催化裂化装置实际能耗的计算与分析.doc

催化裂化装置实际能耗的计算与分析 维普资讯 /0. 石 油 炼 制 与 化 工 年 月 第 卷第 期催化裂化装置实际能耗的计算与分析余 龙 红中国石化工程建设公司,北京 摘要 以大庆石化分公司. / 重油催化裂化装置标定数据为基础,围绕影响装置能耗的两大主线:热量和功.从催化裂化工艺本身出发,不考虑能量形式的转化和以物耗来反应能耗的体现方式,提出了一种催化裂化装置实际能耗计算方法,装置的能耗包括反应热、进出物流的有效热、机组及机泵的功耗、低温位油品的冷却、气体压力能损失和散热损失。因出发点不同,实际能耗计算方法与按照能耗计算标准计算的结果存在一定的差距。装置的实际能耗在较大程度上决定于装置的设计,物耗和产品收率决定装置的经济效益,因此,对催化裂化装置的评价应以能耗和效益两个指标为标准。关键词:催化裂化装置 能耗 能量计算表 反应器出口油气组成前 言催化裂化装置的能耗,通常以装置物耗量的多 物料 流量/物料 流量/于气 急冷油少和规定的能耗指标,按照行业标准石油化工设计能量消耗计算方法/? 来计 液化气回炼油叭 施汽油油浆算。但影响催化裂化装置能耗的因素很多,除了与加工的原料油性质密切相关外,还与产品收率、产 柴油水蒸气品质量、工艺流程、大型机组及机泵效率、装置设培 .表 气体组成 ,计、生产操作和散热损失等有关。本文从催化裂化组 成 干气 液化气 烟气工艺本身出发,围绕影响装置能耗的两大主线:热,量和功,不考虑以物耗来反应能耗的体现方式,不考虑能量形式的转化,对催化裂化装置能耗进行全,面的分析和计算。能耗计算, 催化裂化装置的能耗主要体现在反应热、进出装置物流输入输出的有效热、大型机组及机泵的功十耗、低温位油品的冷却、气体压力能损失及散热损失等几个方面。能耗计算及分析以中国石油大庆石化分公司. / 重油催化裂化装置的标定数据为基础,一进出装置的所有物流以为基准,气体物流忽略压力因素对热焓的影响 即按理想气体考虑 。一 该装置由中国石化工程建设公司设计,于 一 .年 月开工,加工原料 ./ ,掺渣率,柴油生产方案。 年 月 日对装置进行标定的数据见表 、表 。收稿日期: ? ? ;修改稿收到日期: ? ? 。. 反应热作者简介:余龙红。高级工程师, 年毕业于北京化工学院化学工程系,一直从事催化裂化装置的工艺设计工作。催化裂化反应是吸热反应,其反应热来自再生维普资讯 /. 石 油 炼 制 与 化 工 年 第 卷器焦炭的燃烧热.由再生循环催化剂带人,反应后 . 大型机组及机泵的功耗高温油品的大部分显热经分馏塔回收利用。反应 大型机组主要包括主风机、气压机和增压机等。根据工艺要求需消耗外功 电或蒸汽 将装置热的影响因素包括原料油的密度及族组成、反应深度等。一般来说,原料油越重,芳烃和胶质等难裂 物流压缩至一定的压力,在物流升压的同时,温度化的组分越多,以及气体产品收率越大,其反应热 也同时升高。对于气压机,由于温位较低,这部分能量无法被利用而只能冷却掉,所以富气压缩在耗越大。针对具体的催化裂化加工装置,反应热一般从反应器一再生器标定中通过热平衡计算获得。液 功的同时,也损失热量,这是由工艺本身决定的;而对于主风机及增压机,由于空气温升对装置是有利体产品方案的重油催化裂化装置反应热一般为 /相对于原料,下同 ,催化裂解 的,能够被装置利用。一般在不考虑原动机的情况下,气压机总效率约为,主风机总效率约为装置反应热一般约为 / ,催化热裂 。解 装置的反应热更高。对于烟机,主要是回收烟气的压力能,通过消由于回炼油、回炼油浆、汽油及预提升干气等回炼组分的回炼量及转化率均较小,即使回炼量较 耗烟气的热能转化成电能,提高了能量品质。从总的烟气能量回收角度来看,如不考虑能量的转化,大,其反应热与气化热相比也要小得多;另外由于转化率较低,其反应热与新鲜原料相比也小很多。 只要最终排烟温度相同,烟机的有无对于装置的能所以,回炼组分的反应热可以忽略不计,但其参与 耗来说是等效的。反应并影响反应,如产品收率和剂油比。 机泵主要包括工艺流程泵、锅炉给水泵等,其根据标定数据,通过计算两器热平衡,该装置 功耗主要用于克服管路及系统的压力降,包括调节反应热为. / 。 阀和孑 板的压力降及位差等。表 大型机组及机泵功耗. 