張忠旭(寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315200)

0 引言

連續(xù)重整聯(lián)合裝置是煉油廠進(jìn)行高辛烷值汽油以及芳烴生產(chǎn)工作的關(guān)鍵設(shè)施，但是其能耗也十分巨大，屬于煉油廠之中高能耗裝置的行列。因此，對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提升其節(jié)能水平具有十分重要的意義，能夠帶來很高的經(jīng)濟(jì)價值，并且具有深遠(yuǎn)的環(huán)保意義。我國現(xiàn)階段針對連續(xù)重整聯(lián)合裝置的節(jié)能研究主要集中在反應(yīng)條件優(yōu)化、換熱網(wǎng)絡(luò)調(diào)整以及設(shè)備更新等這幾方面，這些改進(jìn)措施大多都只是做到了局部的調(diào)整和改進(jìn)，但是并沒有做到全局統(tǒng)籌考量，還需要進(jìn)一步完善。

我國A石化分公司已經(jīng)對其存有的一套連續(xù)重整聯(lián)合裝置進(jìn)行過局部以及單元件的改進(jìn)優(yōu)化，希望降低其能耗水平。但是由于這些措施都是比較零散和局部的，缺乏全局意識，因此其節(jié)能的綜合優(yōu)化改進(jìn)措施并沒有做到位，其節(jié)能效果還有待提升。例如其裝置內(nèi)熱量的集成部分并沒有被注意到，依舊存在部分物流重復(fù)冷卻、加熱的情況，從而造成能耗的浪費。因此，要想實現(xiàn)對連續(xù)重整聯(lián)合裝置的節(jié)能降耗工作，就應(yīng)當(dāng)要立足于整體進(jìn)行考慮。

文章以我國A石化分公司為例，重點對A石化分公司連續(xù)重整裝置進(jìn)行分析，對提升連續(xù)重整聯(lián)合裝置的節(jié)能水平，降低其能耗標(biāo)準(zhǔn)提出改進(jìn)措施方案。

1 連續(xù)重整聯(lián)合裝置的主要介紹

連續(xù)重整技術(shù)是一種對石油進(jìn)行二次加工生產(chǎn)的技術(shù)，其加工用到的原料主要為低辛烷值的直餾石腦油以及加氫石腦油等成分，之后在其內(nèi)加入Pt-Re雙金屬催化劑催化其反應(yīng)，促使其分子之間進(jìn)行重新排列、異構(gòu)，從而實現(xiàn)進(jìn)一步增產(chǎn)芳烴，提高汽油辛烷值的技術(shù)。在連續(xù)重整聯(lián)合裝置之中，催化劑需要連續(xù)、依次流經(jīng)串聯(lián)的三到四個移動床反應(yīng)器。經(jīng)過這一套流程，從最后一個反應(yīng)器流出的待生催化劑之中其碳含量大致上能夠達(dá)到5%～7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水平，待生催化劑就將通過重力作用或者氣體提升手段輸送到再生器之中進(jìn)行再生。等到催化劑的活性恢復(fù)之后就將其傳送回到第一個反應(yīng)器再次進(jìn)行反應(yīng)，由此以來在整個系統(tǒng)之中形成一個閉路循環(huán)。

1.1 重整裝置的工藝特征

UOP連續(xù)重整以及IFP連續(xù)重整工藝其反應(yīng)所需要用到的條件基本上處于相似的狀態(tài)，都需要用到鉑錸催化劑，并且這兩種技術(shù)在經(jīng)過了長時間的發(fā)展和改進(jìn)以后都逐漸趨于先進(jìn)和成熟的水平。從外觀進(jìn)行觀察，UOP連續(xù)重整的三個反應(yīng)器都處于疊置的狀態(tài)，催化劑主要是依靠重力作用實現(xiàn)從上到下依次流經(jīng)各個反應(yīng)器，等到從最后一個反應(yīng)器流出的時候在利用氮氣將其提升到再生器的頂部位置。IFP連續(xù)重整的三個反應(yīng)器則略有不同，這三個反應(yīng)器處于并行排列的狀態(tài)，催化劑在每兩個反應(yīng)器之間都利用氫氣進(jìn)行提升，將其提升到下一個反應(yīng)器的頂部部位，等到待生催化劑從最后一個反應(yīng)器流出之后的操作便與UOP相同[1]。

