丁程兵 (安徽实华工程技术股份有限公司安庆分公司,安徽 安庆 246000)
在炼油企业对原料进行二次加工的过程中,催化裂化装置属于非常重要的设备,该种类型设备在运行过程中的能耗相对较高,目前,原油的价格不断提升,催化裂化所需要的原料数量也在逐渐提升,催化裂化装置的节能问题成为了一项重要难题,这也会对炼油企业的经济效益产生重要影响。事实上,对于我国的炼油企业而言,其能耗普遍相对较高,其中催化裂化装置运行能耗可以达到炼油企业总体能耗的35%左右,如果催化裂化装置的能耗无法降低,则整个炼油企业的能耗也将无法降低[1]。本次研究主要是根据催化裂化装置的基本特点以及运行机理,对运行过程中的能耗影响因素进行深入分析,并提出合理的节能措施,通过多种节能措施共同应用的方式,使得催化裂化装置的能耗全面降低,实现炼油企业节能降耗的重要目标。
通过对我国某炼化企业中的催化裂化装置多年的运行能耗进行分析发现,烧焦、水消耗、电消耗、蒸汽消耗、低温热输出消耗属于设备运行过程中的重要能耗来源,其中,烧焦消耗在能耗中的占比相对较高,如何降低烧焦消耗属于一项重要问题。蒸汽输出消耗属于其能耗的第二大影响因素,在对原料进行催化裂化的过程中,由于原料相对较重,生焦率相对较高,焦炭将会在再生器中剧烈燃烧,然后释放出大量的热量,这部分热量主要用于裂化反应,但是仍然存在大量的剩余热量,通过对装置运行过程中的高温余热进行充分利用,可以产生大量的蒸汽,通过将蒸汽作为主要的介质,可以对热量进行回收,进而使得设备的热能利用率得到提升,这是降低设备运行能耗的重要措施[2]。对于催化装置而言,在其外围配置有取热器、余热锅炉以及油浆蒸发器,通过蒸汽的形式,还可以对催化剂、烟气以及油浆的热能进行合理的回收,通过提高蒸汽的回收率,并对过热设施的热量进行合理的回收,这是提高余热锅炉运行效率的重要措施,这对于节能降耗而言也具有重要意义。
蒸汽消耗在能耗中的占比也相对较高,催化装置的蒸汽消耗主要存在于5个方面,分别是主风机的蒸汽消耗、富气压缩机的蒸汽消耗、风机轮盘冷却的蒸汽消耗、工艺用蒸汽消耗、保温伴热蒸汽消耗。主风机的蒸汽可以达到3.5 MPa,富气压缩机的蒸汽可以达到1.0 MPa,工艺用蒸汽可以达到1.0 MPa,其主要是在进料喷嘴、沉降器、分馏塔等位置处形成的蒸汽,保温伴热蒸汽属于1.0 MPa的饱和蒸汽。通过逐渐提升主风机和富气压缩机的运行效率,降低中低压蒸汽的消耗,通过对工艺用蒸汽进行合理的优化,可以使得设备运行能耗降低。
电能消耗属于装置消耗的重要组成部分,所谓的电能消耗主要指的是在机泵和空气冷却器运行的过程中产生的能量消耗,这部分能量消耗主要与用电设备的类型以及数量有关,同时,烟机回收效率也将会对电耗产生一定的影响[3]。对于水耗,尽管其占比相对较低,但是在采取节能措施的过程中,也必须对该方面的因素进行充分考虑。水耗主要包括除氧水、软化水、循环水以及新鲜水等。除氧水主要存在于中压蒸汽中,进行节省的难度相对较大,软化水主要包括冷却水和风机用水,循环水主要是一种冷却介质,软化水和循环水节能的难度相对较小。
