陳鎮(zhèn) 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(xù)重整裝置節(jié)能降耗措施

陳鎮(zhèn) 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(xù)重整裝置是煉油廠的重要加工環(huán)節(jié)，其強(qiáng)吸熱工藝反應(yīng)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(yè)運(yùn)行成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵點(diǎn)之一。介紹了近幾年對裝置采取的節(jié)能措施及取得的成果，為其他同類重整裝置的節(jié)能降耗提供借鑒。

連續(xù)重整；能耗；節(jié)能措施

連續(xù)重整是石油煉制的主要加工過程之一，由于重整反應(yīng)的化學(xué)特性，其能耗在全廠總能耗中占有較大的比例；因此，在連續(xù)重整裝置開展用能優(yōu)化研究具有重要的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能和環(huán)保意義。通過對連續(xù)重整裝置的能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，總結(jié)了裝置已實(shí)施的節(jié)能措施，提出下一步將采取的節(jié)能技術(shù)措施，對進(jìn)一步降低裝置能耗意義重大[1]。

1 裝置能耗現(xiàn)狀

公司連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)加工能力為60×104t/a，2005年建成投產(chǎn)，2011年進(jìn)行擴(kuò)能改造，由60×104t/a提高到80×104t/a。裝置主要由預(yù)加氫、重整及再接觸、催化劑連續(xù)再生三部分組成，采用美國UOP超低壓催化重整技術(shù)，UOP第三代CycleMax催化劑再生技術(shù)。

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(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)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(fā)生的中壓蒸汽除供裝置汽輪機(jī)使用外還有少量盈余，因而對裝置總能耗的供獻(xiàn)值為負(fù)數(shù)，軟化水、循環(huán)水能耗占比相對較?。▓D1）。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(biāo)油每噸），與設(shè)計(jì)能耗93.25kg/t相比，降幅達(dá)16.08%，達(dá)到歷史最好水平（圖2）。

圖1 裝置能耗介質(zhì)消耗比例

圖2 2006—2016年裝置能耗變化情況

2 裝置實(shí)施的節(jié)能優(yōu)化措施

為降低裝置能耗，近幾年圍繞原料優(yōu)化、工藝優(yōu)化、設(shè)備用能優(yōu)化三方面開展節(jié)能降耗工作，相繼實(shí)施了重整進(jìn)料優(yōu)化、分餾塔操作優(yōu)化、重整反應(yīng)氫油比優(yōu)化、先進(jìn)控制系統(tǒng)APC投用、壓縮機(jī)無級調(diào)節(jié)改造、加熱爐改造等節(jié)能降耗措施，取得了一定成效。

2.1 原料優(yōu)化

優(yōu)化重整反應(yīng)進(jìn)料。根據(jù)國外的操作經(jīng)驗(yàn)，C6直鏈烷烴一般不作為重整原料的組分，因?yàn)槠渫ㄟ^重整反應(yīng)時(shí)芳烴選擇性低，對增加辛烷值的貢獻(xiàn)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(diào)整預(yù)分餾塔的操作，提高重整進(jìn)料油的初餾點(diǎn)，將重整進(jìn)料油中C6直鏈烷烴含量由12%降至6%，在保持預(yù)加氫進(jìn)料量不變的情況下，使重整進(jìn)料量降低將近4 t/h，占總進(jìn)料的6%，從而降低了重整部分的負(fù)荷，節(jié)約了燃料氣消耗。

2.2 工藝優(yōu)化

2.2.1 分餾塔操作條件

在確保產(chǎn)品合格和分餾塔操作平穩(wěn)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(xiàng)空冷、水冷的負(fù)荷[3]。調(diào)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(yīng)降低了塔底再沸爐的瓦斯消耗60 m3/h。

2.2.2 重整反應(yīng)氫油比

催化重整反應(yīng)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(jī)動力消耗[4]。根據(jù)國內(nèi)外同類裝置的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本裝置的實(shí)際情況，在裝置催化劑再生系統(tǒng)的燒焦能力許可范圍內(nèi)，將反應(yīng)氫油比由2.0降至1.4。方案實(shí)施后，循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低，汽輪機(jī)中壓蒸汽消耗量下降了1.5 t/h；同時(shí)，由于循環(huán)氫量的降低，加熱爐燃料氣消耗也相應(yīng)減少。

2.2.3 采用先進(jìn)控制系統(tǒng)，降低裝置能耗

根據(jù)裝置工藝特點(diǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，共設(shè)計(jì)開發(fā)了預(yù)加氫反應(yīng)、重整反應(yīng)以及分餾系統(tǒng)等3個(gè)相互獨(dú)立的控制器[5]。通過先控的平穩(wěn)卡邊操作，在獲得同等產(chǎn)品辛烷值的條件下，裝置瓦斯收率由0.27%降為0.12%，平穩(wěn)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(shè)備用能優(yōu)化