1.2 重整裝置的工藝優(yōu)缺點

連續(xù)重整技術(shù)是重整技術(shù)不斷發(fā)展優(yōu)化取得的重要進(jìn)展成果，其主要針對重整反應(yīng)的具體特征改進(jìn)了更加適合的反應(yīng)條件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的芳烴產(chǎn)率、液體收率以及氫氣產(chǎn)率，其最為顯著的優(yōu)勢在于將烷烴芳構(gòu)化反應(yīng)的條件進(jìn)行了調(diào)整。盡管其優(yōu)勢十分明顯，但是不可避免還有其缺陷存在，并且這也并不能夠代表其就是唯一的選擇，最終的判別標(biāo)準(zhǔn)主要還是通過經(jīng)濟(jì)效益來進(jìn)行辨別，在進(jìn)行技術(shù)選擇的時候應(yīng)當(dāng)要根據(jù)實際的情況全局分析。

連續(xù)重整的再生部分在總投資比例之中占據(jù)了很大的一部分，并且其裝置的規(guī)模和在投資之中占據(jù)的比例呈現(xiàn)出反比的關(guān)系，因此規(guī)模小的裝置不建議采取連續(xù)重整技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)性比較差。從總投資的角度來看，將其和相同規(guī)模的半再生式重整裝置進(jìn)行對比，其投資大約高出了30%左右，因此應(yīng)當(dāng)在設(shè)備選擇的時候?qū)⑼顿Y數(shù)量以及投資來源納入到考量的重要因素之中[2]。

2 裝置用能現(xiàn)狀分析

接下來就以我國A石化分公司為例進(jìn)行分析說明。

2.1 裝置簡介

A石化分公司所配備的連續(xù)重整裝置主要組成為700 kt/a 預(yù)處理、600 kt/a重整、500 kg/h再生、300 kt/a芳烴抽提、300 kt/a C8+芳烴分離等幾個工藝單元，其采用的技術(shù)是法國IFP第二代連續(xù)重整專利技術(shù)，主要生產(chǎn)原料是寬餾分石腦油(初餾：174 ℃)，主要被利用在高辛烷值的重整油生產(chǎn)以及富產(chǎn)氫氣中，重整的生成油能夠被用作進(jìn)行烷烴以及汽油調(diào)和組分的生產(chǎn)。

2.2 用能現(xiàn)狀分析

在連續(xù)重整裝置進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的過程之中，其裝置部分的分餾塔在進(jìn)行分餾處理的時候存在精度不夠的現(xiàn)象，其分離精度、塔板數(shù)以及回流比這三個維度之間的數(shù)據(jù)在配比操作權(quán)衡上依舊存在不合理的地方，其回流比值設(shè)置的超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，就可能會造成在蒸餾環(huán)節(jié)的部分產(chǎn)生過多不必要的損耗。因此，從專業(yè)的角度出發(fā)進(jìn)行分析，在連續(xù)重整裝置進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的時候，苯塔、二甲苯塔、鄰二甲苯塔回流比等等系列操作的環(huán)節(jié)之中，其參數(shù)存在著很大的可調(diào)整以及可創(chuàng)新的空間。經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)查研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)重整聯(lián)合裝置在換熱網(wǎng)絡(luò)這一環(huán)節(jié)也存在著很大的值得改進(jìn)和調(diào)整的空間。除此之外，在整個生產(chǎn)過程之中產(chǎn)生的低溫?zé)崮芏紱]能夠得到合理的利用，浪費了很多的熱能。如果能夠?qū)⑸鲜鰡栴}都妥善解決，并著手進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，將能夠有效的改善連續(xù)重整聯(lián)合裝置的能耗問題[3]。

3 影響連續(xù)重整裝置能耗的主要因素

3.1 重整進(jìn)料換熱器

在連續(xù)重整聯(lián)合裝置之中，其進(jìn)料換熱器的換熱程度能夠很明顯的對重整第一進(jìn)料加熱爐的負(fù)荷造成影響，并且這一加熱爐的燃料消耗大約占據(jù)了重整四合一爐的五分之一。所以，當(dāng)重整進(jìn)料換熱器的熱端的溫差處于越低的水平時，加熱爐入口處的溫度就會越高，那么隨之而來其加熱爐的負(fù)荷就將會降到越低的水平，自然將會節(jié)約其裝置的能耗。在國內(nèi)已經(jīng)開工的一些連續(xù)重整聯(lián)合裝置之中，其采用的進(jìn)料換熱器大多數(shù)都是純逆流管殼式立式換熱器，這種換熱器的溫差設(shè)計值通常處于35 ℃左右的水平，但是如果換用焊接板式換熱器、纏繞管式換熱器，那么其溫差的實際值能夠進(jìn)一步降低到30 ℃以下。

