催化裂化装置热量匹配优化与节能

催化裂化是石油炼制过程中的一个重要环节,过程耗能巨大。由于催化裂化装置内存在多个不同温位的热源,因此,在催化裂化装置内部,优化热量匹配方案对于装置节能降耗具有显著影响。目前国内炼厂低温热过剩问题普遍突出,应多利用内部热量进行热交换,提高装置能量自给率,降低系统公用工程耗量。针对某炼厂1.7Mt/a催化裂化装置在低温热利用方面存在的问题,对其热量匹配方案进行优化改造,通过Pro/Ⅱ流程模拟软件对改造前后流程进行模拟。在控制产品质量及低温热水系统进出口温度的条件下,将原料油一段预热改为轻柴油、分馏一中油和循环油浆三段预热,采用顶循油给解吸塔中间重沸器供热。显著提高了装置内能量自给率,适度降低了低温热回收比例,中压蒸汽产量提高9.44t/h,减少低温热水带出热量11.46Mkcal/h,装置能耗降低4.33kg(标油)/t(原料)。     

增设热管的机械通风逆流湿式冷却塔性能研究

针对某燃气热电厂机械通风逆流湿式冷却塔蒸发损失大的问题,提出了收水器上方增设热管换热器的节水改造措施,分别建立了改造前后的三维数值计算模型,模拟研究了改造前后冷却塔内部的流场、温度场和含湿量场,分析了改造后的换热与节水性能。结果表明:增设热管换热器对冷却塔的换热性能影响较小,冬、夏季典型日工况下出塔水温最大分别增高0.36和0.51 K;增设热管换热器后节水性能良好,冬、夏季典型日工况下分别节水24.56和23.30 t/h,使原蒸发损失分别降低57.29%和46.23%。     

气体分馏装置节能降耗技术分析

洛阳分公司二套联合气体分馏装置原设计加工能力为30×104t/a,2008年扩能改造为65×104t/a,采用脱丙烷塔(T501)、脱乙烷塔(T502)、丙烯塔(T503AB/CD)、脱异丁烷塔(T504)四塔加工流程,目标产品是从液化石油气中分馏出99.6%的高纯度丙烯和氢氟酸烷基化原料。装置设计能耗为56.53kg标油/t原料。装置改造后,由于加工负荷小于设计值(仅为设计值的60%~80%),导致蒸汽、热水、电等动力能耗比设计值偏高;同时,原料中C2等轻组分多,造成瓦斯大量排放,导致装置加工损耗大,装置实际能耗比设计值高出4.87个能耗单位。为此,通过技术分析及实际论证,采用降压操作、工艺优化、热联合等措施,装置各动力消耗明显降低,装置能耗降低9.31kg标油/t原料。提出预热器E512加热流程改造、停用脱乙烷塔进料预热器、T501塔原料预热流程改造等节能新思路。     

焦化加热炉对流段结焦的原因分析与对策

中国海油惠州炼油分公司420×104t/a延迟焦化装置采用"两炉四塔"工艺技术,设计加工减压渣油,正常在线清焦周期在4～6个月。2010年6月,该装置掺炼催化油浆,在不到2个月的时间内焦化加热炉对流段与对流入口严重结焦,导致装置分炉进行机械清焦。通过对焦块取样化验分析并从工艺角度进行综合分析,得出了加热炉结焦的主要原因是:催化油浆含有0.5%～1.0%的附着有铁、镍、钒、钙等重金属和焦炭的催化剂固体颗粒,极易吸附从焦炭塔带来的泡沫焦焦粉颗粒和塔底油中的沥青质和胶质分子,形成更多的结焦母体,进一步强化了结焦作用;此外,由于采用单点注水,注水与柴油换热后温度偏低(180～200℃),导致减压渣油中的沥青质析出挂在管壁上,产生缓慢积焦。提出了清焦后的技改措施:及时投用第二点注水;加强对焦化原料与底循油的分析,原料易结焦时取大循环比操作;平稳操作,减少辐射进料携带入炉管的焦粉量;停炼催化油浆。     

锅炉水系统节能改造工程实践

本文主要针对锅炉车间除氧器热量损失严重、纯化水系统浪费水资源的问题,通过在锅炉房原除氧器和补水箱之间新增一个热回收水箱,运用换热的方法将除氧器排放的热量回收至热回收水箱给除氧器补水进行预加热,同时回收锅炉房排放的浓水作为冷却塔的补水使用的方式,对锅炉房的除氧系统和纯化水系统进行改造.改造方案实施后,锅炉水系统节能效果显著.     

