延迟焦化装置的能耗分析及节能措施

杨忠友 唐铭辰 李林（中国石油兰州石化公司炼油厂）

延迟焦化装置的能耗分析及节能措施

杨忠友 唐铭辰 李林（中国石油兰州石化公司炼油厂）

中国石油兰州石化公司炼油厂120×104t/a延迟焦化装置的能耗主要由燃料气、电、蒸汽、循环水和软化水组成，装置能耗中主要是燃料气的消耗，占73.68%。为降低能耗，近年来对延迟焦化装置采取了相应的节能措施，包括降低循环比、提高分馏塔底温度、加热炉外表面喷涂，以降低燃料气消耗；蒸汽伴热线改造，降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水处理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；减少高压水泵运行时间、优化空冷器操作，以降低电耗等。这些措施实施后，装置能耗从1083.9 M J/t下降至902.0 M J/t。

延迟焦化 能耗分析 节能措施 燃料气 蒸汽 水 电

延迟焦化工艺是一种应用广泛的重油/渣油加工技术，由于其技术简单、投资及操作费用低和经济效益好等特点，世界上85%以上的焦化处理装置都采用延迟焦化工艺[1]。随着延迟焦化工艺的迅速发展以及节能降耗日益受到重视，对延迟焦化装置进行能耗分析并采取有效的节能措施非常必要。通过对中国石油兰州石化公司炼油厂120×104t/a延迟焦化装置能耗结构进行分析，找到影响装置能耗的主要因素，并对装置采取节能措施。

1 延迟焦化装置能耗结构分析

兰州石化公司炼油厂120×104t/a延迟焦化装置由中国石化工程建设公司设计，装置采用“一炉两塔”的工艺路线，主要由焦化部分和分馏吸收部分组成。从表1可以看出，焦化装置能耗主要由燃料气、电、1.0MPa蒸汽、3.5 MPa蒸汽、循环水及软化水组成，装置能耗中主要是燃料气的消耗，占73.68%，其次是电、蒸汽和水的消耗，因此，降低燃料气、蒸汽和电的消耗是降低装置能耗的主要方向，降低水消耗不仅可以降低能耗，而且还减少了装置污水的排放。

表1 装置2006年标定能耗

2 节能措施

延迟焦化装置主要通过降低循环比、提高分馏塔底温度、加热炉外表面喷涂，以降低燃料气消耗；蒸汽伴热线改造、降低焦炭塔大、小吹汽量，以降低蒸汽消耗；冷焦污水处理回用、乏汽冷凝水回用、蒸汽冷凝水回用，以降低水消耗；减少高压水泵运行时间、优化空冷器操作，以降低电耗等。

2.1 降低燃料气消耗

2.1.1 降低循环比

装置循环比越大，循环油量就越大，加工量随之减小，加热炉负荷相应增大，使得燃料气单耗增加[2-4]，适当降低装置循环比可提高加工量，降低加热炉负荷，从而降低燃料气消耗。2009年，装置在2008年的基础上通过降低循环比，有效地降低了燃料气消耗，燃料气单耗下降1.87k g/t，按设计加工能力120×104t/a计算，每年可节约燃料气2244 t，装置2008年和2009年燃料气消耗对比见表2。

表2 装置2008年和2009年燃料气消耗对比

2.1.2 提高分馏塔底温度

焦化原料经换热后进入分馏塔底，与焦炭塔来的高温油气进行换热后去加热炉，分馏塔底温度越高，原料进加热炉的温度就越高，加热炉的负荷相应越小，从而可使加热炉的燃料气消耗下降，从表3可以看出，加热炉燃料气消耗随着分离塔底温度的升高而下降。装置放空系统的污油和甩油罐中焦炭塔预热时产生的凝析油，原来是回炼至分馏塔底，由于这部分污油温度降低，进入分馏塔底后使分馏塔底温度相对较低，从而使加热炉进料温度较低，加热炉的负荷增加，燃料气消耗增大。通过工艺优化，将这部分污油改为去焦炭塔塔顶作为急冷油，不直接进入分馏塔底。通过工艺优化后，分馏塔底温度提高了2℃左右，加热炉燃料气消耗相应减小。

表3 分馏塔底温度和加热炉燃料气消耗对比

2.1.3 加热炉外表面喷涂

焦化装置从2005年建成至2010年，加热炉运行了5年时间，由于密封不严及衬里逐渐耗损、炉墙龟裂，造成热效率逐渐下降，燃料消耗增加。针对这一现象，车间于2010年11月采用一种特殊的保温涂料对加热炉外表面涂料进行了喷涂，以减少炉壁散热损失，提高加热炉热效率。喷涂后加热炉外表面各方位温度显著下降（表4），东、南、西、北面温度分别下降了11.8℃、9.7℃、8.9℃、17.9℃，喷涂效果良好，加热炉热效率提高了1%左右。

表4 加热炉外表面喷涂前后温度对比情况

2.1.4 其他

由于加热炉的看火窗、转油线处以及火嘴等处存在漏风问题，使炉内漏风量过多，导致加热炉过剩空气系数较大，影响了加热炉的热效率，车间通过加强管理、及时堵漏等措施，减少了上述部位的漏风，使加热炉热效率在一定程度上得到了提高。

2.2 降低蒸汽消耗

2.2.1 蒸汽伴热线改造

将装置部分蒸汽伴热改为热水伴热，共改造7条蒸汽伴热线，包括消泡剂伴热、阻焦剂伴热、火炬分液罐脱水包伴热、焦化富气分液罐脱水包伴热、分馏塔顶油水分离器脱水包伴热、罐体（缓蚀剂罐、放空塔顶油水分离器、阻焦剂罐）伴热、冷切焦水提升泵新鲜水伴热。经改造后，每条线大约可节约蒸汽0.15 t/h，每年按投用伴热时间4200h计算，可节约蒸汽4536t。