高温余热也属于催化裂化装置运行过程中的重要能耗,对于催化裂化装置而言,在运行的过程中将会产生大量的高温余热,这部分的温度可以达到280 ℃左右,最高可以达到290 ℃左右,如果可以对这部分的高温余热进行充分利用,不但可以降低企业生产的能量损耗,还可以使用这部分高温余热进行生产作业,进而使得企业的经济效益全面提升。综合分析可以发现,生焦率、烟气系统的能量回收率以及热工系统属于催化裂化装置能耗的重要影响因素,需要对各部分的剩余能量进行合理的回收,对部分系统进行合理的优化,对部分热量进行合理的应用,将会使得催化裂化装置能耗大幅降低[4]。
在使用催化裂化装置开展原油炼化作业的过程中,可以采取降低焦炭生焦率的措施,对运行装置的工艺参数进行合理的优化,在进行设备操作的过程中,尽可能保障设备运行的平稳性,对原料进行合理的优选,尽可能使用优质的原料,在实际开展生产作业的过程中,可以向原料中添加一定量的试剂,对装置中的生焦量进行合理的控制,事实上,如果生焦量相对较低,则中压蒸汽的发汽量也将会降低,这对于催化裂化装置的运行十分不利,设备运行过程中的各项指标都将会降低,因此,需要找到一个可以控制的平衡点,在对原料性质进行调整的过程中,需要完全按照企业的规定进行,一般情况下,企业需要根据原油的基本性质以及组分,对装置中的剂油比进行合理的调节,并根据产品的基本情况,对设备的运行参数进行全面分析,以便对运行参数进行合理的调节,最终实现生焦率降低的目标[5]。
在压缩机满足运行条件的基本前提下,需要尽可能使用干气提升的基本措施,以此降低焦炭带来的环境污染问题,该种类型的措施还可以降低蒸汽的使用量。我国部分企业在对催化裂化装置进行改进的过程中,会引入工业三废处理的措施,经过多年的技术发展以及创新,在引入烟气脱硫脱硝工艺技术的基础上,可以对烟气中的催化剂成分进行合理的回收,可以降低硫化物对环境产生的污染问题,尾气引入WDS二级组合脱臭的工艺技术,可以降低硫化氢等恶臭物的形成量,整个脱臭过程相对较为清洁和环保,在对废剂进行处理的过程中,处理环节工艺简单,处理过程中并不会出现二次污染以及污染转移等多种类型的问题,可以实现绿色节能环保的基本目标。
降低电耗也属于炼化企业降低能耗的重要措施,在炼化企业日常生产作业开展的过程中,其电能损耗相对较高,也需要对催化裂化装置进行合理的改进,在对双动滑阀进行操作的过程中,其开度需要保持在1%左右,对再生烟气的压力能进行合理的回收。企业需要根据生产作业的实际情况,了解风的供应情况,在风里相对较为充足的前提下,可以停止使用增压机,使用工业风代替增压机产生的风,以此使得整体能耗降低,防止出现不必要的能耗浪费。事实上,通过对设备进行改造的方式进行节能降耗难度相对较高,企业还可以从管理的角度出发,采取合理的降耗措施。在这一方面,企业中的领导人员和管理人员首先需要建立节能降耗的思想观念,并通过对该种思想观念进行充分推广的方式,使得所有工作人员具有一定的节能意识,在进行设备操作和工艺操作的过程中,从自身的角度出发,做好节能降耗工作。同时,企业需要定期组织相关专家,对催化裂化装置运行过程中的能耗进行充分分析,了解各项能耗的主要来源,并制定合理的节能降耗措施,全面的贯彻落实,以此降低整个设备的运行能耗。对于催化裂化装置运行过程中使用的循环水系统,也需要进行合理的改进,例如可以将富气压缩机的复水器出口循环水与工艺水冷器的循环水相互串联,在流量相对较大且温度相对较低的前提下,可以将富气压缩机复水器出口循环水输入到各个循环水的管线中,通过实施该种类型的措施,可以降低循环水的单耗,其节能的消耗也相对较好。