分馏与吸收稳定系统的关联性分析及优化

由于原料性质不断"变重",影响了长庆石化公司1.4Mt/a重油催化裂化装置分馏与吸收稳定系统的平稳操作。对分馏与吸收稳定系统主要的关联性操作,即分馏塔顶的富气和粗汽油作为吸收塔进料的单向关联、分馏一中回流与稳定塔底温度的双向关联、轻柴油进再吸收塔与富吸收油返分馏塔的双向关联进行了分析,提出了优化措施建议:应适时调整补充吸收剂的量,使之与粗汽油的量之比保持在0.7～1.3的范围内;在减渣进料加工量为110t/h的工况下,将补充吸收剂流量控制在50t/h;稳定塔底重沸器取热量跟踪温度控制应尽快投用;将热量换算更换为流量换算;对一中和稳定塔底的换热流程进行优化;在处理量变化的情况下,应随着贫气量的变化,适时调节贫吸收剂的流量,保证再吸收塔的吸收效果;贫吸收油可改用分馏塔顶顶循油。     

低温热在气体分馏装置上的应用

中国石化洛阳分公司气体分馏装置原设计规模为30×104t/a,采用五塔流程,2008年扩能改造后,加工能力达到65×104t/a,实际采用四塔流程,由脱丙烷塔(T501)、脱乙烷塔(T502)、丙烯塔(T503AB/CD)、脱异丁烷塔(T504)组成。装置设计能耗为56.53kg标油/t原料,2009年装置实际能耗为51.77kg标油/t原料,但与同期中国石化先进装置能耗(37.34kg标油/t原料)相比,在蒸汽和电的单耗上,尚有差距。对此,提出实施催化装置低温热与气体分馏装置深度热联合,以及气体分馏装置内部低温优化,可取消气体分馏装置能级高的蒸汽热源,用低温热替代蒸汽伴热,蒸汽作为装置备用热源,可以节约0.3MPa蒸汽10t/h,降低装置综合能耗0.9个单位。     

催化裂化装置提高掺渣比过程中存在的问题及应对措施

提高催化裂化装置掺渣比是挖掘装置生产潜力、提高经济效益的有效手段之一。在对洛阳石化Ⅰ催化装置提高进料掺渣比过程中,干气、焦炭产率明显增加,汽油收率略有降低,产品分布仍较理想,但也存在主风量不足、再生器缺少有效取热手段、油浆系统结焦等问题。通过采取引空压风补充主风量、适当加入CO助燃剂、提高油浆循环量、降低分馏塔底温度和油浆停留时间、适当调整塔底注汽量等措施,有效保证了装置正常运行。同时对装置进行改造优化,加强原料管理,选择适宜催化剂或重油裂化助剂,对沉降器上部及集气室、大油气线落实监控措施,优化油浆系统取热,预防反应和分馏系统结焦;恢复投用再生器取热设施,解决因掺渣上升带来的再生器热量过剩问题;采用新技术(电脱盐由两级升级为三级)提高原料质量,降低焦炭产率,改善产品分布和维持长周期运行,不断提高装置经济效益及生产技术水平。     

结合本厂实际 搞好节能工作

<正> 我厂的年产30×10~4t合成氨、48×10~4t尿素装置系70年代初期从日本成套引进的,其特点是大型化、单系列、自动化及透平化程度高,技术比较先进。原设计合成氨原,燃料能耗为43.33GJ/t,按国内计算方法可比能耗为40.82GJ/t。     

