柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)分析

吳一凡

摘 要：本文先介紹了柴油加氫改質(zhì)裝置，然后就如何降低柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗，筆者進(jìn)行了分析，給出了自己的建議。希望所得的結(jié)果能夠引起大家的關(guān)注和重視，也希望這篇文字能為相關(guān)的領(lǐng)域提供一些有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：柴油；加氫改質(zhì)；節(jié)能降耗

中圖分類號： TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-01-0204-01

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對能源的需求已經(jīng)變得越來越急迫，而加氫改質(zhì)裝置作為煉油的關(guān)鍵裝置之一，已經(jīng)引起人們越來越高的重視。如何對其進(jìn)行節(jié)能減排設(shè)計(jì)，這對于資源的利用來說，有著很大的意義。基于此，我們有必要對柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行分析與研究。

一、柴油加氫改質(zhì)裝置的介紹

一般來講，煉油廠使用柴油加氫改質(zhì)技術(shù)，它的最終目的是為了提升劣質(zhì)的二次柴油的質(zhì)量即在降低催化劑裂化柴油中的硫、氮等等雜質(zhì)以及改善油品顏色的同時(shí)，又能夠在很大程度上使得柴油中的十六烷值大大增加。縱觀我國的日常使用的柴油加氫裝置，其工藝流程主要包括以下三項(xiàng)：加氫改質(zhì)工序、分餾以及煤油加氫補(bǔ)充精制等。在常規(guī)的加氫改質(zhì)裝置中，主要的化學(xué)反應(yīng)有以下幾種：①脫硫反應(yīng)，其原理是在加氫精制條件下將石油餾分當(dāng)中的含硫污物予以氫化分解，最終是其中的硫雜質(zhì)成功脫離掉。②脫氮反應(yīng)。原理和脫硫相似，想石油餾分中的氮雜質(zhì)分離。③烴類的加氫反應(yīng)。④含氧化合物的氫解反應(yīng)。⑤脫金屬反應(yīng)。

二、柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)分析

（一）反應(yīng)壓力對裝置加氫的影響。按照以往的經(jīng)驗(yàn)來看，反應(yīng)壓力對于加氫的影響主要通過系統(tǒng)中的氫分壓來體現(xiàn)其作用。這種系統(tǒng)中的氫分壓的影響因素主要包括操作壓力、循環(huán)氫純度和原料的氣化率等等一系列因素。加氫裂化在實(shí)質(zhì)上其實(shí)就是分子數(shù)減少的反應(yīng)，一旦增大壓力，會(huì)有利于裝置的加氫裂化，尤其有利于這些受到熱力學(xué)平衡限制的芳烴的加氫反應(yīng)[1]?？偟膩碚f，無論是對于氣相還是對于企業(yè)混相的加氫反應(yīng)，其受壓力影響的效果是非常明顯的。除此之外，由于壓力的增大，這就等同于單位體積內(nèi)的分子量增多，從而使得反應(yīng)時(shí)間得以延長，在一定程度上能夠提高轉(zhuǎn)化率。鑒于循環(huán)芳香烴和有機(jī)氮化物的含量隨著原料的干點(diǎn)變化而改變，一般干點(diǎn)越高，其含量也會(huì)增加，而且二者的結(jié)構(gòu)也不一樣，這樣它們在二次加工生成油品中的含量比在直餾原料要高的多，最終如果要維持一定的轉(zhuǎn)化濃度的話，就一定要提高氫分壓。在合理的其他條件下，如溫度、催化劑等，所選用的反應(yīng)壓力能夠使得稠環(huán)芳烴的平衡轉(zhuǎn)化率得以保障。

對于有關(guān)硫化物的加氫以及烯烴的加氫飽和反應(yīng)來說，他們需要的反應(yīng)壓力不是很高，通常在低壓下就能夠?qū)崿F(xiàn)較高的平衡轉(zhuǎn)化率。這也可以說明，在高壓下，上述加氫反應(yīng)其深度其實(shí)是基本不受化學(xué)熱力學(xué)的影響的。一般來講，當(dāng)壓力高于3.0Pa時(shí)，其將不受熱力學(xué)平衡的影響，這時(shí)的決定因素是速度以及時(shí)間。

另外，對于反應(yīng)壓力對加氫裂化的影響，在不同的催化劑作用下，其反應(yīng)速度以及轉(zhuǎn)化率是不同的[2]。比如在使用酸活性較低的催化劑時(shí)，其轉(zhuǎn)化率隨著壓力的增加而增大，而且這種規(guī)律可以一直持續(xù)到很高的壓力，在壓力到達(dá)一個(gè)臨界值以后，轉(zhuǎn)化率開始下降。在日常的工業(yè)加氫工序中，反應(yīng)壓力不能僅僅被看做是操作因素，它也關(guān)系到工業(yè)裝置的設(shè)備投資以及能量的消耗等等。