3.2 加熱爐效率

加熱爐在連續(xù)重整聯(lián)合裝置之中是很重要的一部分單體設(shè)備，同時其能耗水平在整個連續(xù)重整聯(lián)合系統(tǒng)之中處于最高的水平。在當(dāng)前，常規(guī)一些的加熱爐其熱效率的設(shè)計通常處于90%的水平左右，但是其在實際的使用過程之中只能夠保證處于85%～90%的范圍之內(nèi)。但是如果重整反應(yīng)加熱爐增設(shè)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、降低排煙溫度等措施，對其產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收利用，那么其總體的效率就能夠進(jìn)一步提升到91%～92%的水平[4]。

3.3 壓縮機(jī)效率

連續(xù)重整聯(lián)合裝置的電耗水平也非常的高，其僅次于燃料消耗的水平。連續(xù)重整的循環(huán)氫壓縮機(jī)以及外送氫氣壓縮機(jī)，整體的電量消耗基本上占據(jù)了總用電量的78%的水平。當(dāng)前市面上能夠提供的壓縮機(jī)效率大多處于70%～80%之間，相對來講效率比較高的壓縮機(jī)其設(shè)計效率能夠?qū)崿F(xiàn)超過75%的水平。當(dāng)壓縮機(jī)利用蒸汽汽輪機(jī)驅(qū)動的時候，其驅(qū)動的方式有所不同也將會對連續(xù)重整聯(lián)合裝置的能耗產(chǎn)生比較明顯的影響。根據(jù)對比研究的結(jié)果顯示，循環(huán)氫壓縮機(jī)和氫增壓機(jī)都是采用背壓透平驅(qū)動的裝置使其能耗處于最低水平，前者的能耗水平要低于后者；而兩者都是在采用凝汽透平驅(qū)動的裝置的時候其能耗水平達(dá)到最高值。因此，在實際的生產(chǎn)工作之中，選用循環(huán)氫壓縮機(jī)采用背壓汽輪機(jī)驅(qū)動，能夠有效的降低連續(xù)重整聯(lián)合裝置的能耗。

不過由于考慮到不同企業(yè)的外部公用工程的條件也存在著差異，因此，在進(jìn)行連續(xù)重整聯(lián)合裝置的改進(jìn)工作時，應(yīng)當(dāng)要充分考慮其周邊現(xiàn)有的公用工程條件，對其進(jìn)行充分的利用，并且能夠進(jìn)一步實現(xiàn)全廠蒸汽的逐級利用，從而進(jìn)一步促進(jìn)連續(xù)重整聯(lián)合裝置的能耗降低。

4 續(xù)重整裝置節(jié)能潛力分析

4.1 主要節(jié)能潛力分析及計算

4.1.1 重整循環(huán)氫壓縮機(jī)

在當(dāng)前，重整循環(huán)氫壓縮機(jī)采用的是凝氣式汽輪機(jī)。因為全凝式汽輪機(jī)雖然在蒸汽量的消耗量上比較少，但是其產(chǎn)出的僅僅只是凝結(jié)水，在經(jīng)過計算以后得出其設(shè)備所消耗的單位能耗反而要更高。但是利用背壓式汽輪機(jī)，盡管其消耗的蒸汽量要明顯多于凝氣式的汽輪機(jī)，但由于其排汽可供裝置利用，機(jī)組總體的能量利用效率比較高，能夠達(dá)到70%～85%的水平。經(jīng)過模型的具體核算工作之后發(fā)現(xiàn)，如果將汽輪機(jī)改為背壓式，盡管其蒸汽的消耗量較大，但是由于其能夠多回收一些能量，同時還能夠降低循環(huán)水的消耗量，總體核算下來綜合能耗能夠下降5.38 kg標(biāo)油/t。