催化油浆制针状焦技术经济分析

针状焦是20世纪70年代大力发展的优质碳素原料,由其制成的超高功率(UHP)石墨电极可大幅提高冶金工业效率,降低消耗,减少环境污染。研究发现,炼厂油浆是生产针状焦的优质原料。目前,国外普遍采用低硫减压渣油和催化裂化澄清油为原料,共碳化生产针状焦,技术成熟。国内相关技术研发起步较晚,但发展较快。2006年,锦州石化采用石科院自主开发的第二代油系针状焦生产技术,对原装置进行技术改造,生产针状焦4×104t/a左右,可满足UHP石墨电极生产的需要。2012年,山东临沂沂河石化有限公司20×104t/a油系针状焦装置动工,采用中国石油大学超临界萃取分离技术预处理油浆,该项目配套有芳构化装置,预计将于2014年7月投产。对该项目原料市场分析表明,目前国内催化裂化澄清油或油浆、甲醇、液化气等资源充足,供应不存在问题。产品市场方面,由于生产不稳定,目前针状焦实际产量不到20×104t/a,而消费量达到27.29×104t/a,有8×104t/a的缺口;同时,副产的芳烃市场前景较为乐观。根据项目投资估算和经济分析,设计项目内容为40×104t/a原料油浆,生产约20×104t/a针状焦,同时配套相应装置,总投资约6.6亿元,可以实现税后利润5.8亿元/a,投资回收期为2.1a。项目具有工艺技术成熟、原料易得、产品市场前景乐观、效益显著的特点,不仅可以解决国内针状焦资源缺口问题,也是炼厂解决油浆出路的有效途径。     

延迟焦化装置的用能分析与优化策略研究

延迟焦化装置具有工艺成熟、原料灵活、操作和投资费用低等特点,其优化用能的系统化策略包括:要以装置总物料流程优化为基础,优化原料、产品流程以及装置循环比,缩短生焦周期;在保证装置产品质量的前提下,优化装置的反应条件,选取合适的反应温度、压力,优化装置的反应用能;优化分馏系统取热,优化换热网络与发汽量,加强热量回收,提高原料换热终温,降低加热炉负荷;优化吸收稳定系统中各塔操作条件,加强分馏系统与吸收稳定系统的热集成,回收利用稳定汽油的热量,结合全厂实际选择合理的压缩机驱动源;总结延迟焦化装置单元过程与设备节能措施,包括加热炉优化、大吹汽改造、除焦优化等;在对延迟焦化装置进行优化之后,选择合理的措施回收利用装置低温热,加强装置上下游的热联合,实现热供料,装置内部无法消化的低温热纳入全厂低温热系统。     

丙烯酸及酯装置热水系统评估及改造

某丙烯酸及酯装置热水系统主要包括用热单元和换热器,用热单元所用的热水采用外部循环冷却水作为水源,存在资源浪费现象。对该装置热水系统节能潜力进行分析,利用KBC公司的Petro-SIM软件进行计算和评估,确立改造方案。使用冷凝液作为热媒水,停止使用原先的循环冷却水;将敞开式换热系统改为闭路自循环取热换热系统,避免水质和外界温度、压力变化对本装置工艺的影响;将各换热器来的冷凝液收集到一个缓冲罐中,混合后的冷凝液温度约92℃,总流量约90t/h,将这部分冷凝液作为热源,使用新增的板式换热器加热改造后的闭路水;为保证生产的稳定性和连续性,保留原来的热水加热器,当新增热水加热器出口温度达不到要求时,用原热水加热器再进行加热;增加一个循环水缓冲罐,当闭路循环水水量不够时,通过外界补充不足的循环水。利用装置冷凝液取代低压蒸汽进行循环水换热后,用来进行循环水换热的低压蒸汽不再使用,节约低压蒸汽20t/h,装置实现节能量6.08kt标油/a,实现经济效益716万元/a。     

