王建凯
山东鲁阳节能材料股份有限公司 山东 淄博256100
摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，连续重整装置是现代化炼厂的核心装置，不仅为芳烃联合装置提供原料，也为整个炼厂提供大量氢气，同时它也是炼厂能耗大户。重整反应进料加热炉的能耗约占整个装置能耗的60%以上，因此提高加热炉热效率对减小装置能耗及提高装置的经济效益有极其重要的意义。在通过生产调整手段无法进一步有效降低装置能耗时，可以利用先进节能技术来提高加热炉热效率。文章综合介绍了基于烟气余热回收的几种技术及陶瓷涂层技术，为同类装置加热炉节能降耗提供经验。
关键词：连续重整；烟气余热回收技术；陶瓷涂层技术
引言
催化重整是石油炼制的主要加工过程之一，其主要产品中的重整生成油是高辛烷值汽油调和组分，重整芳烃是化纤、塑料和橡胶的基础原料。同时，炼化企业５０％以上的用氢由重整装置提供。连续重整装置多采用美国ＵＯＰ公司的连续重整专利技术和法国ＩＦＰ的连续重整专利技术。催化重整反应在热力学上为强吸热反应，中间产物需要多次加热，吸热量越大，燃料消耗量越大。连续重整装置一般包括原料预处理单元、重整反应单元、催化剂再生单元及产品分馏单元，所副产的大量氢气需要压缩机增压，这些过程均需要消耗大量的能量，且连续重整装置能耗随反应苛刻度的提高而增加。由于重整反应的化学特征及其加工流程的特点，连续重整装置的能耗在全厂总能耗中占有较大的比例，因此连续重整装置的节能优化对于炼厂极为重要。
1改造情况
装置能耗的大小决定燃料气用量的多少。为了减少燃料气用量，达到节能〔２〕减排降本增效目的，将加热炉的炉墙内壁、隔离墙、炉管〔３〕等传热体表面涂刷一层具有高发射率的高温红外节能涂层材料，使其表面具有更强的吸收和辐射热量的能力，从而提高加热炉热传递效率。将节能涂料喷涂在炉墙内壁、隔离墙壁、炉管上之后，增加了它们的黑度，提高了钢坯与炉气之间的辐射换热效率，从而达到节能的效果。
2连续重整装置加热炉节能技术浅析
2.1重整进料换热器换热效率低，压降大
重整进料换热器E201是连续重整装置中的关键的节能设备，其热负荷约占全部加热进料总负荷的80%，第一重整加热炉热负荷只占20%左右，良好的换热效果既能有效的减少第一重整加热炉的热负荷，减少燃料消耗，又会降低重整产物空冷器的冷却负荷以减少用电消耗。目前进料换热器为利旧的两台并联立式换热器，寿命已达12a以上，存在许多问题。一方面，换热器的热端温差为60．4℃，与采用新型高效换热器(采用焊接板壳式换热器，换热器的热端温差可达到34℃)相比，换热深度较低，热回收不充分;另一方面，由于管程堵塞，结垢老化，换热器压降过大(已达到0．10MPa，而采用焊接板壳式换热器，压降为0．08MPa)，造成临氢系统压降增加，从而导致重整循环氢压缩机所需压比增加，要降低系统压降就需要减少循环氢流量，这又使得重整循环氢压缩机在喘振区工作。板壳式换热器既具有传热效率高、结构紧凑、污塞倾向小、质量轻的优点，同时又继承了管壳式换热器承高压及耐高温、密封性能好、安全可靠等优点，与管壳式换热器相比具有更加优异的结构特点。目前国产的板壳式换热器在连续重整装置具有良好的应用业绩，因此本次改造应将原换热器整体更换为国产板壳式换热器。
2.2空气预热器技术
该技术的核心是增加引风机提高烟气流速，增加鼓风机，改自然通风为强制通风，然后高温烟气与加热炉入口空气换热，从而达到提高热效率目的。
