張凱

（中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司，新疆庫(kù)車 842000）

催化重整是石油煉制的主要加工過(guò)程之一，包含半再生重整和連續(xù)重整工藝。近年來(lái)隨著煉油規(guī)模的持續(xù)提升，國(guó)內(nèi)新投產(chǎn)的催化重整裝置多采用連續(xù)重整工藝，其主要產(chǎn)品為高辛烷值汽油調(diào)合組分（穩(wěn)定汽油），副產(chǎn)重整氫氣和液化石油氣等。連續(xù)重整裝置多采用美國(guó)UOP的連續(xù)重整專利技術(shù)和法國(guó)IFP的連續(xù)重整專利技術(shù)[1]，隨著國(guó)產(chǎn)連續(xù)重整工藝技術(shù)的不斷完善，并在洛陽(yáng)石化實(shí)現(xiàn)工業(yè)化成功應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有很多煉廠選擇具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超低壓連續(xù)重整工藝（SLCR）[2]。

1 裝置能耗概述

中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司60萬(wàn)t/a連續(xù)重整裝置采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超低壓連續(xù)重整工藝（SLCR），裝置主要包括石腦油加氫、重整及催化劑再生三大單元，能耗計(jì)算基準(zhǔn)為重整進(jìn)料69.96 t/h，設(shè)計(jì)能耗為113.77 kgEO/t，能耗偏高。其中預(yù)加氫部分能耗為30.58 kgEO/t，重整、再生部分的能耗為83.19 kgEO/t。連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)能耗明細(xì)見表1。

表1 連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)能耗明細(xì)

能耗偏高的主要原因?yàn)椋?/p>

1）該裝置C7+餾分作為重整進(jìn)料，拔頭率為34.95%，故預(yù)加氫規(guī)模比常規(guī)（即C6+餾分作為重整進(jìn)料）60萬(wàn)t/a連續(xù)重整對(duì)應(yīng)的預(yù)加氫規(guī)模明顯 增大。

2）在預(yù)加氫部分，石腦油分餾塔塔頂分出C6-餾分作為異構(gòu)化裝置進(jìn)料。為滿足異構(gòu)化裝置進(jìn)料要求（C7+體積分?jǐn)?shù)＜3.0%）及重整反應(yīng)進(jìn)料中C6-體積分?jǐn)?shù)＜0.5%的要求，該塔回流比設(shè)計(jì)為0.42（相對(duì)進(jìn)料），比常規(guī)回流比0.30（相對(duì)進(jìn)料）高。

3）重整氫出裝置壓力高，為2.55 MPa，較出裝置壓力為2.0 MPa的重整氫裝置能耗增加3.5 kgEO/t。

4）由于全廠蒸汽平衡的原因，重整循環(huán)氫壓縮機(jī)采用3.5 MPa凝氣透平的方式，較背壓透平的驅(qū)動(dòng)方式能耗增加5.51 kgEO/t。

連續(xù)重整裝置自2014年7月首次開車至今，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，裝置能耗居高不下。通過(guò)對(duì)裝置內(nèi)低溫余熱系統(tǒng)的分析，根據(jù)日常運(yùn)行情況，尋找裝置進(jìn)一步節(jié)能降耗點(diǎn)，為裝置高效、節(jié)能運(yùn)行，提供依據(jù)。

2 連續(xù)重整低溫余熱回收利用現(xiàn)狀分析

連續(xù)重整裝置原有工藝設(shè)計(jì)充分考慮了裝置節(jié)能，在很多方面已經(jīng)將低溫余熱進(jìn)行回收利用，具體表現(xiàn)如下。

2.1 重整四合一加熱爐對(duì)流段煙氣余熱發(fā)生3.5 MPa蒸汽

為回收重整加熱爐F201~F204的煙氣余熱和提高加熱爐燃燒效率，在重整四合一爐對(duì)流段設(shè)一套蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生的3.5 MPa蒸汽一部分供裝置內(nèi)部使用，包括重整循環(huán)氫壓縮機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)、重整穩(wěn)定塔T201塔底重沸器、再生循環(huán)干燥系統(tǒng)的加熱器等，多余的部分外送出裝置供入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，具體工藝流程見圖1。