济南石化1号催化裂化装置流程模拟应用

济南石化1号催化裂化装置通过流程模拟技术,寻找制约装置生产的瓶颈,以此来优化操作条件,降低能耗,离线培训操作人员,加强工艺人员对工艺机理的掌握,从而改善操作,提高企业的竞争能力。针对主分馏塔顶循环油-热媒水取热点取热能力不足的问题,利用模型,对分馏塔热负荷进行核算和优化,投用1号催化裂化装置主分馏塔顶循环与气体分馏装置的热联合,实现了主分馏塔低温热利用的最大化。热联合流程投用后,与使用蒸汽比较,1号气体分馏装置丙烷塔运转基本无异常;热媒水入装置温度下降3℃,热油入装置温度为145℃,重沸器出口温度为103℃,热油出装置温度为129℃,热油三通阀开度在40%～50%之间,满足装置操作要求。模拟优化后,气分装置丙烷塔底重沸器1.0MPa蒸汽消耗下降4.5t/h,1号催化裂化装置原料从油浆取热增加,油浆减少发汽量1.1t/h;顶循-循环水冷却器上水关小后,循环水消耗降低80t/h,全年实现综合效益338万元。     

延迟焦化装置能耗分析及优化措施

克拉玛依石化公司1.5Mt/a延迟焦化装置加工原料为稠油,于2004年建成投产。装置包括电脱盐和脱钙系统、焦化系统、富气压缩吸收稳定系统三大部分,设计能耗为1798.02MJ/t原油,但2005年装置实际能耗为1967.70MJ/t原油,远超出设计值。该装置能耗构成中,燃料气占55%以上,蒸汽占34%,耗电占10%以上。减少燃料气、电耗和蒸汽消耗是降低装置能耗的关键。为此,实施如下改造措施:①对加热炉余热回收系统进行水热媒技术改造,以高压脱氧水为传热介质,实现热烟气和冷空气之间的热量交换,保证热管表面温度均匀,改造后加热炉排烟温度降至166℃,热空气入炉温度升至267℃,热效率超过90%的设计值。②优化装置操作,减少3.5MPa和1.0MPa蒸汽消耗;降低吸收稳定系统压力和解析塔底、稳定塔底温度,增加自产蒸汽量。③优化除焦操作,缩短除焦时间,为空冷器电机安装变频系统,以降低电耗。④降低焦化装置新水和循环水消耗。节能措施实施后,2009年装置能耗为1067.31MJ/t原油,比设计值降低730.71MJ/t原油,折合燃料油为21.44kg标油/t原油。     

乙烯装置急冷油系统的设计和节能改造

我国已经投入运转的乙烯装置有27套,总生产能力达1467.5×104t/a,其中除惠州乙烯、扬巴乙烯、原茂名30×104t/a乙烯和一些进行了急冷油系统减黏改造的乙烯装置外,其他多套装置都表现出急冷油系统运转不良,温度、流量、黏度等实际运转参数和设计参数偏离较大,特别是急冷油塔的塔釜、塔顶温度,急冷油黏度,回流汽油量,稀释蒸汽发生量等偏离更大,使装置的能耗较高,稳定运转困难。急冷油的黏度高是急冷油系统存在的主要问题,由此派生出急冷油塔釜温低、稀释蒸汽发生量少、工艺污水量大、能耗高等弊端。改变急冷油塔设备尺寸和型式无法改变急冷油的黏度,必须从工艺流程的设计着手解决黏度问题。提出一种新的急冷油系统工艺流程,其特点包括:设置减黏塔,塔顶温度为250～300℃;设置轻燃料油汽提塔,与减黏塔一起用以控制急冷油的黏度,保持适宜的急冷油塔塔底、塔顶温度;设置盘油循环系统,回收盘油携带的热量,控制和改善急冷油塔的轴向温度分布;用急冷油产生更多的稀释蒸汽,减少中压蒸汽的消耗,减少工艺污水的排放量,节能减排。应用此工艺,在上海赛科乙烯由90×104t/a改扩建为119×104t/a工程和大庆60×104t/a乙烯节能改造项目中,均取得显著成效。     