2.3.1 壓縮機(jī)無級調(diào)節(jié)改造

受制于公司原料石腦油資源有限，裝置經(jīng)常處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，為壓縮機(jī)進(jìn)行變頻改造提供機(jī)會。氫氣增壓機(jī)為3臺往復(fù)式壓縮機(jī)，采用兩段式壓縮，通過級間返回控制閥控制系統(tǒng)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(diào)節(jié)系統(tǒng)，在生產(chǎn)中保持1臺滿負(fù)荷，另一臺靠無級變速系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)負(fù)荷。改造后不僅降低了壓縮機(jī)的實(shí)際功率，同時(shí)還避免了機(jī)組切換過程中大幅、快速升降壓對機(jī)組及系統(tǒng)壓力造成的沖擊，保證了下游用氫裝置的穩(wěn)定。通過實(shí)際標(biāo)定，在壓縮機(jī)80%負(fù)荷的工況下，電流由200 A下降到160 A，實(shí)現(xiàn)節(jié)電225×104kWh/a，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益135萬元/a。

2.3.2 加熱爐技術(shù)改造

四合一爐余熱鍋爐。在2011年裝置擴(kuò)容改造時(shí)，四合一加熱爐的余熱鍋爐沒有進(jìn)行相應(yīng)改造，在運(yùn)行負(fù)荷增加25%的工況下，對流段受熱面積偏小，排煙溫度偏高達(dá)235℃，熱效率偏低僅為88%。在2016年對其進(jìn)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(jié)構(gòu)，分成3個(gè)省煤器模塊，包括省煤器內(nèi)部連接煙道、金屬膨脹節(jié)等，將對流室出口的291℃高溫?zé)煔庖?，進(jìn)入新增落地式省煤器進(jìn)行余熱回收。

五合一爐水熱媒。五合一爐余熱回收系統(tǒng)采用熱管式空氣預(yù)熱器，因熱管式空氣預(yù)熱器運(yùn)行年限較長，高溫端失效，加熱后的熱風(fēng)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(yù)熱器進(jìn)行改造，改為組合式水熱媒空氣預(yù)熱器。它主要由高溫空氣預(yù)熱器和水熱媒空氣預(yù)熱器（低溫段）組成，并設(shè)置冷風(fēng)旁路，通過旁路調(diào)節(jié)可有效避免低負(fù)荷工況下發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

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(fā)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(yù)熱器出口溫度由70℃提升至203℃，節(jié)約燃料消耗0.2 t/h。

2.4 其他用能優(yōu)化

2.4.1 循環(huán)水梯級利用

裝置共有往復(fù)式壓縮機(jī)7臺，離心式壓縮機(jī)1臺，循環(huán)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(diǎn)技術(shù)，對裝置循環(huán)水的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化改造，由原來并聯(lián)運(yùn)行改為串聯(lián)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的串級利用。改造后，裝置循環(huán)水量由改造前1200 t/h下降至730 t/h，節(jié)約循環(huán)水消耗約500 t/h。

2.4.2 增設(shè)乏汽回收裝置

重整裝置除氧器產(chǎn)生的乏汽量約在2～3 t/h，不僅造成能源浪費(fèi)，還影響現(xiàn)場操作環(huán)境。對其進(jìn)行改造，增加乏汽回收設(shè)施，利用系統(tǒng)來的軟化水來回收除氧器產(chǎn)生的乏汽，不再排入大氣，減少低品位能源的浪費(fèi)。

3 結(jié)論

通過實(shí)施以上節(jié)能優(yōu)化措施，連續(xù)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(jié)能效果，為其他同類裝置開展節(jié)能降耗工作提供了借鑒。為進(jìn)一步降低裝置能耗，下一步繼續(xù)在優(yōu)化換熱流程、完善加熱爐附屬設(shè)施、優(yōu)化加熱爐操作參數(shù)、機(jī)泵變頻改造等方面深入開展節(jié)能優(yōu)化研究。

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

[2]周小平.連續(xù)重整裝置壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)能改造[J].中外能源，2011（2）：107-110.

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

[4]郭彥，龔燕，劉維康.催化重整裝置節(jié)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(kuò)能改造節(jié)能設(shè)計(jì)[J].石油與天然氣化工，2014（5）：483-486.

[6]袁淑華.連續(xù)重整裝置流程模擬及優(yōu)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(zhèn)，工程師，2011年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)（化學(xué)工藝專業(yè)），從事煉油廠的節(jié)能節(jié)水管理工作，E-mail：Jzchenz@petrochina.com.cn，地址：遼寧省錦州市古塔區(qū)重慶路二號，121001。