延遲焦化裝置能耗分析及節(jié)能措施應(yīng)用

劉雅莉(天津石化公司煉油部聯(lián)合八車間)

一、前言

隨著高硫、高殘?zhí)亢透咚嶂翟图庸け壤脑黾?，特別是隨著原料性質(zhì)越來(lái)越重質(zhì)化和非常規(guī)石油資源的開(kāi)采技術(shù)的日益成熟，焦化工藝越來(lái)越受到各煉廠的重視，成為第一位的重油轉(zhuǎn)化技術(shù)。 延遲焦化裝置是煉油企業(yè)重要的重質(zhì)油加工裝置之一，其主要以減壓渣油為原料，在490℃~500℃高溫下進(jìn)行深度熱裂解和縮合反應(yīng)，生產(chǎn)出氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。 通過(guò)采取優(yōu)化操作、技術(shù)改造等方法，可有效降低裝置生產(chǎn)過(guò)程中的能耗。 表1，可以看出，裝置能耗的逐步下降，正是裝置不斷調(diào)整優(yōu)化操作、不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)所取得的成果。

二、 裝置能耗的構(gòu)成

230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置能耗主要包括燃料氣、電、蒸汽、水（新鮮水、循環(huán)水、除氧水、除鹽水）、熱輸出等消耗，從裝置實(shí)際能耗情況看，燃料氣消耗所占能耗比例在59%以上，最高達(dá)到64%；電耗所占比例在14%以上；蒸汽所占比例20%以上。 因此，降低燃料氣、電耗和蒸汽消耗是降低裝置能耗的決定性因素。

三、裝置能耗偏高的原因分析

中石化股份公司天津分公司230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置于2007 年10 月20 日開(kāi)工建設(shè)，2009 年12 月14 日正式開(kāi)工，生產(chǎn)原料為1000 萬(wàn)噸/年常減壓裝置來(lái)的減壓渣油，采用“兩爐四塔”“可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比”工藝流程。 裝置由焦化、分餾、吸收穩(wěn)定、吹汽放空、水力除焦、切焦水閉路循環(huán)和冷焦水密閉處理等部分組成。裝置設(shè)計(jì)循環(huán)比0.2～0.4，設(shè)計(jì)能耗29.62KgEo/t。2010年2# 延遲焦化裝置累計(jì)能耗26.4 KgEo/t，在中石化同類裝置排名中處于下游水平，經(jīng)分析，影響裝置能耗偏高的主要原因有：

1、 裝置負(fù)荷偏低

理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于同一套裝置，處理量越高，單位能耗越低； 而裝置負(fù)荷較低時(shí)， 單位能耗會(huì)相應(yīng)上升。 2010 年230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置開(kāi)工后，受全廠物料平衡等因素影響，全年平均加工量5886 噸/天，低于設(shè)計(jì)負(fù)荷6571 噸/天，負(fù)荷較低，能耗較高。 2011 年，下半年平均加工量6182 噸/天，低于設(shè)計(jì)負(fù)荷6571 噸/天，負(fù)荷較低，能耗較高。

2、 裝置3.5MPa 蒸汽消耗較高，1.0MPa 消耗蒸汽較高

3.5MPa 蒸汽：

a) 大汽輪機(jī)耗汽(40.68 噸/時(shí))

b) 小汽輪機(jī)耗汽（2 噸/時(shí))

c) 加熱爐注汽（3.2 噸/時(shí))

1.0MPa 蒸汽：

a) 加熱爐過(guò)熱蒸汽耗汽（2 噸/時(shí)）

b) 焦炭塔吹汽耗汽（4.2 噸/時(shí)）

c) 特閥汽封（1.5 噸/時(shí)）

d) 管線伴熱（3.5 噸/時(shí)）

3、 加熱爐熱效率偏低

裝置開(kāi)工后，受空氣預(yù)熱器換熱效果差等因素，影響加熱爐排煙溫度過(guò)高，加熱爐熱效率較低，燃料氣消耗較大。

4、水利用效果差、新鮮水耗量大、節(jié)水措施落實(shí)不到位，特別是循環(huán)水冷卻器使用和空冷調(diào)配不合理。

四、 裝置節(jié)能措施應(yīng)用

1、降低循環(huán)比，提高加工量，降低能耗

降低循環(huán)比是提高加工量的有效手段，操作時(shí)，要針對(duì)裝置不同工藝以及原料性質(zhì)，選擇合適的操作循環(huán)比參數(shù)。

