催化裂化装置能量优化途径和方法

1、催化裂化(FCC)装置能量优化途径和方法摘要介绍催化裂化装置(FCC)能量优化特点、优化思路、优化方法。一、催化裂化装置特点；二、催化裂化装置节能优化；一、 催化裂化装置特点催化裂化装置(FCC)是炼厂内最重要二次加工装置之一，它的工艺过程特点 决定了过程用能特点。催化剂再生烧焦产生的热量在反应器和再生器之间的热传 递是其用能的最大特点，这也决定了该装置能效的优化策略和优化节能思路及方 法。蒔生儂牝剂I 兽甑典駆極失I再些曜业制広优桶环蒔生儂牝剂I 兽甑典駆極失I再些曜业制広优桶环匸哦热器壬財i一和央一汽化搏r催化裂化反应-再生系统(反再系统)传递的热量由焦炭燃烧所产生。在再 生器内产生的热量

2、的 60%70%被催化剂带入到提升反应系统中，其余的热量由 燃烧产生的烟气带走。通过催化剂在再生器与反应器之间的循环，热量就在反再 系统中完成转移。在反应器中，进料与携带热量的再生催化剂混合接触，催化剂 携带的热量提供进料升温所需的显热、进料汽化热、反应热和其他用能及反应器 的热损失。反应产生的流出物在提升管末端实现与催化剂分离，产生的流出气体 物流以过热的气相状态进入分馏系统，同时带入了大量由烧焦提供的能量进入分 馏系统。所以 FCC 主分馏塔都设置多个中段回流以取出过剩热量。催化裂化装置用能特点：再生器内催化剂烧焦产生大量高品位能量。催化裂化反应在470535 C的气相下进行，原料升温、气

3、化和反应所需的能量除了由换热提供外，绝大部分 由再生催化剂带入，再生催化剂称为了携带能量的载体。带入的这些能量一部分 用于推动反应进行，一部分由反应油气带入分馏部分，带入分馏系统的热量通过 主分馏塔中段取热等手段回收利用。由此可以看出，再生器内的催化烧焦提供了 催化裂化装置需能的绝大部分，在推动反应和分馏用能过程中占比例较大。催化裂化装置能量自给率高。催化裂化工艺过程中虽然用能多、品质 高，但能量基本都是来自装置再生器烧焦产生，其能量自给率平均可达 80%左右。 对重油催化裂化装置，其自给率可达 100%以上，甚至仅焦炭燃烧能量就大于装 置能耗。尤其是重油催化裂化，是能量大量输出的装置，其能耗

4、往往与环境接受 能量的能力有关。可回收利用能量数量大、品质高。高品位能量包括：高温烟气压力能、高达600C以上的再生器余热和再生烟气显热、高于300C的油浆显热等。低温热也多。分馏系统温位在90350C之间，主分馏塔进料是过热状 态，分馏过程中有大量低温位热量需要通过主分馏塔中段循环取出，转化为低温 热。蒸汽用量多且分散。工艺用汽有进料雾化、防焦蒸汽、预提升蒸汽、 汽提蒸汽、轻柴油汽提蒸汽及各种吹汽等。重催总用汽量常常高达 200kg/t 进料。 蒸汽能耗在装置能耗中占有较大比重，而且用汽点多达上百个，是优化用能的重 点之一。二、 催化裂化装置节能优化根据如上所述的用能特点，本装置能量优化应该

5、遵循以下策略：( 1)基于总流程物料优化；(2)降低反应生焦率；(3)烧焦高品位热量利用；(4)回 收高温烟气能量；(5)高温反应油气热量利用( 6)优化蒸汽使用；( 7)用能 设备优化技术；( 8)优化回收装置低温热。基于总流程物料优化根据装置在全厂生产加工中的地位和赋予该装置的加工任务，优化原料性质 产品分布。物料优化是能量优化的重要方面，不但影响本装置优化，同时又会对后续的装置优化产生约束作用。物料优化包括：掺渣比优化 为避免重复分离混合，总流程优化中，常减压装置的拔出率会有所调整，会 改变减压渣油的性质（如：残碳、重金属含量等），所以催化裂化装置的原料要 结合总流程变动，优化掺渣比。优