圖1 連續(xù)重整裝置3.5 MPa蒸汽利用工藝流程

目前裝置3.5 MPa蒸汽外輸量為4 t/h，以重整進(jìn)料69.96 t/h為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，3.5 MPa蒸汽能耗折標(biāo)系數(shù)為88，根據(jù)計(jì)算，折合能耗可降低5 kgEO/t，節(jié)能效果明顯。

2.2 在重整凝結(jié)水出裝置處増?jiān)O(shè)凝結(jié)水換熱器

在重整凝結(jié)水出裝置處増?jiān)O(shè)凝結(jié)水換熱器E401，用于重整出裝置凝結(jié)水和公用工程作業(yè)部低溫?zé)崴M(jìn)行換熱，一方面解決冬季凝結(jié)水出裝置溫度偏高的問(wèn)題，緩解凝結(jié)水管網(wǎng)因水擊造成的泄漏現(xiàn)象，另一方面充分利用凝結(jié)水的低溫余熱來(lái)提高低溫?zé)崴疁囟?，増大低溫?zé)崴敵鰺崃?，進(jìn)一步降低裝置能耗。

目前裝置低溫?zé)崴髁?0 t/h，原始溫度58℃，經(jīng)過(guò)凝結(jié)水換熱器E401換熱后，溫度可達(dá)88℃，按熱量關(guān)系換算，折合降低裝置能耗為0.8 kgEO/t。

2.3 其他

裝置內(nèi)還有其他低溫余熱回收利用的工藝設(shè)計(jì)，例如預(yù)加氫圓筒爐采用煙氣余熱回收預(yù)熱系統(tǒng)，應(yīng)用熱供風(fēng)的方式，加熱爐熱效率可達(dá)92%，從而降低加熱爐燃料氣消耗，降低裝置能耗；在石腦油分餾塔頂增設(shè)換熱器與預(yù)加氫進(jìn)料換熱，利用石腦油分餾塔頂氣預(yù)熱預(yù)加氫進(jìn)料，回收塔頂氣低溫余熱，優(yōu)化換熱流程，提高預(yù)加氫進(jìn)料溫度，從而減少預(yù)加氫反應(yīng)加熱爐的燃料氣消耗等，均在原始設(shè)計(jì)階段給予了考慮，對(duì)裝置能耗降低發(fā)揮作用明顯。

3 連續(xù)重整系統(tǒng)用能分析

通過(guò)系統(tǒng)的用能分析發(fā)現(xiàn)，裝置還有較大節(jié)能潛力。裝置內(nèi)三個(gè)單元相對(duì)獨(dú)立，出于操作安全考慮，能量的使用和消耗在本單元獨(dú)立完成，但實(shí)際上三個(gè)單元在能量系統(tǒng)上密切關(guān)聯(lián)，三個(gè)單元之間一方面大量的低溫?zé)嵬ㄟ^(guò)空冷器排放到大氣中，另一方面又需要不斷地通過(guò)加熱爐大量補(bǔ)充高溫位的熱量，造成物料重復(fù)冷卻和加熱。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

3.1 重整反應(yīng)產(chǎn)物低溫?zé)峤?jīng)過(guò)空冷散失

連續(xù)重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷風(fēng)機(jī)A201負(fù)荷較大，特別是夏季，12臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)全開，還是難以保證冷后溫度，甚至還要在風(fēng)機(jī)下面增加噴淋設(shè)施。

此部分低溫?zé)崃客耆⑹У酱髿庵?，不但沒(méi)有得到有效利用，反而浪費(fèi)了大量電能。通過(guò)DCS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，空冷A201入口溫度全年平均值為114℃，如果將此部分低溫?zé)崃窟M(jìn)行回收利用，節(jié)約的電能比較可觀。