（1） 不同工藝對(duì)調(diào)節(jié)循環(huán)比的影響

國(guó)內(nèi)延遲焦化技術(shù)，按進(jìn)料形式分為原料（減壓渣油）進(jìn)分餾塔和不進(jìn)分餾塔兩種，對(duì)于采用前一種工藝流程的裝置，操作循環(huán)比不要低于0.2，否則會(huì)造成分餾塔下部結(jié)焦，影響裝置長(zhǎng)周期生產(chǎn)； 對(duì)于采用第二種工藝流程的裝置， 循環(huán)比可以降到0.1～0.15 操作。

（2 ）加工不同原料循環(huán)比的選擇

從目前國(guó)內(nèi)焦化生產(chǎn)情況看， 焦化裝置加工原料性質(zhì)越來(lái)越重質(zhì)化和劣質(zhì)化（高瀝青質(zhì)原料），采用較小的循環(huán)比操作時(shí)，焦炭塔不同程度的出現(xiàn)了彈丸焦的傾向， 引起焦炭塔振動(dòng)以及彈丸焦處理和分餾塔下部結(jié)焦等問(wèn)題， 嚴(yán)重影響裝置的安全和長(zhǎng)周期穩(wěn)定生產(chǎn)。 所以當(dāng)裝置加工劣質(zhì)原料時(shí)，循環(huán)比應(yīng)調(diào)整到0.25～0.4 之間操作，同時(shí)也要注意原料的四組份分析，及時(shí)統(tǒng)計(jì)上游裝置3# 常減壓裝置減壓渣油分析數(shù)據(jù)，了解原料的變化情況。

根據(jù)天津分公司230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置的實(shí)際情況，在加工原料劣質(zhì)化較為嚴(yán)重時(shí)，為防止彈丸焦的出現(xiàn)，循環(huán)比基本控制在0.2 左右。

2、 降低燃料消耗

（1） 加強(qiáng)工藝管理，降低燃料消耗

在加熱爐負(fù)荷（進(jìn)料和注汽介質(zhì)流量）相對(duì)穩(wěn)定的情況下，燃料消耗很大程度上受火嘴燃燒情況的影響， 裝置在日常操作維護(hù)方面制定操作指導(dǎo)書(shū)，如精細(xì)調(diào)節(jié)瓦斯壓力和供風(fēng)量，嚴(yán)格控制爐膛氧含量在2%~4%， 控制爐膛負(fù)壓在-20~-40Pa；192 個(gè)燃燒器分班組維護(hù)，優(yōu)化火嘴燃燒情況，對(duì)結(jié)焦堵塞和燃燒狀況不好的火嘴及時(shí)清焦。 這些措施既保證了加熱爐安全運(yùn)行的需要，又降低了燃料氣的消耗。

（2 ）對(duì)兩臺(tái)加熱爐實(shí)施分爐機(jī)械清焦，減少燃料氣消耗，降低燃料氣單耗

2011 年9 月6 日至9 月9 日和9 月22 日至9 月26 日 對(duì)兩臺(tái)加熱爐實(shí)施分爐機(jī)械清焦， 機(jī)械清焦前裝置的循環(huán)比控制根據(jù)處理量的波動(dòng)一般控制在0.23～0.28，平均循環(huán)比0.25。清焦后爐管表面溫度降低到520～530℃， 保證了加熱爐出口溫度達(dá)標(biāo)，從而減少燃料氣單耗，經(jīng)統(tǒng)計(jì)2011 年9 月份清焦前裝置燃料氣單耗20.3973m3n/t,清焦后10 月份裝置燃料氣單耗17.6506 m3n/t。