6、化产品分布和柴汽比 结合产品市场和全厂总加工流程，优化产品方案，适时调整柴 /汽比，提高 运行效益。 回收干气中的 C3/C4 组分 改进吸收稳定系统操作，优化补充吸收剂用量，降低干气中 C3/C4 含量， 可提高装置运行效益。如：低温热制冷，降低补充吸收剂温度等手段强化吸收塔 效果。（2）降低反应生焦率 生焦率是催化裂化装置运行中需要控制的重要指标，虽然通过烧焦产生大量 热量，并采取诸如烟气轮机等手段回收能量，但是通过烧焦释放的能量不可能完 全回收利用，而且装置的能量供入是过剩的，所以降低装置生焦率必然是节能优 化的重要手段。原料性质改进和优化 从全厂总加工流程优化原料进料，尽量采用生焦率低

7、的原料；通过加氢处理 等手段改进原料性质，降低装置的生焦率。采用新型雾化喷嘴、高效汽提器、先进提升管快分等设备（A）高效原料雾化喷嘴能改善原料油雾化效果，增强剂油接触效果，使原 料油雾滴与催化剂均匀接触，使原料油汽化速度快、死区少，从而减少了提升管 内的一次反应生焦率；（b ）高效的汽提技术能减少可汽提焦的生成；（c）先进 的提升管出口快速分离设备可控制反应时间，减少二次裂化生焦；（d）催化剂 磁分离技术可以从再生器中连续不断地改善催化剂活性、选择性，达到降低催化 剂损失、减少生焦；并且能解决催化剂的重金属污染问题，降低装置焦炭和干气 产率。优化操作、增加油浆外甩优化原料预热温度、反应温度、回

8、炼比、剂油比等参数，适当增加油浆外甩 量，能降低反应生焦率。采用反应终止剂、抑制二次反应 反应终止剂能有效抑制二次反应，改善产品分布，提高轻烃收率，减少二次 结焦。从而减少设备结焦倾向，沉降器顶部焦炭层，油气大管线结焦段长度也会 减小。采用干气雾化技术 干气取代蒸汽作为原料油的雾化介质，可以提高反应油气分压，抑制干气和 焦炭的生成，提高目的产品的产率；同时可以降低装置蒸汽耗量。干气预提升工艺能减少高温再生催化剂与蒸汽的接触，一定程度上减少催化 剂的老化失活，保持催化剂活性和选择性；同时，注入干气使反应器内的干气分 压增加，有利于抑制干气生成反应的进行，提高目的产品收率。（3）烧焦高品位热量利用

9、FCC 装置高品位热能包括：优化内、外取热器发汽量 再生器中烧焦放出的热量，一部分被催化剂带走提供裂化反应供热，另一部 分过剩热量通过再生器的内、外取热器产生较高品位的蒸汽。优化循环油浆、一中等发汽 主分馏塔的循环油浆和一中循环等温位也较高，可以发生较高品位的蒸汽。油浆热输出加热常减压初底油 循环油浆温位较高，发蒸汽涌损失较大，用来加热常减压装置的初底油，增 加催化裂化装置热输出，提高常减压装置换热终温，降低催化裂化装置能耗，可 实现能量优化利用。（4）回收高温烟气能高温烟气的能量回收利用是 FCC 装置能力优化利用的一个重要组成部分， 常用燃气轮机组再生器与烟气轮机联合，回收再生烟气中高价值

10、的压力能和 热能，以烟机驱动主风机，降低主风机能耗，甚至对外发电。回收高温烟气能手 段包括：适当提高再生压力提高再生压力，有利于烟气轮机做功量的提高，同时分馏塔的压力也相应增 加，能减少气压机功耗，达到节能目的。再生压力的提高会受反应 -再生系统乃 至分馏系统操作条件的制约：反应系统油气分压增高，焦炭产率增加，蜡油催化 裂化装置可通过注入干气或增加蒸汽量的办法加以弥补。降低再生器至烟机入口压差 在空气-烟气路线中，压力降主要体现在二个方面，一是主风机的主风入口 管道蝶阀，压力降正常在6 kPa 左右，会影响压缩比。二是床层压力降，因待生 分配器位置较高，决定了床层压力降正常时达到 25 kPa

