂化裝置進行產(chǎn)能升級。

2.4 充分利用高溫余熱

通過對催化裂化裝置的運行情況進行深入分析可以發(fā)現(xiàn)，其運行過程中還將會產(chǎn)生大量的高溫余熱，如果無法對這部分的高溫余熱進行合理的處理，企業(yè)的能耗必然會大幅降低，最終對企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生重要影響，針對該種類型的問題，需要強化催化裂化裝置的產(chǎn)汽量工作，在進行設(shè)備操作的過程中，需要保障取熱器和油漿蒸汽發(fā)生器之間處理良好的連接狀態(tài)，對余熱鍋爐的溫度進行嚴格的控制，在實際開展生產(chǎn)作業(yè)的過程中，需要全面降低裝置自身消耗的蒸汽量，通過對生產(chǎn)工藝進行合理區(qū)域優(yōu)化的方式，提高輸出蒸汽量。為了全面降低催化裂化裝置產(chǎn)生的能耗，對高溫余熱進行合理的利用，在保障產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響的基本前提下，對分餾塔進行合理的優(yōu)化，強化油漿系統(tǒng)的去熱量，強化汽包的產(chǎn)汽量，逐漸降低整個裝置的排煙溫度，對煙氣中的大多數(shù)能量進行合理的回收，引入其他多種類型的先進技術(shù)，將熱能進行二次利用，可以將熱能逐漸轉(zhuǎn)化為電能。另一方面，工作人員需要對排煙溫度進行合理的控制，保障其排煙溫度滿足要求，在排煙溫度相對較低的前提下，催化裂化裝置內(nèi)非常容易出現(xiàn)嚴重的腐蝕問題，通過對排煙溫度進行合理控制的方式，不但可以降低設(shè)備的運行能耗，還可以保障設(shè)備的運行安全。

2.5 裝置間熱聯(lián)合

在開展催化裂化作業(yè)的過程中，所使用的物料相對較多，在之前的生產(chǎn)作業(yè)過程中，物料主要是由罐區(qū)供給，上游裝置需要對物料進行全面的降溫處理，此時物料才能進入到罐區(qū)，下游在使用物料之前需要對其進行全面加熱處理，此時必然會出現(xiàn)熱量浪費現(xiàn)象。針對該種類型的問題，上游的物料可以不經(jīng)過罐區(qū)直接進入到下游設(shè)備中，以此達到節(jié)能降耗的目標。

3 結(jié)語

綜上所述，在煉油企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的過程中，催化裂化裝置運行所需要的能耗相對較高，降低其能耗是提高煉油企業(yè)經(jīng)濟效益的重要措施，因此，需要對該種裝置的能耗影響因素進行全面分析，從多個角度出發(fā)采取合理的措施，以此達到節(jié)能降耗的重要目標。