进出装置物流的有效热名 称 功耗/催化裂化装置原料油的进料温度取决于上游主风机加工装置。通常重油受粘度的影响,温度较高,轻气压机质原料油温度较低。一般来说渣油在 以上,增压机蜡油约 。以为基准,高于 的物流工艺机泵进装置为输入热。催化裂化装置消耗 余热锅炉部分、 . 的低压蒸汽量较大,它对催化裂化装特殊阀门润滑油泵置输入的有效热为从 降至 分合计馏塔顶油气温度 的全部热量。油气中的水蒸气冷注:空冷器冷却负荷的计算包括在低温位油品冷却计算中,不凝冷却成 水的能耗在塔顶低温油品冷却中计 计算电耗算。主风进装置 .烟气排烟温度为 . 低温位油品的冷却,柴油出装置,其它产品如干气、液化气及 各部分低温位油品的冷却负荷见表 。由于汽油等按考虑,均不计人有效热。各物流有装置有低温热回收措施,表 中左侧部分的热量已效热计算结果见表 。 被回收利用,约为. ,占整个装置冷却表 进出装置物流有效热负荷的 . 。但在以前设计的许多催化裂化装物流 有效热/物流 有效热/置中,出于对全厂的综合考虑,这部分热量基本上渣油 . 烟气. 没有被回收利用,而被循环水或空冷器冷却掉。如蜡油 . 柴油. 果这部分能量被利用,按照石油化工设计能量消低压蒸汽. 合计. 耗计算方法计算,在装置输出热量的同时,还节约主风 一 .了循环水 或电能 ,对降低装置能耗实际上达到了“双赢”的效果。从表 还可以看出,催化裂化装置从表 可以看出,烟气的排烟温度对装置的能耗影响最大,排烟温度每上升,约多损失 低温热主要集中在分馏塔顶油气冷凝冷却中。 ,所以余热锅炉的设计,如省煤段、对流 表 为分馏塔顶油气冷凝冷却为不同中间温段及过热段取热负荷的分配、对装置生焦量变化的 位的冷却负荷比较,从表 可以看出,中间温位不同,其前后热量相差很大,这是因为分馏塔顶油气适应能力十分重要。维普资讯 /. 第 期 余龙红.催化裂化装置实际能耗的计算与分析中大量的水蒸气冷凝使前冷却器热负荷较大。 又冷却至 ,因此对吸收稳定部分能耗产生重表 为分馏塔顶有无汽油冷回流的冷却负荷 要的影响。虽然由于急冷油及回炼油稳定汽油的的比较。从表 可以看出,如果分馏塔顶油气没有增加,吸收塔液相负荷增大,但并不能代替补充吸低温热回收,则 / 冷回流比无冷回流多消耗 收剂的作用,要想保证干气质量,适当的补充吸收热量 ;如果有低温热回收,则多消耗剂量 吸收塔顶部注入 是必需的。 . 气体压力能损失表 低温位油品的冷却负荷统计气体流经旋风分离器、塔及换热器等工艺设备时压力降低,这个过程实际上是节流膨胀过程,是等焓过程,其温度是不变的 视为理想气体 。但是,从整个工艺过程看,压力能损失实际上取决于. ? .分馏塔顶油气冷却器 ? 后续工艺中是否有功的输入或输出。.顶循环油冷却器?气体压力能损失统计见表 。其中反应油气 . 一 .轻柴油冷却器 一 的压力降主要包括反应油气自反应器经大油气管? . 贫吸收油冷却器线的压力降和分馏塔至气压机一级入口的压力降。. ? .气压机级间冷却器在假设没有压力 即假想反应油气在反应压力下直. ? .气压机出口前冷却器接进入气压机 损失的情况下,气压机消耗功率较. ?.气压机出口后冷却器? .小,其差值就是压力能损失。对于主风一烟气系统吸收塔中段回流冷却器?. 稳定塔顶冷凝冷却器 也是一样。. ? .稳定汽油冷却器? 由于吸收稳定系统中汽油及液化气的后续流程合计 . 中没有功利用设备,因此其压力能损可失忽略不计。表 气体压力能损失统计中间温度为 ? ?注:压力值为标定数据 。中间温度为 ?. 散热损失中间温度为一 散热损失取决于设备的衬里、保温材料及厚度和平面布置等,以及所处环境条件如气温、风速等。表 分馏塔顶有无汽油冷回流的冷却负荷比较催化裂化装置的散热损失主要包括设备及管道散热两部分,较高温位设备包括反应一再生器、外取热器、斜管、第三级旋风分离器、烟道及大油气管线等,设备表面温度为 。另外,塔设备如分馏塔、轻重柴油汽提塔、脱吸塔、稳定塔及一部分换热器也会向环境辐射少量热量。较高温位管道进入吸收稳定部分的来自分馏塔顶油气分液 包括原料油、分馏塔各中段回流顶循环回流、轻柴罐的粗汽油与来自气压机出口分液罐的压缩富气 油、一中回流、二中回流、油浆等 、主风、吸收稳定均为 ,各输出产品也是 ,所以吸收稳定 部分汽油、低压及中压蒸汽、采