＊楊柏林 陶貴金 邵丹丹 邱皓 朱洪海

（1.遼陽石化分公司芳烴廠 遼寧 111000 2.遼陽石化分公司煉油廠 遼寧 111000）

引言

生產(chǎn)高辛烷值汽油或芳香烴的催化復(fù)合裝置基本上是強烈吸熱反應(yīng)，需要大量的能量，因此，整個過程需要多次加熱。近幾年來，隨著科技的發(fā)展，催化重整裝置的總能耗也有所下降，但仍占整個生產(chǎn)過程的很大比例。隨著改革的不斷深入，能源消費問題日益突出，對工業(yè)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。為了進一步探討催化重整裝置的節(jié)能增效策略，本文通過具體案例對以下問題進行了闡述。

1.催化重整裝置的操作工況概述

連續(xù)重整是當(dāng)前煉油企業(yè)普遍采用的一種煉油連續(xù)重整工藝。反應(yīng)堆布局上UOP重疊，IFP平行；催化劑：UOP是熱循環(huán)，IFP則相反。反應(yīng)器布置對能耗的影響較小，不同催化劑對能耗的影響不大，連續(xù)重整與所采用的工藝無關(guān)，但重整反應(yīng)和產(chǎn)物分離能耗較高，占反應(yīng)器總能耗的一半以上，這部分催化劑能耗較低。可見，能量消耗主要來自轉(zhuǎn)化反應(yīng)。選用了以苯類、甲苯、重芳烴、液化氣等為主要原料的催化重整裝置，由于總體原油品質(zhì)和原油價格原因，我公司的單位負荷僅為50%左右。其中，總消耗量高于正常水平，普遍存在高能耗問題。詳細分析該項目的工作條件，可發(fā)現(xiàn)下列主要問題：

(1)原料環(huán)烷烴含量及配比不合理

我們的生產(chǎn)工藝采用直餾石腦油為原料，并進行了加氫裂化處理。大部分情況下，廣泛制備的材料占40%。原料關(guān)系不合理，使原料經(jīng)過預(yù)分餾、加氫裂化后，直接進入低芳烴選擇性環(huán)節(jié)。現(xiàn)在，為了保證辛烷值的貢獻，反應(yīng)溫度必須升高。與此同時，還必須解決生產(chǎn)過程中大量氣體的分解[1]。

(2)壓力機旁路流量過大

在設(shè)備選型上，催化重整裝置采用常規(guī)活塞式壓縮機，采用二級壓縮方式。盡管設(shè)計電流大，但裝置長期處于低負荷運行，實際氫耗較低。流場分析表明，實際有超過30%的河流通過旁路損失，同時，這部分高純氫也被限制在壓縮機進口，導(dǎo)致效率和產(chǎn)能下降[2]。

(3)預(yù)分餾塔的超壓

采用先分餾后加氫的方式對催化重整裝置進行處理，分餾設(shè)備主要是將直餾石腦油分離出來，同時在重整原料中加氫。塔頂壓力是催化重整裝置運行中的一個重要參數(shù)，但由于預(yù)分餾塔壓力過高，也會造成能量損失較大。

2.催化重整裝置的節(jié)能增效優(yōu)化方案

分析了改造單位的能耗，得出改造過程中的能耗在改造單位中是最高的，改造反應(yīng)能耗高的原因是多方面的。舉例來說，原材料的能耗取決于整機的功率。另外，重整反應(yīng)必須在溫度、氫油比、室溫等特定操作條件下進行。

(1)反應(yīng)系統(tǒng)節(jié)能

停壓時應(yīng)考慮調(diào)整改革深度，節(jié)能是反應(yīng)器系統(tǒng)的關(guān)鍵。反應(yīng)壓力，反應(yīng)溫度，反應(yīng)室速度和改造都要進行調(diào)整。

①反應(yīng)壓力的調(diào)整。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化深度可提高純氫產(chǎn)率。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)壓力調(diào)節(jié)后，反應(yīng)熱也相應(yīng)地調(diào)節(jié)，兩者呈負相關(guān)。隨著反應(yīng)器壓力的降低，能量消耗增大，爐損也隨之增大。通過對壓氣機反應(yīng)壓力的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了壓氣機理論功率和進氣量的相對平衡。在實際調(diào)整過程中，反應(yīng)壓強經(jīng)調(diào)整后，壓縮機進口壓強隨之調(diào)整，壓縮機功率也隨之變化。壓氣機功率的影響因素中，壓縮比是最主要的，提高壓縮比，調(diào)節(jié)相對壓力是必要的[3]。

②反應(yīng)溫度的調(diào)整。在重整反應(yīng)中，溫度是最難控制的。當(dāng)反應(yīng)溫度高于正常溫度時，能量消耗比較大。因此在裝配過程中，溫度和能耗是不可分的，溫度必須嚴(yán)格控制。就溫度控制而言，反應(yīng)過程中要不斷調(diào)整溫度，同時對產(chǎn)品進行檢測和測量，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低燃料、水、電消耗，起到節(jié)能的作用。

③調(diào)整速度。經(jīng)過一段時間的運行，裝置中會產(chǎn)生一些廢渣，對新原料間的反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，從而導(dǎo)致加熱器換熱性變差，熱損失增加。與此同時，由于水泵負荷率低，在節(jié)流閥上產(chǎn)生了大量的能量。設(shè)備處理能力下降，即風(fēng)速較低，設(shè)備能耗也相對較高。優(yōu)化操作參數(shù)，生產(chǎn)合格產(chǎn)品，全面控制節(jié)能改造的應(yīng)對力度。

