在石油炼制行业中，催化裂化是极为重要的二次加工过程。催化裂化是以渣油、蜡油等重质馏分油为原料，在一定温度和催化剂的作用下，生产汽油、柴油、液化气等产品的过程。催化裂化装置的用能水平对炼油工业生产能耗及经济效益至关重要。催化裂化的用能过程是不可逆的，输入能量中的一部分以反应热形式进入产品，大部分能量则转化为高于环境温度的低温热能，这两部分能量构成了催化裂化装置的能耗。
降低催化裂化装置能耗主要有以下几方面：降低总输入能、提高转化率和利用低温热。研究主要根据1套新建的50万t/a催化裂化装置的设计方案，提出装置低温热回收利用的优化流程，减少设备投资，降低装置能耗。根据丙烯产品的市场需求及全厂总加工流程的安排，本套装置采用回炼混合碳四的方式提高丙烯产率。该装置加工的重质原料为50万t/a的大庆混合常渣，回炼的混合碳四包括自产碳四组分和装置外购混合碳四组分，共计35万t/a。由于回炼混合碳四组分与重质原料油的比例高达70%，受此影响，装置内反应油气中C5以下的液化气组分较多，低温位热量比常规催化裂化装置大很多，而且其配套气分装置规模较大，达到45万t/a，相应的其低温位热量需求也较大。
重油催化裂化装置在反应过程中会产生大量的热，这些热量进入各个产品或中间物流中，在产品输出前或中间物流循环利用过程中，均需将其冷却降温，因此这部分热量需要取出并加以利用。由于中段回流油及油浆的抽出位置在分馏塔的中部和下部，属于高温位热源，热量利用情况相对固定，因此不对其进行讨论。常规的低温热回收利用主要有以下几种：
（1）顶循环油。顶循环油的热量利用主要依赖于外部环境，一般用途是给本装置原料油换热或作为其他装置、单元的加热介质，然后与热水换热后返回分馏塔。
（2）轻柴油。轻柴油的抽出位置在分馏塔中部，油品温位相对较高，这部分热量的利用较为容易。常规的换热流程为:轻柴油自轻柴油汽提塔抽出后，先加热原料油至100～140℃，然后将再吸收塔底的富吸收油加热至80～120℃后返回分馏塔，剩余的热量与热水换热。
（3）汽油。稳定汽油自稳定塔底抽出后，一般先给稳定塔进料换热，然后给解吸塔进料或其他需加热介质做热源，最后与热水换热。
（4）分馏塔塔顶油气。分馏塔塔顶油气的常规流程是先给热水换热，再经空冷器或水冷器降温。分馏塔塔顶油气的热量一直是催化裂化装置中低温位热量比例最大的部分，尤其对于多产丙烯等低碳烯烃的催化裂化装置而言，这部分热量的比例更是可观，因此分馏塔顶部热量能否充分利用成为装置低温热量或整体热量回收利用的关键。
本套装置为多产丙烯的催化裂化装置，回炼混合碳四组分与重质原料油的比例高达70%，因此装置内反应油气中C5以下的液化气组分较多，由此产生的低温热也较为可观。但本装置反应部分的操作压力较低(0.14MPa，表压)，低温热物流温位相应较低，并且配套气分装置规模较大，相应低温热缺口较大，因此，综合考虑以上因素，本方案尽量减少顶循环油、轻柴油、稳定汽油与工艺物流的换热，将更多的热量直接传递给热水，简化低温位物流换热流程。
（1）顶循环油
本装置的顶循环油所带热量约为2.75MW，按照常规用途，顶循环油可以与下游气分装置热联合，用作温位较高的脱丙烷塔塔底重沸器的热源。由于本装置配套的气分装置规模较大，脱丙烷塔塔底重沸器负荷为6.43MW，若采用顶循环油作热源，则需额外增加1台重沸器才能满足要求，不仅增加设备投资，也增加操作难度，不利于平稳调节。因此本装置顶循环油只与热水换热，而气分装置的脱丙烷塔仅设置1台由低压蒸汽作热源的重沸器，简化了装置的换热流程。优化前后的顶循环油换热工艺流程对比见图1所示。
（2）轻柴油
原料油进装置的温度为120℃，因此本装置取消了轻柴油－原料油换热器。来自再吸收塔底的富吸收油不与轻柴油换热，而是接至特殊设计的分配器直接返回油气接触效率高的填料分馏塔，这样装置取消了轻柴油－富吸收油换热器。根据全厂总加工流程的安排，出装置轻柴油为热出料，因此本装置可考虑只设置轻柴油－热水换热器，如图2所示，不仅简化了操作流程，也降低了设备投资。
（3）汽油
稳定汽油的换热流程对其低温位热量的回收利用率影响不大，与常规的换热流程相比，回炼C4先由热水换热汽化，所以稳定汽油用于气体回炼C4的过热，见图3所示。根据全厂总加工流程的安排，本装置的汽油产品同样为热出料。
为了说明装置内低温热量回收利用的优化效果，将常规与优化方案的部分数据进行对比，结果见表1。
从换热流程优化前后的对比数据可见:优化后换热流程的低温热多回收4.14MW。从全厂热量衡算看，优化流程换热的热水出口温度比常规流程低3.8℃，相应热量约3.1MW，所以综合考虑，优化的换热流程比常规流程多回收热量1.04MW，该部分热量若考虑蒸汽替代时，全厂可节省蒸汽1.78t/h，折合节省装置能耗(标油)约2.3kg/t。优化后换热流程的冷换设备减少3个台位，相应的设备、管线、仪表和阀门等投资费用可节省约100万元；同时换热流程简化，操作和日常维护简单，降低了操作成本和劳动强度，为装置安全长周期运行创造了条件。 2100433B
