降低蠟油加氫裂化裝置運(yùn)行能耗的有效措施研究

王國(guó)聖 高陽(yáng)

摘要：蠟油加氫裂化裝置是煉廠中的用能大戶，其操作水平及用能狀況對(duì)全廠能耗有著重要的影響，優(yōu)化工藝技術(shù)，減少工藝用能，改進(jìn)設(shè)備，不斷探索節(jié)能降耗的措施具有極其重要的意義。本文以某煉廠蠟油加氫裂化裝置為例，介紹了加氫裂化裝置的用能原理和特點(diǎn)，詳細(xì)分析了影響加氫裂化裝置能耗的主要因素，并提出了相對(duì)應(yīng)的節(jié)能降耗措施，通過(guò)采取提高加熱爐熱效率、投用液力透平、優(yōu)化工藝流程、保證裝置高負(fù)荷運(yùn)行、采用變頻調(diào)節(jié)器等措施，有效降低加氫裂化裝置的燃料氣、電、蒸汽等主要項(xiàng)目的消耗，達(dá)到降低裝置能耗的目的。

關(guān)鍵詞：蠟油加氫裂化裝置；能耗分析；降耗措施

1.加氫裂化裝置工藝流程概述

某煉廠蠟油加氫裂化裝置采用美國(guó)UOP 公司專(zhuān)利技術(shù)，裝置由反應(yīng)部分、分餾部分、脫硫部分和公用工程部分等組成，采用一段全循環(huán)加氫裂化工藝。反應(yīng)部分采用一段循環(huán)、爐后混油方案、熱高分工藝流程。分餾部分采用汽提塔、分餾塔出航煤、柴油方案。分餾塔采用分餾進(jìn)料加熱爐，催化劑的硫化采用濕法硫化方案，催化劑再生采用器外再生方案。裝置以減壓蠟油為原料，主要產(chǎn)品為石腦油、航空煤油、柴油及未轉(zhuǎn)化油。少量的加氫裂化未轉(zhuǎn)化油去重油催化裂化作為原料，冷低分氣脫硫后去PSA 裝置進(jìn)行氫氣提濃，含硫干氣至輕烴回收裝置。

該蠟油加氫裂化裝置其工藝流程是冷原料油經(jīng)原料油聚結(jié)脫水器脫水，并與自常減壓裝置來(lái)的熱減壓蠟油混合，然后與分餾部分的循環(huán)柴油在原料油/循環(huán)柴油換熱器換熱，通過(guò)原料油自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器除去大于 25μm 的固體顆粒，最后進(jìn)入原料油緩沖罐。原料油緩沖罐中的原料經(jīng)原料油泵升壓后，先經(jīng)熱高分氣/原料油換熱器、反應(yīng)產(chǎn)物/冷原料油換熱器、反應(yīng)產(chǎn)物/熱原料油換熱器換熱，再與來(lái)自循環(huán)氫壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)熱高分氣/冷循環(huán)氫換熱器、熱高分氣/熱循環(huán)氫換熱器換熱、并經(jīng)循環(huán)氫加熱爐加熱的循環(huán)氫混合后，進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)器進(jìn)行加氫精制、加氫裂化反應(yīng)。

2.影響加氫裂化裝置能耗的主要因素

2.1裝置的能耗構(gòu)成。

通過(guò)對(duì)該煉廠蠟油加氫裝置2015～2017 年度裝置的主要能耗包括燃料氣、蒸汽、電、水等公用介質(zhì)的設(shè)計(jì)和實(shí)際消耗表進(jìn)行對(duì)比分析可以看出，電耗和燃料氣消耗所占比例最大，3.5MPa 蒸汽消耗所占比例雖然高，但壓縮機(jī)副產(chǎn)的1.0MPa 背壓蒸汽又拉低了裝置整體蒸汽能耗，大概占到裝置總能耗的5.7%～9.6% 左右，而循環(huán)水、除水等介質(zhì)消耗比例相對(duì)較低。

2.2操作條件

操作條件對(duì)加氫裂化裝置的能耗有直接或間接的影響，例如反應(yīng)系統(tǒng)中的氫油比、空速、壓力、溫度以及催化劑的選擇等等。裝置反應(yīng)條件越苛刻，裝置能耗就會(huì)越高。

2.3裝置處理量

裝置處理量大小的影響。處理量越高，總能耗就越高，但裝置的單耗就會(huì)降低，均攤成本也會(huì)降低。

2.4原料油組分以及裝置目的產(chǎn)品的要求

原料油組分的輕重優(yōu)劣不同，達(dá)到預(yù)定產(chǎn)品質(zhì)量所需的反應(yīng)深度不同，相應(yīng)的能耗也不同。一般而言，原料組分越重，性質(zhì)越差，能耗越高；產(chǎn)品質(zhì)量要求越高，能耗越高。

針對(duì)以上能耗認(rèn)真研究分析，對(duì)癥下藥，采取針對(duì)性的節(jié)能降耗措施。

3.降低加氫裂化裝置能耗的措施

3.1加強(qiáng)加熱爐的管理與調(diào)整，提高加熱爐熱效率

（1）及時(shí)調(diào)整加熱爐的燃燒狀況，節(jié)省燃料氣用量。重視空氣預(yù)熱器的使用，經(jīng)常關(guān)注加熱爐的排煙溫度，將排煙溫度控制在120～130℃（設(shè)計(jì)指標(biāo)120～200℃），避免因排煙溫度過(guò)高造成熱量損失。

