催化裂解装置3.5MPa 蒸汽系统节能措施分析

邓超 冷慧麟(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315812)

0 引言

中海石油宁波大榭石化2.2Mt/a 催化裂解装置采用中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院研发的DCCplus 技术，以常压渣油和加氢尾油为原料，以乙烯、丙烯等低碳烯烃为目的产品，副产轻芳烃[1]。催化裂解装置是全厂的耗能消耗大户，其中3.5MPa 过热蒸汽是其主要的能源消耗。一般常规的催化裂化装置，靠其自产的3.5MPa 过热蒸汽足以满足装置的消耗，还有富余的3.5MPa 过热蒸汽外输，而催化裂解装置由于其特殊的工艺条件，其反应深度更大，转化率更高，富气产量远大于常规催化裂化，汽轮机3.5MPa 蒸汽耗量大量增加[2]，其自产3.5MPa 过热蒸汽不足以满足装置的需求，需要从3.5MPa过热蒸汽管网输入130t/h 左右。控制3.5MPa 过热蒸汽消耗，减少外购3.5MPa 过热蒸汽量对催化裂解装置的节能降耗有着重要意义。

图1 3.5MPa蒸汽网络示意图

1 3.5MPa蒸汽网络

催化裂解3.5MPa 蒸汽网络流程示意见图1。催化裂解装置3.5MPa 过热蒸汽一部分为装置外来，一部分为装置各个汽包自产饱和3.5MPa 蒸汽经余热锅炉过热后汇入3.5MPa 过热蒸汽管网。3.5MPa 过热蒸汽主要用于驱动汽轮机和稳定塔底重沸器热源，少部分经减温减压器汇入1.0Mpa 蒸汽管网。

降低DCC 装置蒸汽消耗可以从两方面入手：一方面是提高装置的能量回收效率，增产3.5MPa 过热蒸汽；另一方面是降低装置的3.5MPa 过热蒸汽的消耗。下面结合装置特点分析本装置蒸汽网络可采取的优化措施。

2 蒸汽系统节能措施

2.1 降低吸收稳定操作压力

催化裂解装置3.5MPa 过热蒸汽主要作为气压机组汽轮机的动力，汽轮机是通过3.5MPa 过热蒸汽驱动做功，带动压缩机转动，将富气从0.09MPa 压缩到1.4MPa。做功后，3.5MPa过热蒸汽变成1.0MPa 蒸汽，并入管网。汽轮机正常运转需要消耗3.5MPa 过热蒸汽165t/h，占3.5MPa 过热蒸汽用量的80%以上。优化汽轮机的耗汽是催化裂解装置节能降耗的难点和重点。

降低汽压机组蒸汽消耗可通过降低气压机背压压力，即降低吸收稳定操作压力达到这一目的。降低吸收稳定操作压力可达到降低压比的目的[3]，气压机负荷减少，汽轮机耗气量也随之减少。图2 为再吸收塔不同操作压力下汽轮机耗气量。

图2 再吸收塔操作压力与压力汽轮机耗气量

由表1 可见，随着再吸收塔压力升高，汽轮机耗气量逐渐增加，要想降低汽轮机3.5MPa 过热蒸汽消耗量就要降低再吸收塔的操作压力。而在吸收稳定操作中高压有利于吸收，降低再吸收塔压力会影响吸收塔的吸收效果进而影响干气品质，容易造成干气中的碳3 组分超标，因此在保证干气质量合格的情况下尽量控制较低的再吸收塔压力才能实现节约蒸汽的目的。在实际操作过程中，通过各操作参数的优化，找到了最佳操作条件，再吸收塔压力1.2MPa，气压机出口压力1.3MPa，汽轮机3.5MPa 过热蒸汽用量降低4t/h，干气中碳3 含量控制在1%以内。