（3 ）根據(jù)加熱爐爐管表面溫度及時(shí)調(diào)節(jié)加熱爐爐管注汽量。

（.4）加強(qiáng)對(duì)加熱爐和瓦斯分液罐的檢查，發(fā)現(xiàn)瓦斯分液罐有液位及時(shí)脫液，平穩(wěn)燃料氣的壓力，降低瓦斯的消耗。

(5 )裝置所用燃料氣來(lái)自瓦斯管網(wǎng)，按照檢驗(yàn)分析計(jì)劃，每月分析瓦斯組分1 次， 每月及時(shí)與技術(shù)部門核算瓦斯密度不斷校正瓦斯計(jì)量偏差，有利于燃料氣的計(jì)量工作，一定程度上也可以降低燃料氣的消耗。

表1 230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置近三年能耗對(duì)比

3、 降低電量消耗

（1） 采用變頻技術(shù)，降低電耗

天津分公司230 萬(wàn)噸/年焦化裝置焦炭塔為間歇式操作，以兩個(gè)塔的切換操作來(lái)保證裝置的連續(xù)運(yùn)行， 每24 小時(shí)切換一次。 焦炭塔預(yù)熱和切換操作時(shí)，由于油氣量的減少導(dǎo)致分餾塔低負(fù)荷運(yùn)行，塔頂和側(cè)線介質(zhì)流量變化較大。 通過(guò)對(duì)空冷和機(jī)泵電機(jī)使用變頻技術(shù)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，進(jìn)行溫度、液位控制可達(dá)到節(jié)電的目的。 目前裝置變頻器臺(tái)數(shù)：10 臺(tái)；不能投用臺(tái)數(shù)：0 臺(tái)；報(bào)修臺(tái)數(shù)：0 臺(tái)； 完好率：100%； 投用率：100%。

（2）根據(jù)季節(jié)變化，及時(shí)調(diào)整裝置冷卻器、空冷操作，精細(xì)管理，降低電的耗量

4、多措并舉，降低裝置蒸汽用量

天津分公司230 萬(wàn)噸/年焦化裝置使用3.5MPa 蒸汽和1.0MPa 蒸汽。

（1） 降低3.5MPa 蒸汽消耗

3.5MPa 蒸汽主要用于壓縮機(jī)組用汽。 因此，減少3.5MPa 蒸汽耗量主要進(jìn)行了以下優(yōu)化： 第一裝置保持高負(fù)荷運(yùn)行， 此時(shí)3.5MPa 蒸汽消耗最為經(jīng)濟(jì)；第二在保證高負(fù)荷運(yùn)行前提下，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，適度調(diào)節(jié)氣壓機(jī)入口壓力，在增加裝置液收以及3.5MPa 蒸汽的消耗之間進(jìn)行優(yōu)化； 第三試用渣油改性劑降低裝置干氣的產(chǎn)率， 減少氣壓機(jī)的負(fù)荷進(jìn)而降低3.5MPa 蒸汽的消耗。

（2）加強(qiáng)伴熱管理，降低1.0MPa 蒸汽消耗

1.0MPa 蒸汽用汽點(diǎn)較多，相比3.5MPa 蒸汽具有較大的節(jié)能潛力。

一是做好裝置冬季防凍防凝工作。

二是對(duì)裝置內(nèi)所有的1.0MPa 蒸汽的用汽點(diǎn)進(jìn)行檢查，對(duì)裝置內(nèi)1.0MPa 蒸汽的流量計(jì)進(jìn)行校正。

