催化裂化装置工艺技术节能改造

催化裂化装置工艺技术节能改造

张正,孙海强

大庆炼化公司炼油生产一部催化作业区 黑龙江省大庆市163000

摘要：催化裂化设备是炼油厂的主要二次处理设备，在石油工业中起着举足轻重的作用。但由于催化裂化设备是一个高效的设备，同时也是一个能源消耗的主要来源。为降低炼油企业的生产成本，本文从以下几方面着手：优化工艺设备、优化原料、实施低碳差作业等措施，降低 FCC的焦炭产量；采用机泵、空冷器加装变频调速装置，以减少能耗；通过增加富气压气机的进口压力，对外部取热器进行优化，以增加冷凝水的利用率，减少蒸气消耗量；加强与常压、柴油加氢等设备之间的热结合，提高其低温出力。

关键词：催化裂化装置；工艺技术；节能改造

引言

在石油价格持续上涨的今天，为了节约能源、减少能源消耗，是目前各国炼厂都在努力实现的目标。在这样的大环境下，我国陆续出台了节能技术措施，不断减少了 FCC的能源消耗，为企业降本增效、节能减排做出了巨大的贡献。FCC能源的主要特征是：输入能量多、温度低、蒸汽消耗大、分散、可再生能源多。根据催化裂化装置能源利用的特点，提出了有针对性的节能减排措施，既要减少生产成本，又要尽量减少能源消耗。

一、存在的主要问题

第一，锅炉容量受限，运行压降大。由于余热锅炉的过热能力有限，一些中压饱和蒸汽由于不能过热而被压进低压蒸汽系统；废热锅炉的烟气温度较高，在220摄氏度左右，能耗较低，能耗较大。废热锅炉炉壁有破裂的漏烟，省煤器有露点腐蚀，有能源损耗和安全隐患。由于当时工艺条件所限，该废热锅炉的工作压降在3.5 kPa左右（通常为2 kPa)，工作压降较大，从而使烟气压能的回收效率下降。

第二，废热锅炉的进水口水封罐和辅助燃烧室的压力损失较大。废热锅炉进口烟道水封水箱及副燃烧室的设计工作已经进行了12年，由于工艺条件所限，原有烟道水封水箱的实际工作压力下降达到3 kPa左右，从而导致烟机焓降降低，从而对烟气能的回收产生不利影响。副燃烧室的正常工作压力损失高达6 kPa左右，造成了主风机的能量消耗。

二、降低催化裂化反应过程中的焦炭产率

（一）工艺设备应用

第一，选择高品质的原料油的喷头。利用高效的原料油喷雾喷头，可以提高原料油的雾化作用，使得原料油的雾化速度快，死区少，从而减少了生焦率。通过对进料质量的6%-8%的严格控制，实现了颗粒尺寸的均匀性和平均粒度的降低，在 FCC生产中降低了干气、焦炭的产量，增加了轻油的产量，降低了反应体系的结焦。

第二，改进了提升管的出口快速分系统。按设备寿命，定期对沉降机中的竖管进行粗旋、顶旋转，增加油气、催化剂的分离速率，最大限度地缩短油品在沉降机中的滞留时间、降低二次反应、抑制轻油的再次分解。尽量实现“三快”，即：快速分离，快速汽提，快速输出。

（二）原料优化工艺

第一，合理的回炼率是可控的。由于采用了油浆全回炼工艺，因此，浆液的裂解能力明显低于新鲜物料，而其焦炭特性则是新鲜物料的2-4倍，因此必须对回炼率进行严格控制。在同样的焦炭产量条件下，提高了设备的原料处理能力，减少了能源消耗，提高了产品的产率[1]。

第二，根据工艺负载对预提升介质的性能进行了优化。为了满足提高管道速度、缩短反应时间、降低产物二次裂化、降低煤气、焦炭的产量，在处理负荷较低（小于400 t/d）的情况下，通过采用蒸汽、干气混合物作为提升介质，可以有效地降低高温催化剂的温度，从而降低压力机的压力。预卷机的速度可以控制在3-4m/s。

第三，提高了汽提效果，合理地选取了汽提量。提高汽提蒸气的数量可以保证汽提效果，从而提高流速，并能促进催化剂的返混，降低焦炭的产生。沉淀池的液面由待滑阀自动控制，由上至下按1:1:4的比例进行汽提。

第四，投用提升管终止剂。在提升管内上部注入终结剂，不仅可以增加液油比，而且可以在开始阶段起效时，起到提料口作用，并能有效地降低沉降头上的凝结焦。

第五，对喷头的进给模式进行了优化。根据实际生产负荷较低的情况，提出了通过改变进料位置来缩短油气滞留时间、降低二次反应的方法。采用原料和回炼油的混合进料，可以增加原料的加热温度，降低物料的粘度，并改善喷头的雾化作用，从而减少结焦。

三、降低电耗

电力是催化裂化设备中的一个关键能源，为了保证设备的正常使用，必须对电力消耗量进行合理的控制。定期对裂化装置进行检查，进行设备检修，保证设备完好，并对回热器顶部的旋流器进行维护，以保证其在良好的工作条件下，避免裂纹的产生。在某一特定的旋流器操作过程中，其工作效率直接影响到 FCC的工作效率，当分离塔内积尘较多时，不但会导致组件损坏，而且会导致能耗过高。因此，为了保证设备的稳定运转，需要定期进行清洗和保养。至于烟机的回收功能，需要通过调节主风机出口到烟机的进口压力来提高其工作效率，从而提高其回收率[2]。

四、加强装置间热联合

随着炼厂技术水平的逐步提高，设备维修质量的提高，对各装置进行热联是必要的。通过增加设备的热联合程度，可以减少设备的能量消耗，减少整个工厂的能量消耗。设备间的热联要与整个炼厂的整体优化和上下游设备的整合。常压精馏设备是催化裂化设备的主要原料，若将其作为分离设备，则需将其冷却至50-85℃，然后由催化裂化设备将其加热至约200摄氏度，然后送入竖管中进行反应，如此反复的加热冷却方式，必然会导致能源的损耗。常压与催化裂化装置的热联合主要有：在常压设备进行热交换后，将渣油以200℃左右的高温直接送入催化裂化装置，然后通过催化裂化装置内的油浆，使之达到要求的温度。

结语

在我国石油化工行业的激烈竞争中，节能减排是我国工业政策和企业自身发展的必然要求。催化裂化设备的能源消耗因其在整个能源结构中占有很大的比重而备受关注。要根据原料、催化剂、公用工程配套、周边装置的能源特性等因素，制定相应的节能措施，以达到预期的效果。

作者简介： 张正 198704 大庆炼化公司生产一部催化作业区 邮编163000

参考文献：

[1] 王瑞,张杨,彭国峰,等. 催化裂化装置余热锅炉的节能技术改造[J]. 石化技术与应用,2015,33(4):336-340.

[2] 杨敬杰. 催化裂化装置节能技术改造[J]. 河南化工,2006,23(2):42-43.