由以上我們可以看出，反應(yīng)壓力對于加氫的速度以及轉(zhuǎn)化率影響是比較復(fù)雜的，在實(shí)際操作中，要綜合各種因素予以考慮以達(dá)到節(jié)能的目的。

（二）優(yōu)化低分氣脫硫塔進(jìn)料。對于那些脫硫化氫塔在實(shí)際操作起來比較困難的問題，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化來進(jìn)行節(jié)能。筆者認(rèn)為，可以新增加幾臺(tái)串聯(lián)浮頭式換熱器，或利用分餾塔底后的幾臺(tái)水冷換熱器，從而使得硫化氫塔進(jìn)料走管程，而分餾塔地的那些柴油則走殼程。通過實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在增加換熱器之后，該脫硫化氫塔操作起來也更容易得多，并且各項(xiàng)參數(shù)都向設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)靠攏，此時(shí)還可以形成穩(wěn)定的氣流，最終硫化氫和干氣的清除率大大增加[3]。除此之外，柴油入空冷器時(shí)的溫度也大幅降低，這不僅解決了柴油空冷器的負(fù)荷問題，而且使得柴油從裝置出來時(shí)的溫度也能夠符合要求。還可以節(jié)省水電。

（三）脫丁烷塔頂氣的回收利用。我裝置分餾系統(tǒng)采用脫丁烷塔、分餾塔和石腦油分餾塔流程，脫丁烷塔頂氣送至焦化裝置回收利用，塔頂壓力控制在1.0MPa左右。在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，脫丁烷塔在1.0MPa的壓力下，脫除硫化氫的效果不是很理想，輕石腦油的腐蝕經(jīng)常不合格，但由于后路裝置的操作要求，壓力沒辦法進(jìn)行調(diào)整，所以造成了裝置產(chǎn)出的石腦油必須在進(jìn)行進(jìn)一步加工才能成為合格產(chǎn)品。為了解決這一問題，可以考慮將脫丁烷塔頂氣送至本裝置的低分氣脫硫裝置，將低分氣脫硫系統(tǒng)壓力向下調(diào)整，將脫丁烷塔頂氣脫硫后并入裝置內(nèi)部的燃料氣管網(wǎng)。這樣既可以解決脫丁烷塔頂?shù)膲毫栴}，又可以節(jié)省大量的燃料氣。

（四）低分氣的回收處理。在原設(shè)計(jì)中的低分氣既可以送往PSA進(jìn)行提純，也可以并入裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，但考慮到裝置的平穩(wěn)操作和節(jié)能降耗，低分氣并入了裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，在上面的優(yōu)化中已經(jīng)提到了將脫丁烷塔頂氣并入低分氣流程，初步估計(jì)脫丁烷塔頂氣的產(chǎn)量為800-1000 Nm3/h，低分氣產(chǎn)量約為2000 Nm3/h，這樣將近3000 Nm3/h的低分氣完全可以保證裝置內(nèi)的自產(chǎn)自用。這對于小煉廠或公用工程規(guī)模較小的煉廠來說，可以大大的減少燃料氣管網(wǎng)的波動(dòng)而帶來的裝置不平穩(wěn)。同時(shí)，裝置內(nèi)采用燃料氣作為密封氣的容器，變?yōu)榱说头謿饷芊?，因?yàn)榈头謿饷摿蚝蟮牧蚝恳汛蠓认陆?，所以對油品的影響也相?yīng)的小了很多，特別是分餾系統(tǒng)的幾個(gè)回流罐，密封氣中的硫含量直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量

三、結(jié)語

在本文當(dāng)中，筆者主要就柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行了分析。筆者認(rèn)為，在進(jìn)行加氫改質(zhì)裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先充分考慮到反應(yīng)壓力帶來的影響，然后對那些多余的耗能設(shè)備予以停用，對浪費(fèi)的資源予以回收。

參考文獻(xiàn)：

[1]李高峰，劉帥.柴油加氫裝置節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].石油煉制與化工，2010（12）.

[2]李淑娟.柴油加氫改質(zhì)裝置產(chǎn)率和能耗優(yōu)化模型研究[D].大慶石油學(xué)院，2009，2.

[3]葉虎.煉油廠柴油加氫裝置用能優(yōu)化措施研究[J].廣東化工，2013（30）