④重整原料的優(yōu)化。在催化重整中，內(nèi)部反應(yīng)屬于強吸熱反應(yīng)。除溫度、熱量等因素外，反應(yīng)過程還受到諸多因素的影響，原材料的影響最為嚴(yán)重。在這個反應(yīng)過程中，芳烴含量越高，產(chǎn)品的總含量越高，所以無需過高的溫度，就可以達到預(yù)期的生產(chǎn)要求。因此，通過調(diào)整和優(yōu)化原料的過程，選用較好的原料，可大大降低能耗，更好地滿足實際的反應(yīng)溫度要求，確保催化重整裝置的應(yīng)用效果[4]。

⑤除塵設(shè)備。因為煉油廠的化學(xué)反應(yīng)很難完全反應(yīng)，所以重整反應(yīng)爐內(nèi)含有大量的煤灰，比如燃料中的碳顆粒和灰燼等。煙塵對加熱爐的各個方面，如輻射室、對流室及余熱回收系統(tǒng)管束外表面的污染等，都有一定程度的影響，需要提高燃料質(zhì)量。另外，應(yīng)及時清理爐管中的灰垢，以改善傳熱性能，提高爐膛的可見度和效率。

(2)加熱爐節(jié)能

①加熱爐的影響因素分析。一般而言，熱效率是指燃燒熱中有效熱所占的比例，因此，熱媒吸收熱量的計算就成了控制和調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。很多情況下，只有平衡法才能測量。根據(jù)實際測量，優(yōu)化加熱爐效率的最重要方法是：適應(yīng)廢氣溫度、適應(yīng)煙氣含氧量和適應(yīng)加熱爐建筑的熱損失。

②提高加熱爐的整體熱效率。為了提高催化重整裝置的運行效率，需要優(yōu)化和提高加熱爐的整體熱效率，具體包括：首先降低尾氣溫度；毫無疑問，尾氣是產(chǎn)生熱量最多的途徑之一，對熱損失影響也最大。一般來說，如果熱排溫度升高20℃，整個加熱效率會降低1%以上。爐煙熱效率損失占爐煙總熱效率損失的80%以上，因此控制爐煙溫度相當(dāng)于控制整個反應(yīng)過程的熱損失。煙氣余熱回收，是節(jié)能降耗的有效途徑。煙氣余熱回收技術(shù)及其它低成本設(shè)備，可采用熱管式余熱回收技術(shù)等簡便有效的方法；過度使用空氣會導(dǎo)致不完全燃燒，選用性能優(yōu)良的燃燒設(shè)備可以解決這個問題，但投資大，需要根據(jù)實際情況選擇。除產(chǎn)品所攜帶的能量外，其余的熱能在加熱過程中由于熱損失而消失。為此，必須做好加熱爐的保溫工作，以降低能耗，達到催化重整裝置節(jié)能增效的目的。

3.優(yōu)化措施分析

(1)預(yù)加氫部件

氫油比的高低與催化劑的含碳量、積碳率有密切關(guān)系。催化劑重整反應(yīng)中，氫的分壓作用對氫反應(yīng)起到一定的促進作用，從而達到抑制積碳的目的。所以煉油廠在生產(chǎn)時常選用高氫氣壓。但氫氣分壓太高，將會對水合部的壓縮機造成很大的負擔(dān)，并最終造成能源消耗和資源浪費。所以要科學(xué)合理地設(shè)置預(yù)水化工段，最大限度地降低壓縮機的能耗。

(2)重整局部加熱爐

降低尾氣溫度可以提高加熱爐的熱效率，進一步降低能耗。為使?fàn)t窯的熱效率得到較好的控制，煙氣的溫度往往會降低，溫度越低越好，這就是為什么我們要改變余熱回收的思路，不僅可以降低窯尾的溫度，同時還可以保持窯尾的熱效率，從而徹底解決了窯爐長期運行的安全性問題。

(3)催化劑的失效和再生

①催化劑分類。重整催化劑按其活性金屬種類和含量可分為單金屬催化劑、雙金屬催化劑和多金屬催化劑。后者熱穩(wěn)定性好，不易結(jié)焦。原料適應(yīng)性強，使用壽命長。

②催化劑失活。早期氫化處理積炭前驅(qū)體可減少積炭的發(fā)生。提高氫油比，有利于反應(yīng)過程的順利進行，從而達到減少積炭形成的目的，可以通過抑制金屬凝結(jié)來彌補。研究了催化活性的提高是否與反應(yīng)過程中氯的流失有關(guān)，并據(jù)此進行了溫度控制。與此同時，注入一定數(shù)量的氯化物來提高分散程度。為了防止對催化劑的污染，可以通過以下方法對催化劑進行再生控制：首先，在煉焦過程中，脫除積碳需要含氧氣體，而在煉焦過程中，將氮作為負載氣；同時，催化劑的更新主要包括兩個步驟：氯化和催化劑的更新。氯化法是利用含氯氣體處理催化劑，將金屬鉑凝結(jié)在催化劑上，使之充分分散，利用氯提高催化劑活性。另外，干燥和還原處理也是必要的。烘干的主要目的是去除焦炭中的水分，其原理是使氧化后的催化劑在氫氣的作用下還原為金屬催化劑。

4.結(jié)束語

作為煉油行業(yè)的重要組成部分，催化重整裝置的能耗和效率直接影響著工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量。當(dāng)前多數(shù)催化重整裝置尾氣溫度高，預(yù)分餾塔壓力大，對整體節(jié)能效果造成嚴(yán)重影響。要解決這一問題，除了對反應(yīng)系統(tǒng)進行基本的節(jié)能改造外，還必須保證加熱爐的節(jié)能，不斷提高加熱爐的熱效率并分析其影響因素，為催化重整裝置的節(jié)能增效作出積極貢獻。