В нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли установка каталитического крекинга является ключевым производственным объектом, однако обработка регенерационных дымовых газов этой установки на протяжении длительного времени сталкивается с двойной проблемой — высоким энергопотреблением и значительными выбросами. Благодаря инновационному применению технологии теплообменников для утилизации отходящего тепла из регенерационных дымовых газов каталитического крекинга компания «Циндао Аньбан» успешно обеспечила как эффективное использование энергии, так и соответствие строгим экологическим нормам, предоставив отрасли передовое решение, пригодное для тиражирования.

Проблемы обработки регенерационных дымовых газов каталитического крекинга

Дымовые газы, образующиеся при регенерации катализатора в процессе каталитического крекинга, могут достигать температур свыше 350 °C; концентрация твёрдых частиц в них достигает 1 000 мг/м³, а содержание SO₂ — до 1 500 мг/м³. Традиционные методы очистки обычно предусматривают прямой сброс или примитивное пылеулавливание и десульфуризацию, что не только приводит к значительным потерям тепловой энергии, но и не соответствует всё более строгим экологическим нормативам. В октябре 2016 года компания «Циндао Аньбан» запустила проект по очистке дымовых газов, образующихся при регенерации катализатора, в котором в качестве ключевого оборудования использован теплообменник утилизации отходящего тепла, что стало важным технологическим прорывом.

Инновационные применения теплообменников для утилизации отходящего тепла

В рамках данного проекта компания «Циндао Аньбань Рифайнинг энд Кемикал» внедрила теплообменник для дымовых газов, работающий по принципу гравитационного теплового трубопровода. Это оборудование благодаря巧妙ному использованию принципа термосифона обеспечивает высокоэффективный теплообмен без привлечения внешних источников энергии. При прохождении высокотемпературных дымовых газов через теплообменник происходит передача тепла холодному рабочему телу, что позволяет утилизировать тепловую энергию; одновременно температура дымовых газов снижается, что облегчает последующие процессы очистки от пыли и десульфуризации.

В реальной эксплуатации регенерированные дымовые газы после прохождения теплообменника утилизации отходящего тепла охлаждаются с 160–190 °C до 130–150 °C. Полученная тепловая энергия используется для подогрева чистых дымовых газов, поддерживая температуру их выхода в диапазоне 88–120 °C. Такой подход не только предотвращает термическое загрязнение, но и обеспечивает каскадное использование энергии.

Технологический процесс и ключевые технические особенности

Полный технологический процесс выглядит следующим образом: высокотемпературные дымовые газы из котла утилизации отходящего тепла каталитического крекинга → охлаждение в теплообменнике дымовых газов с водой → очистка от пыли в рукавном фильтре → смешение с дымовыми газами из установки сжигания кислых отходящих газов → дальнейшее охлаждение в теплообменнике → десульфуризация в десульфуризационной башне → отвод через дымовую трубу после теплообмена.

Инновационный характер теплообменника для утилизации отходящего тепла заключается в следующем:

- В устройстве используется конструкция тепловой трубки, работающая за счёт силы тяжести; она не требует внешнего источника питания и благодаря эффекту термосифона обеспечивает крайне эффективный теплообмен.

- Ступенчатое расположение пучка труб эффективно предотвращает засорение дымовых газов пылью.

- Расстояние между трубками рассчитано на разумный уровень (не менее 50 мм), что делает устройство пригодным для работы в условиях дымовых газов с высоким содержанием пыли.

- Благодаря бесшовной интеграции с рукавными фильтрами и системами десульфуризации обеспечивается комплексная обработка, включающая удаление пыли, охлаждение, десульфуризацию и утилизацию отходящего тепла.

Значительные экологические и экономические преимущества

После ввода проекта в эксплуатацию полученные результаты оказались выдающимися:

- Концентрация твёрдых частиц в дымовых газах снижена до уровня ниже 5 мг/м³, что значительно ниже национального стандарта.

- Концентрация SO₂ была снижена с 4 230 мг/м³ до уровня «не обнаружено», что позволило добиться сверхнизких выбросов.

- Коэффициент утилизации отходящего тепла превышает 70%, что обеспечивает ежегодную экономию около 1 500 тонн условного топлива.

- Эксплуатационные расходы составляют всего 25 юаней за тонну (с учётом сырой нефти), что на 30% ниже, чем при использовании традиционных методов.

- Утилизируемое отработанное тепло используется для подогрева очищенных дымовых газов, что позволяет снизить дополнительный расход энергии.

Примечательно, что система также обеспечивает высокоэффективную очистку сточных вод от серных соединений, окисляя сульфит до сульфата и поддерживая концентрацию ХПК на уровне ниже 60 мг/л и содержание взвешенных веществ — ниже 400 мг/л, что полностью соответствует требованиям Норматива по выбросам загрязняющих веществ в нефтеперерабатывающей промышленности.

Промышленное значение демонстрации

Проект по очистке дымовых газов установки каталитического крекинга и регенерации компании «Циндао Аньбань» был успешно введён в эксплуатацию в апреле 2017 года, став образцовым в отрасли. Общий объём инвестиций в проект составил 25,18 млн юаней, из них 17,06 млн юаней — на оборудование, 6,04 млн юаней — на монтажные работы и 2,08 млн юаней — на строительство инфраструктурных объектов. Срок окупаемости составляет около трёх лет, что обеспечивает значительные экономические выгоды.

Данный пример демонстрирует, что теплообменники для утилизации отходящего тепла из дымовых газов регенерации каталитического крекинга не только эффективно решают задачи по очистке этих газов, но и обеспечивают рациональное использование энергии, что делает их одной из ключевых технологий, способствующих развитию экологически чистого и низкоуглеродного производства в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях.

Заключение

Применение теплообменников для утилизации отходящего тепла дымовых газов регенератора в процессе каталитического крекинга представляет собой важный путь для нефтеперерабатывающей отрасли к достижению целей «сокращения загрязнений и снижения углеродных выбросов при одновременном повышении общей энергоэффективности». Успешный опыт компании «Циндао Аньбан» показывает, что благодаря технологическим инновациям и интеграции систем предприятия нефтепереработки и нефтехимии могут не только обеспечить соблюдение экологических норм, но и существенно снизить энергопотребление и издержки, тем самым добиваясь взаимовыгодного результата, сочетающего экономические и экологические преимущества.

По мере того как экологические нормы становятся всё более строгими, технологии утилизации отходящего тепла дымовых газов регенератора каталитического крекинга будут находить всё более широкое применение. Опыт компании «Циндао Аньбан» предоставляет нефтеперерабатывающим и нефтехимическим предприятиям по всей стране практическую техническую дорожную карту и руководящие принципы управления, способствуя переходу отрасли к экологически чистому, низкоуглеродному производству.