塔西南石化_石油学会技术报告__马敬

结论： 结论： 主风升温热 占总热量 23.33%，是 ， 造成能耗高的 主要原因。 主要原因。 反应器和再 生器散热损失 占总热量 16.84%和 和 11.45%，大 ， 于设计值 6%～7%，也 ～ ， 是造成能耗高 的主要原因。 的主要原因。
焦炭、 入 焦炭、干气燃烧放热 19.85 方 主风升温热 水蒸气升温热 出 方 焦炭升温热 焦炭脱附热 外取热器取热 散热损失 催化剂带走热量 燃料气升温热 合计 4.632 0.073 0.277 0.846 1.897 3.343 8.453 0.332 19.85
烧 焦 罐 和 再 生 器
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2.3 能耗构成
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 能源名称 新鲜水 循环水 除盐水 蒸汽 电 催化烧焦 净化风 燃料气
表4
单位 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油 kg标油 标油/t 标油
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1.2 装置情况 塔西南石化厂常压 催化 加氢联合装置于 建成投产。 塔西南石化厂常压-催化 加氢联合装置于2004.12建成投产。 常压 催化-加氢联合装置 建成投产 催化装置规模为15× 催化装置规模为 ×104吨/年，原料为＞350℃的常压渣油，使用 年 原料为＞ ℃的常压渣油， 分子筛催化剂，生产汽油、柴油和液化气等产品。 分子筛催化剂，生产汽油、柴油和液化气等产品。 反应部分采用提升管，应用新型原料雾化喷嘴技术、分层进料技 反应部分采用提升管，应用新型原料雾化喷嘴技术、 提升管 新型原料雾化喷嘴技术 术和终止剂等技术。 和终止剂等技术。 沉降器采用新型单级旋风分离器和新型汽提挡板技术。 沉降器采用新型单级旋风分离器和新型汽提挡板技术。 单级旋风分离器和新型汽提挡板技术 再生部分采用前置烧焦罐烧焦，配有外取热器。 再生部分采用前置烧焦罐烧焦，配有外取热器。 前置烧焦罐烧焦
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塔西南石化厂催化裂化装置节能优化
塔西南石化厂 西安石油大学石油炼化工程技术研究中心
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一 项目背景
1.1 项目背景 催化裂化装置是重要的二次加工工艺， 催化裂化装置是重要的二次加工工艺，其操作状况直接影响装置 的用能水平，进而影响炼油厂的综合能耗和经济效益。 的用能水平，进而影响炼油厂的综合能耗和经济效益。 塔西南石化厂催化裂化装置于2004年12月建成投产，运行过程中 年 月建成投产 月建成投产， 塔西南石化厂催化裂化装置于 装置能耗较高。 装置能耗较高。 2007年装置报表能耗约为 年装置报表能耗约为114.61kg标油 ，比设计值高 标油/t，比设计值高22kg标油 ， 标油/t， 年装置报表能耗约为 标油 标油 高于中石油和中石化的平均能耗（ 标油/t和 标油/t）。 高于中石油和中石化的平均能耗（94kg标油 和87kg标油 ）。 标油 标油
-(11.020) -11.966
综合能耗合计
由表可知，通过能量消耗核算 由表可知，通过能量消耗核算2007、2008年催化裂化装置能耗分别 、 年催化裂化装置能耗分别 标油/t和 标油/t，远超过装置设计能耗。其中， 为114.609kg标油 和168.43kg标油 ，远超过装置设计能耗。其中， 标油 标油 外耗蒸汽、催化烧焦和燃料气是造成催化能耗高的主要因素。 外耗蒸汽、催化烧焦和燃料气是造成催化能耗高的主要因素。
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表2 反应再生系统热量平衡
再生系统热平衡 项 目 热量 MW % 100 23.33 0.37 1.39 4.26 9.56 16.84 42.58 1.67 100 合计 9.299 100 出 方 入 方 反应系统热平衡 项 目 热量 MW 8.453 0.846 4.535 0.579 1.012 0.568 0.234 1.065 1.304 % 90.9 9.10 48.79 6.23 10.88 6.11 2.52 11.45 14.02
