催化裂化基础能耗计算

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表 4 计算基准能耗与标定核算能耗对比
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项目 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 EB EF 计算基准能耗 423.84 206.34 654.77 -330.97 168.81 440.24 50 341.58 74.18 5.82 45 2079.60 1.233 标定核算能耗 418.68 251.05 695.31 -119.40 262.57 538.99 51 350 64.64 5.82 45 2563.65 差值 -5.16 44.71 40.61 211.57 93.76 98.75 1 8.42 -9.54 0 0 484.05
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(5)产品进出装置条件见表 1。 表 1 产品进出装置条件
名称 干气 液化气 汽油 相态 气态 液态 液态 温度 40℃ 40℃ 40℃ 名称 轻柴油 重柴油 油浆 相态 液态 液态 液态 温度 60℃ 90℃ 90℃
(6)余热锅炉的排烟温度以 180℃计。 (7)主风机组按主风机—烟机—电机三机组配置，主风机为轴流风机。若烟机回收动力不足以驱动 主风机时以电力补足；若回收率大于 1 时，也以电力计入基准能耗。 (8)工艺用汽等级为 1.0MPa，扫线、伴热、抽空、采暖及其它间断用汽不计入基准能耗。 (9)分馏塔采用塔顶循环回流，不采用冷回流。另设一中、二中及循环油浆共三个循环回流取热。 (10)分馏塔顶油气中≥90℃部分按低温热回收考虑，<90℃部分按冷却考虑。其余物流中≥100℃部 分按低温热回收考虑，<100℃部分按冷却考虑。 (11)分馏塔顶油气、压缩富气、补充吸收剂及稳定塔顶油气均按冷却至 40℃考虑。 (12)气压机为带中间冷却器的两段离心式压缩机，动力为 3.5MPa 蒸汽背压透平，排汽压力为 1.0MPa。 (13)干气中 C3+按＜1v%考虑，液化气中≥C5 组分按＜1v%考虑，≤C2 组分按≤0.5v%考虑。稳定塔 按深度稳定考虑，汽油中≤C4 组分按≤1m%考虑。 (14)泵均以电力驱动考虑。 (15)冷却方式均以水冷考虑，水的温升为 10℃。 (16)余热锅炉按不补燃考虑。 (17)回炼汽油为装置自产的粗汽油。如果回炼汽油为来自装置外的粗汽油，要求在粗汽油泵出口分 出同样流量的粗汽油返至装置外。 (18)预提升介质为蒸汽，不考虑干气作为预提升介质。
2 基准能耗主要修订内容
(1)鉴于目前催化裂化装置正常生产几乎都不使用加热炉，因此取消原基准能耗中的加热炉能耗项。 (2)根据目前在催化裂化装置中重油催化裂化占绝大多数，仅用掺渣比来衡量催化裂化原料的轻与 重并不确切。因此，在新的基准能耗中计算化学焓差能耗（即反应热）不采用以掺渣比来作为对原料轻 重的区别，而采用原料的主要性质（比重、残炭、平均沸点、分子量）来评判原料的轻重，反应热采用 分子膨胀法来计算。 (3)原基准能耗中余热锅炉的排烟温度是按 250℃考虑的。 鉴于目前有些装置的余热锅炉排烟已降至 180℃，故新的基准能耗再生烟气排烟能耗按 180℃考虑。 (4)原基准能耗中散热能耗是用装置焦炭产率和回炼比来关联的。考虑到散热能耗仅与原设计的设 备尺寸有关，而与实际操作条件变化和处理量变化关系不大，故新的基准能耗、散热能耗以装置原设计 时的处理量和焦炭产率来关联，而与其它无关。 (5)统计多套数据表明，增压机能耗很难找出与之关联的参数，也是装置能耗计算中最不确定的能 耗项。鉴于此，新的基准能耗对增压机能耗采用以实耗的办法来解决。 (6)新的基准能耗中再生烟气排烟能耗以排烟温度和大气温度差来计算能耗，而在主风机能耗项中， 主风的温升作为主风机的有效功来考虑。 (7)考虑到目前许多装置采用注终止剂或回炼汽油，故新的基准能耗新增终止剂或回炼汽油能耗项。 (8)针对 ARGG、MGD、MIP、FDFCC 等各种方案的不同对能耗的影响，重新修订工艺排弃能耗和 冷却介质能耗。 (9)蒸汽能耗项中，除考虑雾化蒸汽比例对耗汽的影响外，也考虑回炼比不同对雾化蒸汽量的影响。