2.2.2 降低焦炭塔大、小吹汽量

在焦炭塔冷焦过程中，为了得到较好的冷焦效果，小吹汽量控制在7t/h，大吹汽量控制在20t/h，通过一段时间运行情况分析，大、小吹汽量都过大。针对此情况，对焦炭塔吹汽量进行了调整，小吹汽从7t/h减小到5 t/h，大吹汽量从20t/h减小到18t/h。调整吹汽量后，油气携带焦粉量减小，改善了分馏塔底部结焦状况及分馏系统产品质量，节约了大量蒸汽，每天可节约蒸汽6t（按小吹汽1 h，大吹汽2h计算），全年生产按350d计算，每年可节约蒸汽2100t。

2.3 降低水消耗

2.3.1 冷焦污水处理回用

焦化装置在生产过程中每天需要焦池补充大量的新鲜水作为冷切焦水使用，同时在焦炭塔生焦完成后，在冷焦过程中产生的蒸汽、油气混合物经放空系统洗涤冷却后进入放空塔塔顶油水分离器，在分离器底部产生大量含油、COD和悬浮物较高的污水，不能直接进入焦池作为冷切焦水回用，在实际生产中排入含硫污水系统。为了利用这部分冷焦水，减少每天向焦池补充的新鲜水，通过技术改造，增加了冷焦污水处理系统。冷焦污水经处理后，其中污油得到了回收，污水回到焦池作为冷切焦水回用，不仅实现了含硫污水零排放，而且减少了向焦池补充的新鲜水，每年可回用污水54000t。

2.3.2 乏汽冷凝水回用

装置乏汽主要由往复泵及甩油冷却器运行产生和凝结水扩容器顶部产生，改造前产生的乏汽经冷却后排入工业污水系统，这部分冷凝液水质较好，直接排放造成了浪费，不利于装置的节能降耗。经技术改造，将乏汽改至利旧换热器与循环水换热，冷却后进入焦池作为冷切焦水回用，减少了向焦池补充的新鲜水量，每小时按4 t计算，全年生产按8400h计算，每年可节约新鲜水33600t。

2.3.3 蒸汽冷凝水回用

装置蒸汽冷凝水主要来自罐加热盘管、重油伴热等，自2005年6月开工后，蒸汽冷凝水排入工业污水井，蒸汽冷凝水水质优于软化水，没有得到有效利用。通过技术改造，利用新接管线将蒸汽冷凝水引至除氧器回收利用，不但降低了软化水用量，而且减少了外排污水量，每小时按0.5t计算，全年生产按8400h计算，每年可节约软化水4200t。

2.4 降低电耗

2.4.1 减少高压水泵运行时间

焦化装置用电设备主要有机泵、压缩机、空冷器等，耗电量较大的是压缩机、高压水泵及原料泵等。由于压缩机和原料泵都是连续运行，而高压水泵是间断使用，根据此特点，通过优化措施，减少高压水泵运行时间来进行节电。高压水泵运行时间受焦炭塔内焦炭的硬度、除焦速度及相关除焦设备的影响[5]，通过优化工艺参数，降低焦炭产率；根据原料性质、焦炭硬度及时调整加热炉出口温度；加强除焦操作员工技术培训，确保除焦速度；维护保养好除焦设备，避免设备故障，保证除焦顺利进行。通过这些优化措施，可减少高压水泵的运行时间，达到节电的效果。

2.4.2 优化空冷器操作

由于接触冷却塔顶空冷器只需在冷焦时启运，接触冷却塔顶空冷器在焦炭塔大吹汽后再开启，并根据塔顶压力及时调整空冷器运行台数；根据气温和操作参数的变化，及时调整装置分馏塔顶空冷器、分馏塔顶循空冷器、柴油空冷器、焦化富气空冷器及冷焦水空冷器的运行台数；利用装置检修及时清洗空冷器管束积灰，加强空冷器的运行管理等，也能达到节电的效果。

3 节能效果

节能措施实施前后装置能耗对比见表5。节能措施实施后，装置能耗逐年下降，单位原料能耗由2006年的1083.9M J/t下降到2010年的902.0M J/t，下降了181.9M J/t。

表5 能耗对比

4 结束语

兰州石化公司延迟焦化装置通过实施一系列的工艺技术和管理等节能措施，有效地降低了装置能耗，使装置能耗从1083.9M J/t下降至902.0M J/t，下降了181.9M J/t。装置节能方面还有潜力可挖，比如通过优化操作，增加汽包自产蒸汽量；优化装置换热流程，充分利用好低温位热源；加强与外装置之间的热联合；采用机泵变频调速技术；采用节能新工艺、新技术等，使装置能耗进一步降低。

[1]王雪松,袁志祥,尹鲁,等.延迟焦化工艺的技术进展[J].工业催化,2006,14（4）:22-25．

[2]简建超,郭守学,白连峰.不同循环比对延迟焦化装置运行的影响分析[J].炼油与化工,2010,21（3）:16-18．

[3]瞿滨,王建文,张立海.延迟焦化装置技术问答[M].北京:中国石化出版社,2007:15．

[4]瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京:中国石化出版社,2008:407．

[5]郑宗孝,姜伟.延迟焦化装置的能耗分析和节能措施[J].炼油技术与工程,2007,37（7）:42-45．

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.04.009

杨忠友，1992年毕业于兰州石油学校，工程师，从事炼油生产与管理工作，E-mail：zhanglzl@petrochina.com.cn，地址：甘肃省兰州市西固区兰州石化公司炼油厂生产技术科，730060。

2011-12-16）