氫油比可以通過重整裝置模型來進(jìn)行調(diào)配，通過計算各項單位測量裝置內(nèi)的蒸汽、循環(huán)水、電等的用量，從而計算出裝置在運行過程中的能源消耗情況。經(jīng)過計算結(jié)果可知：影響重整裝置的主要原因在于氫油比的變化以及蒸汽消耗情況。這也是因為裝置內(nèi)的氫油比不斷上升，導(dǎo)致裝置的消耗逐漸增加，同時裝置內(nèi)的蒸汽消耗量也有所提高；其次，消耗量隨之增加的還有裝置內(nèi)四合一爐的燃料。所以，當(dāng)裝置內(nèi)的氫油比上升至3.5時，重整裝置的綜合能耗將增加4 kg標(biāo)油/t。因此，重整裝置在調(diào)節(jié)以及選取氫油比時，應(yīng)慎重考慮，合理科學(xué)的調(diào)節(jié)及選取，避免出現(xiàn)過多引起的裝置能耗大量消耗以及盡量減少催化劑的生焦量[5]。

4.2 重整裝置原料的性質(zhì)、辛烷值

重整裝置的能源消耗情況以及產(chǎn)品分布狀況都會受原料的性質(zhì)以及產(chǎn)品辛烷值的影響，但在裝置生產(chǎn)過程中，裝置原料的選取及應(yīng)用是根據(jù)全廠實際的情況而定；產(chǎn)品辛烷值則是根據(jù)汽油調(diào)和要求而定，二者確定以后，通常是不會做出太多調(diào)整。因此，通過研究數(shù)據(jù)表明，原料的性質(zhì)及產(chǎn)品的辛烷值不作為重整裝置的節(jié)能潛力。

通過上述對重整裝置導(dǎo)致能耗大量消耗的原因進(jìn)行分析，可以通過一些措施來增加重整裝置的節(jié)能潛力，使節(jié)能潛力從10.9 kg標(biāo)油/t提升到73.16 kg標(biāo)油/t，如：提升裝置加熱爐的運行效率、調(diào)整裝置壓縮機(jī)的運行方式以及提升裝置壓縮機(jī)的運行效率。需要補充的是，上述所說的并未落實，只是通過計算而得出的節(jié)能潛力，從理論上來說是能夠達(dá)到所期待目標(biāo)值，但還需要通過裝置實際運行狀況而定。

5 更新操作以及系統(tǒng)節(jié)能的完善

通過在上文中連續(xù)重整裝置各環(huán)節(jié)系統(tǒng)能耗的分析與研究，使重整裝置內(nèi)的各環(huán)節(jié)具有較大的節(jié)能潛力，能夠清楚明確的呈現(xiàn)在我們面前，將每個環(huán)節(jié)做好、做到位，這樣對于整體的節(jié)能減排具有重要的作用，對節(jié)能減排具有重要的影響，具備了重要的價值。

5.1 完善操作方案

首先，針對苯塔回流比的優(yōu)化。在一開始的對苯塔回流比的改進(jìn)環(huán)節(jié)中，我們要使用相應(yīng)的模擬軟件進(jìn)行，通過模擬軟件的方式使分餾塔開始工作，根據(jù)具體的實際情況而定選擇不同的方案操作；第二，針對甲苯塔回流比的優(yōu)化。對甲苯塔的優(yōu)化我們?nèi)匀豢梢允褂媚M優(yōu)化的方法，通過不同的參數(shù)值進(jìn)行進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，這樣可以達(dá)到更加科學(xué)、合理的效果；第三，針對二甲苯塔回流比的改進(jìn)方案，通過分析研究二甲苯塔回流的整個過程，同時進(jìn)行參數(shù)的比對，展開合理性的模擬核算和計算，其中存在一些比較重要的參數(shù)項目，例如：再沸器、冷凝器負(fù)荷以及塔頂、塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)等等，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的研究和歸納，將得到的數(shù)值比控制在合理的范圍之內(nèi)，達(dá)到一個最理想的狀態(tài)；第四就是針對鄰二甲苯塔回流比值的優(yōu)化。對鄰二甲苯塔回流比的優(yōu)化影響著節(jié)能降耗，如果想要取得最科學(xué)、最合理的鄰二甲苯塔回流比的改進(jìn)數(shù)值，同樣的可以通過借鑒操作過程中的各種數(shù)據(jù)信息，比如：再沸器、冷凝器等等，其中，大部分的參數(shù)對后期優(yōu)化鄰二甲苯塔工作存在著極大的影響，具有極其重要的參考價值[6]。