6 基准能耗的校正
在装置负荷率与设计能力相差较多时，需对计算所得到的基准能耗用下式进行近似校正。 EC=［E2+ E4+E6+E8+E9+E11+L(E1+ E3+ E5+E7+E10)］/L 式中：EC—近似的校正后的能耗，MJ/t； L—装置负荷率，分率。
7 建议的能耗评价指标
由于各个装置的具体条件差别较大，用能耗的绝对值对各装置进行比较是不合适的。因此，用能耗 因数 EF 来评价各装置的能量利用水平，可比性相对要强一些。 EF=E/EC 式中：EC—计算的基准能耗； E—装置的实际能耗，MJ/t。 EF 值越大，表示装置实际能耗与基准能耗的差距越大，能量利用水平越低，节能潜力越大。EF 值 越接近 1，表示能量利用水平越高。在设计完善的装置，EF 值小于 1 也是可能的。
对表 4 所列数据逐项分析，可以看出装置节能的潜力所在之处，有助于节能工作的深入进行。逐项 分析如下： (1)再生烟气排烟能耗 E2 排烟温度为 218.8℃，较基准温度高。 (2)工艺排弃能耗 E3 装置的低温热回收比较充分，分馏塔顶换热至 70℃，顶循换热至 95℃，稳定汽油换ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ至 62℃， 排弃能都较基准能耗少，轻柴油换热至 99℃，和基准能耗相当，一中段油采用循环水后冷，而基准能 耗为全回收。综合以上几项，总的工艺排弃能较基准能耗少，但是实际能耗计算中回收的低温热按 60% 可利用计，另有 40%计入排弃能，因此总和较排弃能稍高。 (3)主风机能耗 E4 基准能耗计算中主风机出口至烟机入口压降按 0.09MPa 考虑，实际主风机出口至烟机入口压降为 0.117MPa。烟机回收功率减少。 (4)气压机能耗 装置气压机组配置为汽轮机-电动/发电机-气压机，标定期间，装置产中压蒸汽压力为 2.1MPa（A） ， 气压机耗电 2700kW，因此气压机能耗较基准能耗高。 (5)蒸汽能耗 E6 解吸塔底采用低压蒸汽作为热源，总的蒸汽消耗量加大。 (6)冷却介质能耗 E9 低温热回收比较充分，循环水耗量降低，冷却介质能耗有所下降。
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8 基准能耗计算举例
下面用实例说明基准能耗计算方法的使用。 例：以上海高桥分公司 140 万 t/a 催化裂化装置 1998 年 8 月 26 日标定数据为例。 表 2 上海高桥分公司 140 万 t/a 催化裂化装置 1998 年 8 月 26 日标定数据
序号 1 原料 进料量 残炭 T50 2 产品收率 干气 液化气 汽油 轻柴油 油浆 焦炭 3 回炼比 (终止剂+回炼粗汽油)/ 新鲜原料 4 原料雾化蒸汽比例 反应压力 主风机出口压力 气压机出口压力 5 装置标定能耗 m% MPa（绝） MPa（绝） MPa（绝） MJ/t m% m% m% m% m% m% 3.63 16.44 40.6 26.62 3.93 8.32 0.02577 0.0038 4.94 0.3 0.393 1.28 2563.65 t/h m% ℃ 178 4.11 455 项 目 单 位 数值
催化裂化装置基准能耗
中石化炼油事业部节能中心 2004.12
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1 适用范围
本基准能耗适用于国内各种类型、处理各种原料、任何生产方案的大中型（≥50×104t/a）催化裂 化装置（包括 ARGG，MGD，MIP，FDFCC 等） 。 本方法计算的基准能耗包括反应、再生、分馏、吸收稳定、主风机和烟气透平、余热锅炉、气压机、 余热回收站等部分，但不包括水处理和产品精制部分。
