催化重整装置中生产工艺流程与节能优化措施

催化重整装置中生产工艺流程与节能优化措施

袁存双

中国石油乌鲁木齐石化公司 新疆乌鲁木齐市 830019

摘要：随着我国社会生产力的不断发展，其生产工艺流程对能源的需求特别大，这就造成我国出现能源短缺的情况。因此，工业节能是当前的首要任务，而催化重整装置在石油工业中尤为重要，能耗也较高，但其浪费却相当大。本文简单提出了催化重整装置的节能增效优化方案及催化重整装置的节能优化措施。

关键词：催化重整装置；生产工艺流程；节能优化措施

引言

在石化炼厂中，催化重整装置主要是以常减压装置提供的低辛烷值直馏石脑油、加氢裂化装置提供的重石脑油为原料，在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列，从而生成富含芳烃的高辛烷值汽油（重整生成油），并副产液化石油气和氢气，其中重整装置副产的大量氢气是炼厂加氢装置（如加氢精制、加氢裂化）用氢的重要来源。

1催化重整装置节能优化的重要性

随着改革的不断深入，能源消费问题日益突出，对工业发展提出了新的挑战。随着科技的发展，催化重整装置的总能耗也有所下降，但仍占整个生产过程的很大比例。在目前的石油炼制催化重整工艺中，不可避免的要运用到余热回收技术，而随着建设环境和要求的不断提高，传统的加热炉节能方式已经体现不出能源的高效节约性，新型的余热回收技术可改善以往常规碳钢-水热管的诸多局限问题，并在催化重整的传热过程中具备特殊的传热特点和应用潜能，还可通过烟气回收加工的新型技术作为催化装置中余热回收的方式，以此节约石油炼制时的能源消耗。

2催化重整装置的节能增效优化方案

2.1反应系统节能

反应压力调节后，反应热也相应地调节，两者呈负相关。随着反应器压力的降低，能量消耗增大，炉损也随之增大。通过对压气机反应压力的调节，实现了压气机理论功率和进气量的相对平衡。在实际调整过程中，反应压强经调整后，压缩机进口压强随之调整，压缩机功率也随之变化。压气机功率的影响因素中，压缩比是最主要的，提高压缩比，调节相对压力是必要的。在重整反应中，温度是最难控制的。当反应温度高于正常温度时，能量消耗比较大。因此在装配过程中，温度和能耗是不可分的，温度必须严格控制。

2.2加热炉节能

热效率是指燃烧热中有效热所占的比例，因此，热媒吸收热量的计算就成了控制和调节的关键。根据实际测量，优化加热炉效率的最重要方法是：适应废气温度、适应烟气含氧量和适应加热炉建筑的热损失。为了提高催化重整装置的运行效率，需要优化和提高加热炉的整体热效率，具体包括：首先降低尾气温度；毫无疑问，尾气是产生热量最多的途径之一，对热损失影响也最大。如果热排温度升高20℃，整个加热效率会降低1%以上。炉烟热效率损失占炉烟总热效率损失的80%以上，因此控制炉烟温度相当于控制整个反应过程的热损失。烟气余热回收，是节能降耗的有效途径。烟气余热回收技术及其它低成本设备，可采用热管式余热回收技术等简便有效的方法；过度使用空气会导致不完全燃烧，选用性能优良的燃烧设备可以解决这个问题，但投资大，需要根据实际情况选择。除产品所携带的能量外，其余的热能在加热过程中由于热损失而消失。为此，必须做好加热炉的保温工作，以降低能耗，达到催化重整装置节能增效的目的。