在对催化裂化装置进行操作的过程中,需要采取科学且合理的操作措施,对设备进行合理的使用,这不但可以达到节能降耗的目标,还可以降低设备运行出现故障问题的概率,通过对系统进行合理优化的措施,降低蒸汽消耗。在气压机运行的过程中,需要对其入口位置处的温度进行合理的控制,防止温度的变化导致气压机运行负荷提升,在催化裂化装置运行的过程中,也需要对汽轮机的运转速度进行合理的控制,以此使得蒸汽使用量大幅降低,降低设备运行的能耗。在设备运行的过程中,需要对其运行参数进行合理的分析,合理的设定,以此保障设备运行的稳定性,避免出现蒸汽吸入过度,因为蒸汽消耗过大能量损耗必然也会大幅提升。离心式压缩机属于催化裂化装置中的重要组成部分,该种类型压缩机的应用范围相对较广,应用过程中的稳定性也相对较强。但是在使用过程中将会产生大量的能耗,在对催化裂化装置进行停车检修的过程中,可以对该种类型的压缩机进行更换。事实上,离心式压缩机主要是以蒸汽作为其运行的重要动力,该种设备在运行的过程中每小时的蒸汽消耗量可以达到72 t,由于该种压缩机在运行过程中的蒸汽消耗相对较高,在整个催化裂化装置运行的过程中,压缩机的运行可能会与其他装置出现冲突问题,最终对生产作业产生严重的影响。因此,在对催化裂化装置进行停车检修的过程中,可以使用电机带动轴流式的压缩机代替传统的压缩机,该种类型的压缩机在运行的过程中并不需要消耗大量的蒸汽,同时,每分钟可以为其他装置的运行提供200 m3的动力风,设备运行的工艺稳定性相对较高,可以对整个催化裂化装置进行产能升级。
通过对催化裂化装置的运行情况进行深入分析可以发现,其运行过程中还将会产生大量的高温余热,如果无法对这部分的高温余热进行合理的处理,企业的能耗必然会大幅降低,最终对企业的经济效益产生重要影响,针对该种类型的问题,需要强化催化裂化装置的产汽量工作,在进行设备操作的过程中,需要保障取热器和油浆蒸汽发生器之间处理良好的连接状态,对余热锅炉的温度进行严格的控制,在实际开展生产作业的过程中,需要全面降低装置自身消耗的蒸汽量,通过对生产工艺进行合理区域优化的方式,提高输出蒸汽量。为了全面降低催化裂化装置产生的能耗,对高温余热进行合理的利用,在保障产品的质量不受影响的基本前提下,对分馏塔进行合理的优化,强化油浆系统的去热量,强化汽包的产汽量,逐渐降低整个装置的排烟温度,对烟气中的大多数能量进行合理的回收,引入其他多种类型的先进技术,将热能进行二次利用,可以将热能逐渐转化为电能。另一方面,工作人员需要对排烟温度进行合理的控制,保障其排烟温度满足要求,在排烟温度相对较低的前提下,催化裂化装置内非常容易出现严重的腐蚀问题,通过对排烟温度进行合理控制的方式,不但可以降低设备的运行能耗,还可以保障设备的运行安全。
在开展催化裂化作业的过程中,所使用的物料相对较多,在之前的生产作业过程中,物料主要是由罐区供给,上游装置需要对物料进行全面的降温处理,此时物料才能进入到罐区,下游在使用物料之前需要对其进行全面加热处理,此时必然会出现热量浪费现象。针对该种类型的问题,上游的物料可以不经过罐区直接进入到下游设备中,以此达到节能降耗的目标。
综上所述,在炼油企业生产作业的过程中,催化裂化装置运行所需要的能耗相对较高,降低其能耗是提高炼油企业经济效益的重要措施,因此,需要对该种装置的能耗影响因素进行全面分析,从多个角度出发采取合理的措施,以此达到节能降耗的重要目标。