250kt/a催化轻汽油醚化装置的改造及优化

华北石化250kt/a催化轻汽油醚化装置流程简单,造成总的C_5活性烯烃转化仅为30.0%,产品中甲醇含量高达0.5%~0.6%,烯烃含量仅降低5.0个百分点,生成的高辛烷值醚化物少。经醚化后,汽油产品辛烷值基本无变化。由于以上原因,决定采用LNE-3工艺技术对原装置进行改造,将加工规模由250kt/a扩建为300kt/a。主要改造内容为:新增催化蒸馏上塔、催化蒸馏下塔、甲醇回收塔、甲醇净化器、萃取水净化器等设备;在第一醚化反应器、第二醚化反应器之间增设冷却器,以进一步提高活性烯烃转化率;增设催化蒸馏上塔塔底重沸器,以回收高温凝结水热量,可节省能量4.12kg标油/t催化轻汽油。装置改造后运行平稳,总的C_5活性烯烃转化率达到92.70%,醚化产品及剩余C_5中甲醇含量分别降至0和0.09%,总的烯烃含量降低15.27个百分点,辛烷值提高4.6个单位,蒸汽压降低约22k Pa,装置吨油净利润达到169.76元,经济效益良好。     

大中型沼气工程增温及控制系统运行管理策略

针对北方地区大中型养殖场沼气工程,制定一套发酵罐体增温及控制系统的运行管理策略,它分为供暖期与非供暖期两种模式。阐述两种系统的工作原理,对系统的热负荷、发电余热回收、沼气锅炉采暖及锅炉回水余热回收进行理论计算,并进行设备选型。计算可得:发酵系统平均每日热负荷为3.26 GJ,余热锅炉每日可提供的发电尾气余热回收量为3.64 GJ,发电量为1300 k Wh/d;通过板式换热器与沼气锅炉回水换热,每日集热量为4.41 GJ,可满足维持发酵罐体正常发酵温度的要求,从而保证厌氧发酵系统的稳定运行。     

纤维素水解发酵制燃料乙醇的过程模拟及火用分析

通过Aspen Plus模拟纤维素制水解发酵制取燃料乙醇工艺的仿真模型并计算全流程数据。对系统进行分析,计算主要单元的流、损失和效率。研究结果表明:计算获得工艺的物流和能流数据,可作为生命周期评价的基础;当进口秸秆原料参考江苏省内玉米秸秆收集资源量年输入242万t时,原料利用率达到23.10%,因此该工艺具有工程实践的潜力;粗馏塔的损失占系统41.61%为最大,因为该单元中流量存在较大变化;系统损失分布中粗馏塔和其他部件损失占比较高,因此为优化系统能量结构,水循环、热循环、锅炉燃烧系统还需优化调整。     

低温工况热源塔热泵系统应用试验分析

针对热源塔换热能力及热源塔联立热泵主机制热情况分别进行试验研究,并与风冷热泵的制热变化性能进行比较分析。结果表明,控制热源塔进口气液温差恒定的情况下,塔从空气中吸收的热量随环境温度的降低而增加,溶液中溶质的挥发对热源塔吸热量有重要影响;热源塔进口气液温差随环境自然变化的情况下,环境温度与蒸发温度的温差随环境温度的降低而减小,热源塔从空气中吸收的热量也随之减少。在低温工况下,虽然空气含湿量较少,但热源塔热泵系统相比于其他空气作为热源的热泵系统,在潜热换热方面有较大优势。     

蜡油加氢装置换热网络分析与优化

洛阳石化蜡油加氢装置由反应、分馏、富氢气体脱硫、热回收和产汽系统以及装置公用工程部分等组成,设计年加工能力220×104t/a,以减压蜡油、焦化蜡油和脱沥青混合油为原料,采用抚顺石油化工研究院开发的FFHT蜡油加氢处理工艺技术,催化剂采用FF-18型,主要生产低硫含量的精制蜡油,同时副产少量石脑油和柴油,富氢气体经脱硫后送至制氢装置作原料.利用换热网络优化软件PINCH2.0,对蜡油加氢装置换热网络进行模拟,得出现行工艺条件下换热网络最小冷却公用工程和最小加热公用工程用量,提出以现行换热网络的操作工艺为基础,停运分馏塔进料加热炉,提高反应进料加热炉热负荷,在不增加装置换热网络换热器换热面积前提下,充分利用装置现有换热器换热面积余量,增大换热器的换热负荷.实施换热网络优化方案后,降低蜡油加氢装置耗能105.5kg标油/h,年运行时间以8400h计算,年实现节能886.2t标油,标油价格按照3600元/t计算,年实现经济效益319万元;装置进料量按照295t/h计算,则降低装置综合能耗0.358kg标油/t原料.