11、。降低再生器催化剂藏量降低再生器催化剂藏量可以减少主风机出口至再生器顶部压降，提高烟机入 口压力。同时可缩短催化剂在在高温区的停留时间，减少老化失活；还可以提高 新鲜催化剂在系统内的比例，从而提高活性和选择性，达到减少催化剂的单耗的 目的。采用富氧再生技术富氧再生技术是向主风中掺入部分纯氧以提高主风氧浓度，满足正常催化剂 流化前提下，能大幅度提高装置处理能力和掺渣比。采用该技术后再生器主风量 减少，在相同加工量下，烟气携带热量减少，可降低能耗；富氧再生还可提高烧 焦强度，再生剂碳含量降低，催化剂平衡活性和选择性上升。（5）优化利用反应油气热量高温反应油气热量是由反应油气带入主分馏塔的。合理利用

12、和回收反应油气 热量手段主要包括：降低分馏塔压降 高效塔内件，降低分馏塔压降，提高传质分离效率和能量利用效率。优化主分馏塔取热分布优化主分馏塔取热分布，增加下部塔段取热。（a）以确保产品质量为前提，优化主分馏塔各段回流取热分配，尤其是降低顶循回流和冷回流，提高油浆、二 中等高温位取热量。主分馏塔顶油气，顶循环回流，轻柴油的热量中有一部分的 回收经济性差，回流取热尽可能在高温下取出，为回流热的回收利用创造条件。（b）提高回流取热返塔温度。在回流取热一定条件下，提高回流量，会缩小离返塔温差，使得返塔温度提高。流量增大后，回流泵的功耗略有增加，应优化设主分馏塔与吸收稳定热集成 手段包括：优化主分馏塔

13、取热和改进换热网络；通过顶循与气体分馏的热联 合，中段循环和柴油等作吸收稳定系统再沸器热源等手段，实现热量的回收利用。优化发汽等级和发汽量 综合考虑全厂蒸汽平衡，优化装置内工艺物流发汽等级和发汽量。提高油浆 蒸汽发生器所产蒸汽的品质，增加热输出，比如：油浆蒸汽发生器所产低压蒸汽 改为产生中压蒸汽等。优化吸收稳定系统操作 保证干气、液化气品质前提下，适当减少吸收剂量，防止过度脱吸，减少能 耗；吸收稳定系统的解吸塔设置中间再沸器，降低用能品质。（6）优化蒸汽使用主风机、气压机驱动形式优化主风机、富气压缩机的驱动形式，应结合全厂蒸汽平衡，合理优化机组的背 压参数。干气预提升可降低蒸汽消耗 干气预提升

14、技术能减少向反应器注入的蒸气用量 ,降低分馏塔顶冷却器冷却 负荷, 减少酸水排放量。还能改善产品分布，增加轻质油收率。但是同时应该考 虑干气预提升技术会增加分馏塔顶油气分离器内不凝气含量，富气机入口压力降 低，导致富气压缩机的功耗略有增加。还应注意，采用干气预提升技术前提条件 是：富气压缩机的运行能力具有充足的余量。汽提蒸汽、雾化蒸汽和塔底吹气量的优化 增加汽提蒸汽用量会导致装置能耗上升，但同时也会降低待生剂的可汽提焦 含量，所以需要技术人员权衡优化。（7）用能设备优化技术优化能量回收机组运行从原理上说，能量回收机组是将压力能和热能转化为电能或机械能的设备， 用具有一定压力的高温烟气推动烟机轮

15、旋转，带动主风机和发电机做功，实现能 量回收。机组中的烟机是关键设备，它直接影响着能量回收的经济效益。结合烧 焦率评价主风机-烟机-汽轮机-发电机组的运行，优化能量回收机组发/补电量。大型机泵变频 大型机、泵使用变频调速电动机后，能显著减少用电量。加强设备保温、降低散热损失 加强设备和管道等保温管理，降低散热损失已经是炼厂常规的节能手段。余热锅炉吹灰优化 激波吹灰器能提高除灰效果，降低排烟温度，减少排烟能量损失；乏汽回收技术 如果装置内有单独的锅炉水除氧器时，应采用乏汽回收技术回收除氧器乏汽 用于加热除盐水，提高除盐水进入除氧器温度，降低除氧蒸汽消耗量。（8）装置低温热回收 热联合消减低温热 该装置热联合主要包括上游原料热联合和下游产品热联合。受反应系统剂油 比限制，原料进提升管的温度是固定的，上游蜡油和渣油可以通过装置内物流加 热，增加热量。催化汽、柴油直供下游装置也是低温热利用的一个重要手段。 低温热用于气体分馏 用循环脱盐水为热载体，分别与主分馏塔顶油气、顶循回流和轻柴油换热， 可把脱盐水加热到100C，作为气分装置丙烯塔底重沸器