3催化重整装置的生产工艺流程

3.1装置大型化生产

直馏石脑油为大型连续催化重整装置的主要原料，装置规模大型化后原有设置重整原料油储存罐区的处理方案存在以下两个弊端，一方面，增加了储罐及相配套的管道、仪表及泵等设施，增加了投资和维护成本；另一方面，重整原料油由罐区进入到装置前需进行加热和升温，提高了能耗。所以，大型化重整装置均采用原料油直供预加氢的处理办法，有效地降低了装置的运行成本。此外，重整装置的大型化还能带来规模化效应，一方面，装置大型化可以通过热联合设计实现低温的热利用，另一方面，装置大型化在冷氢能量回收体现了经济效益。连续催化重整（CCR）装置主要由预加氢部分、重整部分、催化剂再生部分、公用工程部分以及余热锅炉等组成。采用超低压重整反应及AXENS催化剂连续再生工艺技术，以稠油和稀油经焦化和加氢精制后的石脑油为原料，生产高辛烷值汽油组分，副产氢气、轻石脑油液化石油气及少量燃料气。

3.3重整进料换热器生产

连续重整进料换热器是整套装置中主要的热能回收设备，其回收的热量相当于重整反应加热炉提供给装置的总热量。由于重整采用低操作压力的工艺，所以对压降的要求较为严格，一般要求冷、热两侧介质的总压降应小于100kPa。在小型重整装置中，多采用逆流管壳式换热器，但存在换热效率偏低、换热面积小的问题。一段时间内，只能通过并联多台立式换热器的方法增加换热面积。焊板式换热器可以有效控制压降、提高传热系数，可完全替代并联的多台换热器，解决了并联换热器存在的偏流和占地面积大等问题。随着国产焊板式换热器的成功开发与应用，焊板式换热器将不再受进口设备投资高、制造周期长的限制，更好地实现降低工程建设工程量和工艺操作难度的目标。

3.3预加氢部分的生产

氢分压有助于推动氢反应的发生，缓解碳堆积的问题。因此，在多数炼油厂的生产工艺中常采用高的氢分压，但氢分压过高易加大压缩机的工作负荷，出现能耗偏高的问题，部分情况下还会出现资源投入与产出不成正比的情况。对此，需着重优化预加氢部分，可通过采取增设注水线、优化积垢篮设计、控制原料杂质以及加强平稳操作等措施改进，解决预加氢系统因堵塞、压降增大而导致耗能偏高的问题，达到降低和节约能源的双重目的。

3.4重整原料的生产

在催化重整中，内部反应属于强吸热反应。除温度、热量等因素外，反应过程还受到诸多因素的影响，原材料的影响最为严重。在这个反应过程中，芳烃含量越高，产品的总含量越高，所以无需过高的温度，就可以达到预期的生产要求。因此，通过调整和优化原料的过程，选用较好的原料，可大大降低能耗，更好地满足实际的反应温度要求，确保催化重整装置的应用效果。

3.5催化剂连续再生

单元中催化剂可以在装置反应部分不停工的条件下，从反应器进入再生器再生。结焦的催化剂从反应器底部连续排出，通过在线烧焦、氯化、干燥、还原等过程将经过重整反应后结焦积炭、活性降低的催化剂重新恢复活性，实现催化剂不停工再生。催化剂再生阶段通过高温含氧氮气对催化剂进行烧焦，使催化剂表面的积炭转化为一氧化碳和二氧化碳。还原阶段由于还原气是高温的氢气，还原气加热器进出口温度较高（600℃），氢压也较高，若选材不当可能会存在高温氢损伤。在炼焦过程中，脱除积碳需要含氧气体，而在炼焦过程中，将氮作为负载气；同时，催化剂的更新主要包括两个步骤：氯化和催化剂的更新。氯化法是利用含氯气体处理催化剂，将金属铂凝结在催化剂上，使之充分分散，利用氯提高催化剂活性。另外，干燥和还原处理也是必要的。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剂在氢气的作用下还原为金属催化剂。

结束语

作为炼油行业的重要组成部分，催化重整装置的能耗和效率直接影响着工业产品的产量。催化重整装置的优化对于提高石油炼制工艺水平具有重要意义，工作人员需采取相应的节能措施降低整个催化过程中的耗能现象。

参考文献

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