目前有低温和高温两种烟气空气预热器余热回收技术，其最重要区别在于高温烟气技术取消原省煤器，将加热炉入口空气温度加热的更高，能量从锅炉转移至空气，两者提高热效率相近。低温烟气空气预热器余热回收技术在常规余热锅炉基础上增设空气预热器，将排烟温度由约180℃降到100～120℃，空气可由常温预热到65～100℃，加热炉热效率可达93%～94%，该技术节约燃料约5%，但蒸汽发生量减少约8%。高温烟气空气预热器余热回收技术取消常规余热锅炉中的省煤段，将烟气出余热锅炉温度提高到320℃左右进入空气预热器，换热后排烟温度为100～120℃，空气可由常温预热到250℃以上，加热炉热效率可达93%～94%。与传统方案相比，该方案可节约燃料约15%，但蒸汽发生量减少约40%，通常适用于全厂蒸汽过剩的装置改造。
2.3原料预处理单元
预加氢与反应产物强化换热工艺改造方案见图１。将预加氢反应产物和预加氢混氢油原料增加一级换热，即新增一台预加氢进料换热器，预加氢混氢油进预加氢进料加热炉的温度不仅由２２２．３℃提高到了２４３．５℃，降低了加热炉燃料气用量，同时还将预加氢反应产物温度由１２６．２℃降低到了１０４．２℃，从而降低了空冷电耗。
2.4第二重整反应炉热负荷不足
在满负荷标定对第二重整反应炉H201B进行量化考察中发现，重整第二反应器温度只提高到了505℃时，现场加热炉燃烧器前压力达到了0．12MPa，瓦斯组分轻时，压力会接近0．15MPa的设计高限，加热炉排烟温度达到了197℃。第二重整反应器温度不能达到528℃的设计温度，排烟温度也高于设计值32℃。H201B热负荷不足的原因分析主要是:①采用国产新技术后，催化剂活性和选择性明显提高，第一重整反应器温降达到120℃，对第二重整加热炉有了更大的热量需求;②原料芳烃潜含量较原设计值有明显提高:2005年改造时重整进料环烷烃含量27．03%，现在操作实际进料环烷烃含量37．36%，③设计的加热炉炉膛空间过于紧凑，火嘴离炉管距离较近，当超加热炉负荷运行时炉管表面热强度很高，容易出现局部过热等。
2.595+高效超净加热炉技术
该技术的核心是燃料气预热脱硫，叠加空气预热器的复合技术，主要通过复合阻蚀剂反应器净化并预热燃料气，以降低硫化物、含氮化合物等的排放，从源头上减少二氧化硫、氮氧化物等污染物的生成;降低烟气露点腐蚀温度，为烟气极限换热创造条件，排烟温度可以降至80℃以下;通过增加烟气余热回收系统加热空气至100℃以上，从而实现加热炉热效率95%以上。该技术主要适用于燃料气硫化物含量较高的炼厂。加热炉通风方式需要由自然通风改为强制通风，改造前需要核算加热炉的风道及燃烧器是否满足要求，如不满足，改造工程量会很大，加热炉两侧需要增加主热风道、燃烧器热风道和更换合适的燃烧器，有的装置会受到资金及现场条件限制而无法实现。
结语
对重整装置的热载体炉、预加氢炉和四合一炉喷涂改造后，从标定结果可以看出，燃料在炉膛内部燃烧充分，热量被充分吸收后炉膛温度升高，而排烟温度得以降低，有利地保障热效率的提高，单位原料的燃料气耗量也减少了１６．７３ｍ３／ｔ。本次重整装置加热炉喷涂改造提高了加热炉的热效率，达到了节能的效果。
参考文献
［1］宁坤．惠州石化200万吨重整装置节能技术分析与应用［J］．科学管理，2019(9):196－198．
［2］牛继光，金宏伟，刘荣博．95+高效超净加热炉节能技术［J］．石化技术与应用，2020，38(3):178－181．
［3］杨俊来．陶瓷涂层在加热炉上的应用［J］．当代化工，2011，40(8):811．
〔4〕李成栋．催化重整装置技术问答〔Ｍ〕．北京：中国石化出版社，２００４．
〔5〕钱家麟，于遵宏，王兰田，等．管式加热炉〔Ｍ〕．北京：烃加工出版社，１９８７．