塔 项 入 方
西 目
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厂 工况1 工况 工况2 工况 %(ω) 43.96 56.04 100.00 10.67+0.62 9.64 36.00 34.80 0 8.30 100.00 65.33 16.33 55.10 12.70 流量t/h 流量 6.8 9.59 16.38 1.725 1.744 6.215 5.022 —— 1.441 —— 68.20 15.44 55.63 12.90 %(ω) 41.46 58.54 100.00 10.53+0.58 10.65 37.94 30.65 0.85 8.80 100.00 —— —— 100.00 3.80 13.70 42.00 34.00 0 6.50 100.00 —— —— —— —— 设计值
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3.1 焦炭 两种工况下，焦炭产率为8.30%和8.80%，高于设计值 两种工况下，焦炭产率为 和 ，高于设计值6.5%，而焦 ， 炭燃烧放出19.85MW热量是造成装置能耗高的根本原因。 热量是造成装置能耗高的根本原因。 炭燃烧放出 热量是造成装置能耗高的根本原因 新鲜原料和回炼油在高温520℃、大回炼比 新鲜原料和回炼油在高温 ℃ 大回炼比0.54、低剂油比5.4条件 、低剂油比 条件 下反应，导致转化率下降，产品分布恶化，焦炭产率增加。 下反应，导致转化率下降，产品分布恶化，焦炭产率增加。 装置催化裂化反应热为417kJ/kg新鲜原料和 新鲜原料和354.4kJ/kg总进料，高 总进料， 装置催化裂化反应热为 新鲜原料和 总进料 于正常FCC反应的反应热（380kJ/kg新鲜原料和 反应的反应热（ 新鲜原料和320kJ/kg总进 于正常 反应的反应热 新鲜原料和 总进 ），说明热裂化反应趋势较明显 导致焦炭产率增加。 说明热裂化反应趋势较明显， 料），说明热裂化反应趋势较明显，导致焦炭产率增加。 低处理量使得高温油气在一旋、二旋入口处和大油气管线内线速 低处理量使得高温油气在一旋、 分别为14.8m/s、17.39m/s和28.26m/s，低于设计值 分别为 、 和 ，低于设计值15.5m/s、 、 21.25m/s和34.54m/s，造成高温油气在此停留时间过长，易发生缩 和 ，造成高温油气在此停留时间过长， 合结焦反应，结焦现象严重。 合结焦反应，结焦现象严重。
能耗构成分布
设计综 合能耗 0.022 3.441 0.846 30.300 65.000 3.530 0.000 92.098 比例 % 0.024 3.736 0.919 32.9 70.58 3.833 0 100 07年综 年综 合能耗 0.032 6.431 0.633 15.124 33.165 56.569 1.869 0.819 114.609 比例 % 0.0279 5.611 0.552 13.196 28.938 49.358 1.631 0.715 100 08年标 年标 定能耗 0.0221 1.628 0.0174 11.67 29.81 89.5 4.27 31.51 168.43 比例 % 0.0131 0.967 0.0103 6.93 17.7 53.14 2.535 18.71 100
催化剂带入热量 焦炭吸附热 原料升温汽化热 回炼油升温热 油浆升温汽化热 提升干气升温热 水蒸气升温热 散热损失 总反应热
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表3 反应再生系统操作特性
