加氫處理裝置三項(xiàng)節(jié)能改造效果總結(jié)

王武海 鄭海 侯春健

摘 要：比較了某煉廠加氫處理裝置的能耗，該裝置能耗較低。該裝置檢修時，一臺往復(fù)壓縮機(jī)上裝備了Hydrocom氣量無級調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、用0.45 MPa蒸汽替代1.0 MPa蒸汽做伴熱和高壓貧胺液增壓泵轉(zhuǎn)子改造，該文對三項(xiàng)技術(shù)改造做了改造前分析與改造后的效果核算，得出三項(xiàng)改造很成功，從而為同類加氫裝置節(jié)能改造提供經(jīng)驗(yàn)和途徑。

關(guān)鍵詞：加氫處理 能耗 節(jié)能 改造

中圖分類號：TE626.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（b）-0063-02

近10年，國內(nèi)新建投產(chǎn)煉廠超過10家，新建煉廠或裝置的能耗均較低，相互之間效益競爭更加激烈。而節(jié)能改造也是追求效益的一個方面。國內(nèi)某新建10.0 Mt/a煉廠，其中3.2 Mt/a加氫處理裝置是其核心裝置之一。該裝置在運(yùn)行近兩年的生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對裝置進(jìn)行了三項(xiàng)節(jié)能改造，該文對改造原因和效果分析如下。

1 裝置能耗

中石化發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煉油廠能耗計算與評價方法》（2003年版）中，加氫處理裝置的能耗定額為921.10 MJ/t。該裝置設(shè)計和標(biāo)定能耗分別是626.35 MJ/t和389.99 MJ/t。

2 裝置改造分析與效果總結(jié)

裝置標(biāo)定能耗比設(shè)計和行業(yè)能耗定額低很多，操作上再降低能耗的技術(shù)難度很大。因此只能進(jìn)行投資改造，現(xiàn)對該裝置三項(xiàng)技術(shù)改造前的狀況做分析并對改造后的效果進(jìn)行核算。

2.1 在往復(fù)壓縮機(jī)上裝備氣量無級調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

2.1.1 改造前分析

新氫經(jīng)過壓縮機(jī)（新氫機(jī)）增壓后分為兩路，一部分去反應(yīng)系統(tǒng)作為反應(yīng)消耗的氫氣，多余的氫氣則由三返一閥返回到氫氣管網(wǎng)。3臺往復(fù)壓縮機(jī)設(shè)計是一備兩開。該裝置受全廠影響，實(shí)際負(fù)荷在80%；原料設(shè)計硫含量3.19%，實(shí)際硫含量2.7%；單臺往復(fù)機(jī)設(shè)計流量30 300 m3/h，而裝置實(shí)際補(bǔ)充氫量在34 000～48 500 m3/h。這些因素都影響壓縮機(jī)工作效率，實(shí)際補(bǔ)充氫量僅為兩臺壓縮機(jī)額定負(fù)荷的56%～80%，而兩臺壓縮機(jī)在原控制系統(tǒng)下不得不在100%負(fù)荷下運(yùn)行，多余的氫氣通過壓縮機(jī)三返一閥返回至氫氣管網(wǎng)，造成能耗大量浪費(fèi)。

2.1.2 改造方案和投資

決定在一臺壓縮機(jī)上裝備無級調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng)（Hydrocom），這種系統(tǒng)是專門為往復(fù)壓縮機(jī)開發(fā)的液壓式氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)裝置所需補(bǔ)充氫量，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通過液壓傳動來控制進(jìn)氣閥的開啟與關(guān)閉時間，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排氣量的0～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)[1]，這種控制系統(tǒng)工作是“回流省功”原理，其調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點(diǎn)是壓縮機(jī)的指示功消耗與實(shí)際容積流量成正比。一套無級調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng)改造費(fèi)用合計300萬元人民幣。

2.1.3 實(shí)際改造效果

在該系統(tǒng)投用后，對壓縮機(jī)K-101A電流進(jìn)行了5次記錄，并和以往電流數(shù)據(jù)比較，節(jié)省電流如表1所示，壓縮機(jī)額定電壓是6 000 V。實(shí)際節(jié)約軸功率：△P=U×△I平=6 000×74.2=631.2 kW，以此節(jié)約軸功率核算回收周期，1年按360天核算，年節(jié)約電能為445.2 kW·h；按照每度電0.6元核算，年節(jié)約電費(fèi)約267.12萬元，則回收周期約為13.5個月。改造后，可根據(jù)需要補(bǔ)充氫氣量，壓縮機(jī)出口壓力也很穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需求。

2.2 改用0.45 MPa蒸汽作伴熱

2.2.1 改造前狀況

該裝置中凝點(diǎn)最高的介質(zhì)為蠟油組份，相關(guān)介質(zhì)在裝置內(nèi)操作的最低溫度見表2。裝置改造前采用的是1.0 MPa蒸汽進(jìn)行伴熱。

