催化重整装置除氧器优化节能

宁丹，王永，陈生友(山东京博石油化工有限公司，山东 滨州 256500)

0 引言

催化重整技术是现代炼油和化工行业的支柱技术之一。催化重整装置是生产高辛烷值汽油、芳烃深加工、供应廉价氢气的重要装置，能适应市场需求，由生产燃油转型生产二甲苯[1]。京博石化催化重整锅炉供水系统采用的是旋膜式除氧器。其作用为防止热力设备及其管道腐蚀，必须除去溶解在锅炉给水中溶解氧及其它气体，以保证热力设备安全运行和较长的使用寿命。

1 重整反应基本原理

重整反应过程是一个复杂的化学反应过程，存在着多种化学反应。原料油分子在一定的操作条件下由于催化剂的作用，其分子结构发生改变，最大限度地促成芳烃的生成和烷烃异构化，达到制取芳烃或提高辛烷值的目的。在催化重整催化剂上发生的反应包括：直链烷烃异构化反应、烷烃的脱氢环化反应、烷烃的加氢裂化反应、六元环烷的脱氢反应、五元环烷的异构脱氢反应。除上述反应外，在重整催化剂上还发生脱烷基反应、歧化反应、烷基化反应以及缩聚生焦反应等。

2 除氧原理

热力除氧原理是亨利定律和道尔顿定律，对溶于水中各种气体，在一定的压力下，水的温度越高，溶解度越低。热力除氧就是利用蒸汽把给水加热到相应的压力下的饱和温度时，蒸汽分压力将接近于水面上全压力，溶于水中的各种气体的分压力接近于零，因此，水就不具有溶解气体的能力，溶于水中的气体就被析出，从而清除水中的氧和其他气体。

3 现状分析

催化重整装置中配带的余热锅炉系统有18 t/h的产汽，其中产汽所用的汽包水来源于除氧器的中压除氧水，而除氧器则依靠于20 t/h的热电除盐水通过1.0 MPa蒸汽进行除氧，因除盐水上水温度低，进除氧器前无换热设备，因此除氧过程中使用2 t/h的1.0 MPa蒸汽，能耗较大。

由于装置有30 t/h的冷凝水外送，且外送温度较高为100 ℃，外送过程中造成热源浪费，该项目基于利用外送冷凝水热源的前提下，计划直接利用冷凝水替代除盐水的方式，提高除氧器的上水温度，达到节省除盐水和1.0 MPa蒸汽的目的，为装置节能降耗。除氧器消耗情况表如表1所示。

表1 除氧器消耗情况表

3.1 水质与水量分析

冷凝水水质分析表如表2所示。从表2的数据可以看出，冷凝水的硬度、钙离子、氯离子都符合标准，而pH值、电导率和磷酸根离子可以通过加药泵注剂进行调整，因此可以将除氧器上水改为冷凝水，但为保证装置余热系统和汽轮机的平稳运行，需对冷凝水持续取样，监控水质，当水质变化不合格时应当将冷凝水改出，恢复除盐水。

表2 冷凝水水质分析表

冷凝水外送流量和除氧器上水量趋势图如图1所示。由图1的冷凝水外送量趋势可以看出，装置自开工稳定运行后，冷凝水外送冷持续且稳定在30 t/h，而除氧器上水需求量在15 ～22 t/h，冷凝水量完全可以满足除氧器上水量的需求。

图1 冷凝水外送流量和除氧器上水量趋势图

3.2 机泵分析

冷凝水泵设计参数如表3所示。

表3 冷凝水泵设计参数

由表3的机泵参数可以看出，冷凝水外送泵的工作压力、流量、介质、温度都符合冷凝水外送至除氧器的要求。

3.3 存在问题分析

将除氧器的上水改为冷凝水，仅仅在水质、水量、设备参数等方面符合基础要求，但对于除氧器的热负荷和成本核算、具体流程优化落实等方面并无具体的方案。通过PID图纸查询和现场流程的确认不难发现，装置无冷凝水外送至除氧器的流程，无法将除氧器上水改为冷凝水。

4 实施对策

对流程进行模拟优化，将E653冷凝水冷却器的高温冷凝水代替进除氧器的除盐水，其流程如图2所示。将E653冷凝水冷却器的高温冷凝水代替进除氧器的除盐水，除氧器负荷降低1 375 kW。除氧器只需使用自产的蒸汽1.7 t/h，低压蒸汽停用，减少2.2 t/h低压蒸汽。

图2 除氧器设计工艺流程图

将装置除盐水线通过带压开口技术增加预留口，并将除盐水线中间截断，同时在高温冷凝水外送线带压开口增加预留口，将高温冷凝水线和除盐水线相连，通过后段除盐水线将高温冷凝水送至除氧器。

首先对新加冷凝水管线进行水冲洗下，保证无机械杂质。检查流程，打通流程剩余一道手阀，执行双人作业，一人在冷凝水外送调节阀处，一人在新增冷凝水线限量手阀处，此人同时负责除盐水线的主切断阀的调整。稍开冷凝水手阀并入除盐水线的限量手阀至过量，同时缓慢关小冷凝水外送手阀(流量计处手阀)。在调整过程中及时观察好除氧器的上水流量和冷凝水外送流量的变化情况，当除盐水上水流量增大后，需及时进行逐步关小新增除盐水管线上的主切断阀DN150的阀门。按照以上步骤重复循环逐步调整，冷凝水的初步并入量为4～5 t/h，运行24 h后根据D609罐底水的指标进一步提高至8～9 t/h，再运行48 h后将冷凝水外送量提高至10 t/h。

5 结语

通过增加冷凝水进除氧器流程后，使用10 t/h冷凝水代替了原除盐水，并节省了1.0 MPa蒸汽的使用。实现了10 t/h除盐水和2 t/h的1.0 MPa蒸汽的节省，为公司节能降耗。