三是調(diào)伴熱疏水器。

四是提高三泥回?zé)捔俊?2010 年將三泥回?zé)捔繌脑瓉?lái)的最高15 噸/小時(shí)提高至20 噸/小時(shí)，2012 年根據(jù)生產(chǎn)安排最高提到30噸/時(shí)，同時(shí)摸索焦炭塔和放空塔的承受能力，優(yōu)化操作條件，通過(guò)調(diào)整，以每塔每天注1 小時(shí)的三泥來(lái)算，一天就可以多注三泥10-20 噸左右，三泥注入量增大，可同時(shí)節(jié)省大吹汽和給水蒸汽的消耗量每天約40 噸-80 噸，每月可降低成本20-40 萬(wàn)元。

五是低溫水伴熱改造。2012 年大修進(jìn)行低溫水伴熱改造，將自產(chǎn)的高溫?zé)崴M(jìn)行回用，用來(lái)作為裝置內(nèi)部分伴熱的熱源，除減壓渣油、 重污油和甩油等伴熱溫度要求比較高的介質(zhì)不作改動(dòng)外，對(duì)其他伴熱都改為水/汽兩用式伴熱，完工后將會(huì)節(jié)省大量的1.0MPa 蒸汽，同時(shí)合理利用的低溫水熱源，降低了裝置的總能耗。

焦化裝置主要用汽點(diǎn)還包括高溫球閥汽封、 蒸汽往復(fù)泵用汽，在保證焦炭揮發(fā)份合格和冷焦水含油量小的前提下，適當(dāng)減小吹汽量和吹汽時(shí)間可減少蒸汽用量。

5、提高熱輸出，降低裝置能耗

天津分公司230 萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置正常平穩(wěn)運(yùn)行后汽柴油和蠟油為熱出料設(shè)計(jì)，開(kāi)工后待條件具備，車間將此三股出裝置物料改為了熱出料出裝置， 在生產(chǎn)部指導(dǎo)并和下游裝置協(xié)調(diào)后，將汽柴油熱出料出裝置溫度提高至90～100℃，蠟油出裝置溫度提高至145～155℃，較原設(shè)計(jì)的汽柴油80℃熱出料溫度高10～20℃，比蠟油140℃熱出料提高了10～15℃，提高熱出料溫度，減少了物料出裝置冷卻需要的能耗，裝置總能耗降低，同時(shí)也減少了下游裝置加熱原料需要的能耗，效益可觀。

五、節(jié)能措施實(shí)施效果

根據(jù)延遲焦化裝置工藝特點(diǎn)，采取針對(duì)性的措施，通過(guò)優(yōu)化操作和小規(guī)模的節(jié)能改造可有效降低裝置的燃料、蒸汽、電、水等各項(xiàng)消耗。 通過(guò)上述節(jié)能措施和節(jié)能項(xiàng)目改造的實(shí)施，天津分公司230 萬(wàn)噸/年焦化裝置能耗逐步下降，綜合能耗由2010 年能耗26.4 kgEo/t 降至2012 年的21.73 kgEo/t。

6、結(jié)束語(yǔ)

降低循環(huán)比、縮短生焦周期，最大限度的提高裝置處理量，可有效降低能耗；做好提高蠟油抽出溫度，多產(chǎn)蒸汽與裝置長(zhǎng)周期的平衡，做好提高處理量與焦炭塔安全空高之間的平衡，可有效降低能耗；加強(qiáng)加熱爐管理，控制合適的爐膛氧含量，提高加熱爐效率， 最大限度降低燃料消耗可降低裝置能耗； 做好設(shè)備TPM 管理，特別是控制好高壓水泵用電操作，可有效降低電量消耗；合理利用焦化裝置高溫位余熱，優(yōu)化換熱流程，可有效降低裝置能耗；從裝置的本身特點(diǎn)出發(fā)，采取一些有針對(duì)性的措施，通過(guò)操作優(yōu)化和小規(guī)模的節(jié)能技術(shù)改造， 可以在一定程度上降低裝置的能耗。

1、 顧承瑜. 延遲焦化裝置擴(kuò)容及節(jié)能技術(shù)改造運(yùn)行分析.石油煉制與化工，2010，41（3）：6-9