（2）注意降低過(guò)?？諝庀禂?shù)，使其維持在適當(dāng)?shù)姆秶?，日常操作中?yán)格控制加熱爐氧含量在 1%～3%之間，避免空氣過(guò)剩帶走大量熱量。

（3）定期去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整燃燒不好的火嘴，定期檢查現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)火嘴有無(wú)燃料氣泄漏現(xiàn)象。

3.2投用液力透平，回收裝置能量

在加氫裂化裝置的能耗中，電耗所占比例最大，而電耗中的77%～84% 為高壓電耗，因此，降低高壓電耗對(duì)降低加氫裂化裝置的能耗具有重要意義。采用液力透平是降低高壓電耗的有效途徑。在裝置檢修期間，蠟油加氫裝置重點(diǎn)對(duì)液力透平進(jìn)行了檢修和維護(hù)，與此同時(shí)，蠟油加氫裝置原料油泵液力透平一次性投用成功。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，蠟油加氫裝置富胺液能量回收透平一次性投用成功且運(yùn)轉(zhuǎn)正常。通過(guò)對(duì)兩套裝置投用液力透平前后的電流及成本對(duì)比表進(jìn)行分析投用后電流節(jié)省明顯。

3.3優(yōu)化工藝流程

優(yōu)化蠟油加氫裂化裝置工藝流程可以有效降低裝置總能耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。蠟油加氫裂化是一個(gè)高壓、高溫而且放熱量很大的過(guò)程，有效利用反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量，對(duì)降低整個(gè)加氫裂化裝置的能耗具有非常大的作用。減少裝置的散熱量，合理安排換熱流程，讓大部分的熱量能得到充分的回收利用，可提高裝置反應(yīng)放出熱量的利用效率。這些熱量可用于對(duì)原料的加熱，以及分餾系統(tǒng)產(chǎn)品的預(yù)加熱，減少裝置強(qiáng)行冷卻浪費(fèi)的能量，盡可能地減少公用工程中的冷、熱循環(huán)水，以此達(dá)到降低裝置能耗的效果。

3.4保證裝置高負(fù)荷運(yùn)行

裝置的負(fù)荷率大小直接影響單位能耗。在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，循環(huán)氫壓縮機(jī)、新氫壓縮機(jī)、原料油泵等設(shè)備的用能效果將大大提高，因此，裝置維持長(zhǎng)期高負(fù)荷生產(chǎn)，也是加氫裂化裝置節(jié)能降耗的重要措施之一。

3.5投用壓縮機(jī)赫爾比格無(wú)極氣量節(jié)能設(shè)備

蠟油加氫裝置新氫壓縮機(jī)安裝了最新節(jié)能設(shè)備——赫爾比格無(wú)極氣量調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)備。2016 年公司大檢修后開(kāi)工期間，裝置開(kāi)新氫壓縮機(jī)時(shí)，便第一時(shí)間投用了此節(jié)能措施。經(jīng)對(duì)比，裝置在相同負(fù)荷的情況下，蠟油加氫裝置兩套壓縮機(jī)電流合計(jì)為860A。投用赫爾比格節(jié)能設(shè)備之后，兩套壓縮機(jī)電流合計(jì)為680A，每h 節(jié)省電流180A。每天可節(jié)省44893.44kWh，每年按運(yùn)行10 個(gè)月計(jì)算，可節(jié)省1346.8 萬(wàn)kWh，可節(jié)省成本754.2 萬(wàn)元。

3.6采用變頻調(diào)節(jié)器

本廠蠟油加氫裂化裝置共有26 臺(tái)空冷使用了變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的投用，為裝置降低電耗起到了一定作用。根據(jù)科學(xué)計(jì)算，當(dāng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)荷低于設(shè)計(jì)的68%，而且額定功率大于10kW 時(shí)，合理使用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，能夠有效降低裝置能耗。

3.7裝置采用的其它節(jié)能措施

（1）P203、P202、分餾塔底熱油泵采用蒸汽透平，降低電耗；

（2）循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵采用蒸汽透平，降低電耗；

（3）裝置根據(jù)天氣氣溫變化，及時(shí)調(diào)節(jié)水冷器中循環(huán)水量；

（4）在低負(fù)荷情況下，鼓風(fēng)機(jī)K201 采用永磁調(diào)速技術(shù)，降低電耗。

4.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于能耗占比較高的蠟油加氫裂化裝置來(lái)說(shuō)，合理利用現(xiàn)有能源、降低裝置能耗、節(jié)約能源對(duì)于提高煉廠效益來(lái)說(shuō)十分重要，因此，除針對(duì)上文中總結(jié)的主要能耗因素分析和針對(duì)性降耗之外，裝置還可以采取在油泵上增加蒸汽液力透平、及時(shí)調(diào)節(jié)裝置水冷器循環(huán)水流量、鼓風(fēng)機(jī)采用永磁調(diào)速技術(shù)等措施，以真正實(shí)現(xiàn)裝置的節(jié)能降耗。

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（作者單位：中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司）