项 目 实际值/设计值 实际值 设计值 提 升 管 提升管入口线速m/s 提升管入口线速 提升管平均线速m/s 提升管平均线速 预提升段线速m/s 预提升段线速 汽提段停留时间min 汽提段停留时间 粗旋油气体积流率m 粗旋油气体积流率 3/s 粗旋入口线速m/s 粗旋入口线速 粗旋内停留时间s 粗旋内停留时间 烧焦罐内停留时间min 烧焦罐内停留时间 烧焦罐烧焦强度kg/t·h 烧焦罐烧焦强度 烧焦罐线速m/s 烧焦罐线速 再生器稀相线速m/s 再生器稀相线速 再生器二旋入口线速m/s 再生器二旋入口线速 7.37 10.61 3.15 5.97/3.33 4.15 14.80 0.41 2.03 237.6 1.607/1.426 0.479/0.55 20.31 提升管出口线速m/s 提升管出口线速 提升管停留时间s 提升管停留时间 提升管平均剂油比 沉 降 器 旋分入口线速m/s 旋分入口线速 旋分内停留时间s 旋分内停留时间 沉降器内总停留时间s 沉降器内总停留时间 油气在油气管线内流速m/s 油气在油气管线内流速 再生器内停留时间min 再生器内停留时间 再生器烧焦强度kg/t·h 再生器烧焦强度 再生器密相线速m/s 再生器密相线速 再生器一旋入口线速m/s 再生器一旋入口线速 烟气管线线速m/s 烟气管线线速 17.39 0.14 4.571 28.26/34.54 9.41 12.80 0.814/0.845 17.68 21.3 14.67/15 3.05/3 5.4 项 目 实际值/设计值 实际值 设计值
流量t/h 流量 冷进料 热进料 合计 出 方 干气+损失 干气 损失 液化气 汽油 柴油 油浆 焦炭 合计 转化率% 转化率 干气选择性% 干气选择性 汽油选择性% 汽油选择性 焦炭选择性% 焦炭选择性 7.26 9.256 16.52 1.761 1.592 5.945 5.75 —— 1.372 ——
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二 标定分析
通过调整分析，确定了两种标定工况。 通过调整分析，确定了两种标定工况。 工况1（大回炼比）回炼比为 工况2（小回炼比） 工况 （大回炼比）回炼比为0.54，剂油比 ，剂油比5.4 。工况 （小回炼比） 回炼比为0.2，剂油比 。 回炼比为 ，剂油比6.9。 通过分析调整，找出装置瓶颈，确定优化操作条件，即为工况 ， 通过分析调整，找出装置瓶颈，确定优化操作条件，即为工况2， 回炼比为0.2，剂油比6.9。 回炼比为 ，剂油比 。 2.1物料平衡 物料平衡 在相同的反应再生温度等条件下， 在相同的反应再生温度等条件下，两种不同工况条件下对物料 平衡的影响见表1 平衡的影响见表1。
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三 运行分析
根据对催化装置的技术标定，能耗偏高的主要原因： 根据对催化装置的技术标定，能耗偏高的主要原因： 焦炭产率较高，引起焦炭耗能增大； 焦炭产率较高，引起焦炭耗能增大； 再生器中蒸汽含量分压高，造成催化剂水热失活； 再生器中蒸汽含量分压高，造成催化剂水热失活； 主风流量大造成再生器内部线速增大，导致催化剂磨损，细粉增加 主风流量大造成再生器内部线速增大，导致催化剂磨损， 引起跑损，余锅使用不良； 引起跑损，余锅使用不良； 辅助燃烧室消耗的大量瓦斯，消耗主风中氧， 辅助燃烧室消耗的大量瓦斯，消耗主风中氧，烧焦罐的烧焦热效率 下降。 下降。
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在相同操作条件下，将回炼比由 降至0.2， 在相同操作条件下，将回炼比由0.54降至 ，催化剂的催化性能 降至 随即得到改善， 随即得到改善， 提高到 催化转化率由65.33%提高到68.20%， 催化转化率由 提高 ， 汽油选择性由55.10%提高到55.63%， 提高到 汽油选择性由 提高 ， 干气选择性由16.33%降低至15.44%。 干气选择性由 降低至 。 降低 原因：油浆、 原因：油浆、回炼油的大量循环回炼加剧了难裂解稠环芳烃在催 化剂表面的吸附，恶化了催化剂的使用环境。 化剂表面的吸附，恶化了催化剂的使用环境。 2.2操作特性 操作特性 通过反应-再生系统的热量平衡分析 再生系统的热量平衡分析， 通过反应 再生系统的热量平衡分析，确定了装置的能耗分布和 能耗高的部位和原因。 能耗高的部位和原因。
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3.2 主风
主风量 Nm3/h 27765
表5 主风和烟气分析组成
相对湿度 % 21 烟气组成， 烟气组成，ψ % CO2 11.42 CO 0 O2 7.39 耗风指标 Nm3/kg焦炭 焦炭 15.21