表 3 上海高桥分公司 140 万 t/a 催化裂化装置 1998 年 8 月 26 日标定数据计算结果
序号 1 2 3 4 5 6 7 E1=423.84 E2=206.34 E3=654.77 E4=-330.97 E5=168.81 E6=440.24 E7=50 计 算 结 果 序号 8 9 10 11 计 算 结 果 E8=341.58 E9=74.18 E10=5.82 E11=45.00 EB=2079.60 EC=EB EF=1.233
EB= 式中：E1～E11 分别见下述。 (1)化学焓差能耗 E1（MJ/t） E1=CR 式中：CR—与原料性质有关的系数； CR =58066D + 957C - 6539 ， kJ/kmol；
∑
i =1
11
Ei
Mc − Mp McMp
MC—原料平均分子量，若有该数据按实际数据输入，若无该数据按下式估算， MC=42.97exp（2.10×10 -4T-7.79D+2.09×10 -3TD）T1.26D4.98； Mp—产品平均分子量； Mp=（yH + yLO + yG + yL + yF）/（2.86×10 -3yH +5×10 -3yLO +0.01yG +0.02yL +5.88×10 -2yF）
计算结果表明：虽然上海高桥分公司 140 万 t/a 催化裂化装置的能耗在国内处于领先地位，但 EF 仍高达 1.233。
9 生产装置标定数据校核及节能潜力分析
同样以上海高桥分公司 140 万 t/a 催化裂化装置 1998 年 8 月 26 日标定数据为例，分析其能耗与基 准能耗的差距并分析其节能潜力。
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E8=5.76y`C－0.58q +396.9 式中：y`C—装置原设计焦炭产率 m%； q—装置原设计的处理量（新鲜原料进料量）t/h。 (9)冷却介质能耗 E9（MJ/t） E9= 10.9yF +1.54yL+0.55yG+0.12yLO+0.018yH－16.3 (10)终止剂或回炼汽油能耗 E10（MJ/t） E10=1549R2 式中：R2 —终止剂或回炼汽油回炼比（对新鲜进料量） 。 (11)其他能耗 E11（MJ/t） E11=45
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式中：yH—油浆及重柴油产率，m%； yLO—轻柴油产率，m%； yG—汽油产率，m%； yL—液化气产率，m%； yF—干气产率，m%。 T= T50 T50—新鲜混合原料油恩氏蒸馏 50%点温度，K； C—新鲜混合原料残炭，m%； D—新鲜混合原料油比重，d15.615.6。 (2)再生烟气排烟能耗 E2（MJ/t） E2=24.8yC 式中：yC—焦炭产率 m%。 (3)工艺排弃能耗 E3（MJ/t） E3=42.97yF+17.66yL+6.42yG+1.46yLO+0.19yH－91.81 (4)主风机能耗 E4（MJ/t） E4=(207.86P1－0.32) yC(2.43＋16.09P12-13.03P1) －0.133yC(432P1＋11.7)+Ne 式中：P1—主风机出口压力 MPa（绝） ； Ne—增压机能耗：无增压机 Ne=0，有增压机时按增压机实际耗功计； Ne=11.84N/W N=增压机实际耗功，kW； W=装置实际处理量，t/h。 (5)气压机能耗 E5（MJ/t） E5=(2.16P2＋3)[2.46－4.55(P3－0.08)]（yF＋yL） 式中：P2—气压机出口压力 MPa（绝） ； P3—反应压力 MPa（绝） 。 (6)工艺用蒸汽能耗 E6（MJ/t） E6=279+31.82a（1+R1） 式中：a—雾化蒸汽比例； R1—回炼比。 (7)泵及其它用电能耗 E7（MJ/t） E7=50 (8)散热能耗 E8（MJ/t）