2.2 优化分馏二中循环取热

催化裂解装置稳定塔设置两台重沸器E-304A B，其中E-304A以分馏二中循环作为热源，E-304B 以3.5MPa 过热蒸汽作为热源。如果提高E-304A 分馏二中循环的取热量，相应的E-304B所需的热源将减少，E-304B 3.5MPa 过热蒸汽的用量将减少。而提高分馏二中循环的取热量会受到分馏塔操作的制约，分馏二中循环取热量增加，二中返塔温度降低分馏塔液位上涨，特别是在原料油性质较重时，反应深度降低，回炼油罐和分馏塔液位上涨，这时如果再提高分馏二中循环的取热量，会导致分馏塔液位加速上涨，影响平稳操作。如果原料油性质较轻，此时回炼油液位和分馏塔液位降低，这时就可以增加E-304A 分馏二中的取热量，降低E-304B 的3.5MPa 过热蒸汽用量，同时可控制回炼油罐和分馏塔液位在合理范围。因此，可根据反应进料性质的变化及时调整优化分馏二中的取热量，降低E-304B的3.5MPa 过热蒸汽，当原料性质重的锦州油时，原料裂化性质差，反应深度低分馏塔液位高，分馏二中循环应少取热，当原料为裂化性质好的西江油时，轻质油收率高分馏塔液位低，分馏二中循环应可多取热。表1 可见采用这一方法当原料为锦州油时，E-304B 的3.5MPa 过热蒸汽流量33t/h，当原料为西江油时E-304B 3.5MPa 过热蒸汽用量通过调节分馏二中循环可降至26t/h。通过优化操作在原料性质变化时及时调整分馏二中循环可节约3.5MPa 蒸汽7t/h。

表1 E-304B 3.5MPa过热蒸汽用量

2.3 烟机专用减温减压器改造

2.3.1 存在问题

在上一运行周期中，由于低压蒸汽管网1.0MPa 蒸汽温度为280℃左右，烟机轮盘冷却蒸汽用量小且处于装置1.0MPa 蒸汽管网的末端，1.0MPa 蒸汽到达烟机时只有275℃，蒸汽温度过低容易带水导致烟机结垢加剧。因为烟机轮盘冷却蒸汽离减温减压器出口较近，为了减轻烟机结垢，提高烟机轮盘蒸汽的温度，通过将3.5MPa 蒸汽经降温加压器并入低压蒸汽管网达到提高烟机轮盘冷却蒸汽温度的目的。在实际操作中为了使烟机轮盘冷却蒸汽温度达到285℃以上，需将9t/h 左右3.5MPa 过热蒸汽通过减温减压器并入低压蒸汽管网，而烟机轮盘冷却蒸汽实际用量只有不到1t/h，其余的全部进入1.0MPa 蒸汽管网，高品质蒸汽低用造成很大浪费。

2.3.2 机组专用减温减压器

催化裂解装置对烟机轮盘冷却蒸汽系统进行改进措施，新增一台设计流量小的减温减压器，专供烟机轮盘冷却蒸汽使用，如图3 所示，余热锅炉出口的3.5MPa 过热蒸汽经机组专用减温减压后直接用于烟机轮盘冷却蒸汽，不并入1.0MPa蒸汽管网。3.5MPa 用量可降至1t/h 以下，可节约3.5MPa 过热蒸汽8t/h 左右。如表2 所示烟机轮盘冷却系统改造达到了预期效果。

2.4 优化原料配比

在上一运行周期中，由于原料性质较轻，再生器热量不足，外取热汽包大多数时间不产汽，有时候甚至通过再生器喷燃烧油维持床层温度。为了改变这一现状，通过合理优化原料配比，再生热量不足时适当提高常压渣油比例，灵活调节油浆回炼量，保证再生器床层温度。外取热汽包平均产生3.5MPa饱和蒸汽20～25t/h，由于饱和蒸汽流量增加，余锅蒸汽发生器饱和蒸汽由45t/h 降到30～35t/h，余热锅炉3.5MPa 过热蒸汽流量从70t/h 增加到80～85t/h，自产3.5MPa 过热蒸汽增加10～15t/h。

图3 机组专用减压减温器流程示意图

表2 改造前后减温减压器3.5MPa过热蒸汽用量

3 结语

降低吸收稳定操作压力，气压机背压降低，汽轮机用汽量下降，再吸收塔压力降低到1.2MPa，气压机出口压力降低到1.3MPa，汽轮机3.5MPa 蒸汽用量降低4t/h。

根据反应原料性质的不同合理优化分馏二中的取热量，当原料性质变化时根据分馏塔及回炼油罐液位变化情况及时调整分馏二中循环取热量。当原料性质变轻分馏塔液位较低时，分馏二中多取热，降低稳定塔底重沸器E-304B 的3.5MPa 过热蒸汽用量。

烟机专用减温减压器的改造不仅保证了轮盘冷却蒸汽的品质，减少了3.5MPa 过热蒸汽的用量8t/h。

通过优化原料配比，改变了再生器热量不足的状况，外取热从不产汽到平均产生3.5MPa 饱和蒸汽20～25t/h，余热锅炉3.5MPa 过热蒸汽流量从70t/h 增加到80～85t/h，自产过热蒸汽增加10～15t/h。