5.2 對于換熱流程的改進(jìn)方案

從換熱流程改進(jìn)的角度來看，對于連續(xù)重整設(shè)備裝置生產(chǎn)過程中的換熱流程的改進(jìn)成了重中之重，從而可以將換熱流程達(dá)到最大限度的控制，達(dá)到大幅度降低能量損失的效果，節(jié)約能源。在上文的論述中，在連續(xù)重整設(shè)備裝置的環(huán)節(jié)中，大部分的環(huán)節(jié)都可以達(dá)到節(jié)約能源的標(biāo)準(zhǔn)，但是還是存在著一些環(huán)節(jié)具有顯而易見的能源浪費與消耗現(xiàn)象，總結(jié)起來，有以下幾個環(huán)節(jié)：脫戊烷塔系統(tǒng)換熱流程、鄰二甲苯進(jìn)料換熱流程、鄰二甲苯塔頂油氣加熱白土塔進(jìn)料等環(huán)節(jié)。以下的論述，就是通過對這幾個環(huán)節(jié)的深入分析后，總結(jié)出來的幾點：首先，針對脫戊烷塔系統(tǒng)的換熱流程。在對于該裝置的能源再利用的優(yōu)化方案中，把原本裝置內(nèi)的熱量集成進(jìn)行了科學(xué)的優(yōu)化，使其可以科學(xué)、合理的利用重整生成油低溫?zé)?，并將其?dāng)作預(yù)熱脫戊烷塔系統(tǒng)的進(jìn)料熱源，這一舉措不僅大幅度的減少了該過程中冷卻水的用量，而且還使脫戊烷塔系統(tǒng)的進(jìn)料溫度得到了明顯的提升，減輕了企業(yè)生產(chǎn)成本的壓力；其次，對于鄰二甲苯進(jìn)料換熱流程的改進(jìn)方案。針對換熱流程的優(yōu)化方案來看，在對于鄰二甲苯塔進(jìn)料—二甲苯塔進(jìn)料換熱過程中增加了設(shè)備，運用相對應(yīng)的工藝物流，使該環(huán)節(jié)物質(zhì)從高溫變低溫過程中的能量消耗得到有效的、合理的運用；第三，鄰二甲苯塔頂油氣加熱白土塔進(jìn)料。通過對該環(huán)節(jié)的完善更新，可以巧妙地轉(zhuǎn)換其物質(zhì)之間的熱量，從而使熱量得到高效的運用，大幅度減輕能源的浪費。

6 完善操作方式以及更新系統(tǒng)節(jié)能效果的分析

6.1 完善操作方式的結(jié)果

通過上述對關(guān)于連續(xù)重整裝置設(shè)備在生產(chǎn)中具有大量的節(jié)能降耗能力的分析與整理，可以得知：對于苯塔回流比、甲苯塔回流比、二甲苯塔回流比等大部分物質(zhì)的操作、換熱流程等，可以達(dá)到節(jié)能降耗的效果；以及脫戊烷塔系統(tǒng)換熱的流程、鄰二甲苯進(jìn)料換熱的流程、鄰二甲苯塔頂油氣加熱白土塔進(jìn)料等環(huán)節(jié)要素的控制與研究，通過對比調(diào)整前后的數(shù)值可以看出，經(jīng)過合理調(diào)整后，到達(dá)了理想的節(jié)能降耗效果。

6.2 對于系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化

最近一段時間里，中國石化A公司也在積極的開展節(jié)能改造工作，主要針對的是鄰二甲苯塔和二甲苯塔，將兩種裝置添加到連續(xù)重整裝置設(shè)備當(dāng)中，同時也要做好設(shè)備的維修和保養(yǎng)工作，特別是在性能上進(jìn)行完善和更新，對于變化較大的地方要進(jìn)行積極的改造，通過一系列的改造可知，改造后的電能有了明顯的改進(jìn)，整個節(jié)能效果較好。

7 結(jié)語

以上文章針對中國石化A公司連續(xù)重整設(shè)備的節(jié)能降耗改進(jìn)工作，筆者將理論經(jīng)驗以及實踐融合，較為清晰明了地分析了加強(qiáng)連續(xù)重整設(shè)備性能、減少能耗的相關(guān)措施，在文章中提出了一些建議供讀者分析參考。在實際過程中，筆者體會到樹立“整體把控、局部優(yōu)化調(diào)整”的觀念極其重要，可以實現(xiàn)有效、理想控制連續(xù)重整設(shè)備能耗的目標(biāo)，使企業(yè)的整體能耗得到有效的控制，大幅度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。