從表2中可看出：（1）采用1.0 MPa蒸汽進(jìn)行伴熱，其溫度240 ℃，遠(yuǎn)高于伴熱介質(zhì)操作的最低溫度；（2）伴熱蒸汽溫度高，一方面蒸汽對伴熱管線腐蝕加劇，另一方面高品位熱源熱損失大，無形中增加了裝置的操作維護(hù)費(fèi)用；（3）1.0 MPa蒸汽溫度高，伴熱時會使一些儀表測量值波動大，影響裝置操作；（4）0.45 MPa蒸汽溫度可以滿足裝置蠟油介質(zhì)伴熱需要。而該公司1.0 MPa蒸汽量不足，0.45 MPa蒸汽經(jīng)常放空。在4～9月時，將不需要伴熱的管線，停其伴熱蒸汽，且不影響裝置的正常生產(chǎn)，1.0 MPa蒸汽消耗量平均為2.5 t/h。10月至第二年3月，按照冬季防凍防凝措施投用一些伴熱，1.0 MPa蒸汽消耗平均為4.5 t/h。

2.2.2 改造方案和投資

針對上述情況，裝置利用檢修時期，將原1.0 MPa蒸汽伴熱管線走0.45 MPa蒸汽，裝置自產(chǎn)0.45 MPa蒸汽，這樣改造難度相對要小，投資小。改造增加了1臺凝結(jié)水罐和2臺凝結(jié)水增壓泵，伴熱凝結(jié)水通過增壓泵增壓后回收。改造費(fèi)用合計60萬元人民幣。

2.2.3 實(shí)際改造效果

用0.45 MPa蒸汽改造作伴熱在8月完成，9月正式投用，對9～11月統(tǒng)計的蒸汽月平均消耗分別是2.3、3.9、4.3 t/h，1.0 MPa蒸汽、0.45 MPa蒸汽、電和凝結(jié)水的能耗指標(biāo)分別見表3。

0.45 MPa蒸汽消耗量以9月數(shù)據(jù)作為4～9月蒸汽消耗核算； 10～11月平均消耗作為10月至第二年3月蒸汽平均消耗核算，1年按360天核算。從表3中采取數(shù)據(jù)，則改造前后蒸汽節(jié)省熱量：△Q=△Q1.0-△Q0.45=10856678400 kJ/t；則年節(jié)省蒸汽熱量換算成節(jié)省電量：W電=△Q÷Q電=996940.2 kW·h；每度電按0.6元核算，年節(jié)省費(fèi)用598 164.1元；則回收周期為11.9個月。改造后，使用0.45 MPa蒸汽作伴熱能滿足生產(chǎn)要求。雖消耗0.45 MPa蒸汽未取全年數(shù)據(jù)，但以9～11月數(shù)據(jù)核算，足以說明改造是成功的。

2.3 高壓貧胺液增壓泵的轉(zhuǎn)子改造

2.3.1 改造前狀況

受全廠影響，裝置負(fù)荷在80%；原料設(shè)計硫含量3.19%，實(shí)際硫含量2.7%；高壓貧胺液泵額定流量402 m3/h，裝置設(shè)計胺液流量387 m3/h，標(biāo)定胺液量181 m3/h，而泵出口流量閥開度為19%。通過閥限量，能量白白消耗于閥門的節(jié)流上，另外泵一直在低流量長期運(yùn)行，對泵的機(jī)械密封和使用壽命也不利。

2.3.2 改造方案和投資

將泵設(shè)計額定流量從402.7 t/h降到200 t/h?？蓪D(zhuǎn)子的部分尺寸進(jìn)行改動，可以達(dá)到降低泵出口流量的目的。通過改變?nèi)~輪流道寬度，葉輪外徑不變，其他參數(shù)也基本不變，就可以達(dá)到改造目的[2]。對高壓貧胺液增壓泵出口最小流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行整體更換，泵出口總管調(diào)節(jié)閥更換了內(nèi)件，對泵轉(zhuǎn)子進(jìn)行改造，兩臺泵改造費(fèi)用合計165萬元人民幣。

2.3.3 實(shí)際改造效果

高壓貧胺液泵投用后，對高壓貧胺液泵電流進(jìn)行了5次記錄，并和以往電流數(shù)據(jù)比較，節(jié)省電流見表4，高壓貧胺液泵額定電壓是6 000 V。改造后實(shí)際節(jié)約軸功率（△P）：△P=U×△I平=6000×31.8=190.8 kW，如以此節(jié)約軸功率核算回收周期，1年按360天核算，全年節(jié)約電能為68 688 kW·h；按照每度電0.6元核算，年節(jié)約電費(fèi)約98.9萬元，則回收周期約為20個月。改造后，泵的出口壓力和流量都能滿足滿負(fù)荷生產(chǎn)需求。

3 結(jié)語

加氫處理裝置實(shí)施的三項(xiàng)節(jié)能改造，通過實(shí)際改造效果核算，節(jié)能效果均不錯，且三項(xiàng)改造實(shí)際投資回收周期均較短。經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)實(shí)踐，均能滿足生產(chǎn)需求。這三項(xiàng)節(jié)能改造的成功，值得相關(guān)煉油廠同類裝置的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐匯云.HydroCOM系統(tǒng)在加氫增壓機(jī)上的應(yīng)用[J].工程設(shè)計與機(jī)械設(shè)備，2006（6）：763-771.

[2] 何文豐，李海明.加氫裂化高壓泵的節(jié)能技術(shù)改造[J].工程設(shè)計與機(jī)械設(shè)備，2006（6）：711-714.