3.2 預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物先冷卻后又加熱

預(yù)加氫部分預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物空冷A101切斷了預(yù)加氫反應(yīng)部分和分餾部分的熱量關(guān)聯(lián)，預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)空冷A101冷卻后，液相作為汽提塔進(jìn)料，與分餾塔底換熱器和汽提塔進(jìn)料換熱器進(jìn)行換熱，經(jīng)加熱后進(jìn)塔。存在著物料先冷卻后加熱的過(guò)程，既增加汽提塔重沸爐的負(fù)荷，又浪費(fèi)預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物的熱量。

4 低溫余熱利用優(yōu)化工藝流程

4.1 增設(shè)空冷A201前換熱器

針對(duì)重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷負(fù)荷較大的問(wèn)題，可以在空冷A201前增加一臺(tái)換熱器，回收重整反應(yīng)產(chǎn)物的低溫余熱。此部分余熱可以和預(yù)加氫汽提塔進(jìn)料進(jìn)行換熱，具體的換熱流程見圖2。

由圖2可以看出，重整反應(yīng)產(chǎn)物的余熱和汽提塔進(jìn)料進(jìn)行換熱，可以提高T101、T102的進(jìn)料溫度，從而降低塔底重沸爐F102、F103負(fù)荷，減少一部分燃料氣消耗；同時(shí)經(jīng)過(guò)換熱后的重整反應(yīng)產(chǎn)物熱量減少，大大降低了重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷負(fù)荷，部分空冷風(fēng)機(jī)可以停用，進(jìn)而節(jié)省一部分電能；經(jīng)過(guò)E102換熱后的精制油溫度也會(huì)相應(yīng)增加，可以在一定程度上降低重整四合一爐F201負(fù)荷。

圖2 增設(shè)換熱器后的預(yù)加氫分餾部分工藝流程

4.2 增設(shè)空冷A101前氣液分離器

通過(guò)對(duì)預(yù)加氫單元工藝的研究分析發(fā)現(xiàn)，預(yù)加氫產(chǎn)物的氣相組分進(jìn)空冷A101即可，液相組分可以直接進(jìn)入后續(xù)分餾部分。借鑒加氫裂化裝置循環(huán)氫分離采用熱高分的流程[3]，可以考慮在空冷前設(shè)置一個(gè)氣液分離器，經(jīng)分離后氣相進(jìn)入空冷A101，液相進(jìn)入分餾部分，如此即可將原來(lái)被空冷帶走的熱量通過(guò)熱高分罐中的液相帶入分餾部分的塔器中，以降低汽提塔重沸爐負(fù)荷，同時(shí)空冷A101只用來(lái)冷卻氣相組分，負(fù)荷也會(huì)大大降低。具體工藝流程見圖3。

圖3 增設(shè)熱高分罐后預(yù)加氫反應(yīng)部分工藝流程

5 低溫余熱利用優(yōu)化工藝流程后注意事項(xiàng)

在重整空冷A201處增設(shè)換熱器對(duì)換熱器的材質(zhì)要求較高，既要耐腐蝕，還要求耐高溫，汽提塔進(jìn)料側(cè)雜質(zhì)含量較重整產(chǎn)物側(cè)高，且辛烷值較低。正常運(yùn)行過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)重整生成油水含量或其他雜質(zhì)含量上升，且辛烷值下降較多，則很可能判斷為換熱器內(nèi)漏，應(yīng)及時(shí)切副線處理。

6 結(jié)論

中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司60萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置能耗偏高，通過(guò)對(duì)裝置用能分析發(fā)現(xiàn)，裝置換熱網(wǎng)絡(luò)不夠優(yōu)化，部分低溫余熱未被有效利用，物料先冷卻后加熱。提出增設(shè)空冷A201前換熱器和增設(shè)空冷A101前氣液分離器的建議，一方面可以減少空冷所消耗的電能，另一方面加熱爐F102、F103和F201的負(fù)荷也得到有效降低，減少了加熱爐燃燒所需燃料氣量，有效降低了裝置的能耗，提升了企業(yè)在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保方面的競(jìng)爭(zhēng)力。