柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術分析與對策

孟慶社

【摘 要】隨著經(jīng)濟的不斷發(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)裝置作為煉油的關鍵裝置之一，已經(jīng)引起人們越來越高的重視。本文介紹了柴油加氫改質(zhì)裝置，對柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術進行了分析，闡述了裝置節(jié)能降耗的對策。

【關鍵詞】柴油；裝置；加氫改質(zhì)；節(jié)能降耗；對策

1.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，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，又能夠在很大程度上使得柴油中的十六烷值大大增加?？v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：加氫改質(zhì)工序、分餾以及煤油加氫補充精制等。在常規(guī)的加氫改質(zhì)裝置中，主要的化學反應有以下幾種：①脫硫反應，其原理是在加氫精制條件下將石油餾分當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。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。④含氧化合物的氫解反應。⑤脫金屬反應。

2.柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術分析

2.1反應壓力對裝置加氫的影響

按照以往的經(jīng)驗來看，反應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。加氫裂化在實質(zhì)上其實就是分子數(shù)減少的反應，一旦增大壓力，會有利于裝置的加氫裂化，尤其有利于這些受到熱力學平衡限制的芳烴的加氫反應。無論是對于氣相還是對于企業(yè)混相的加氫反應，其受壓力影響的效果是非常明顯的。鑒于循環(huán)芳香烴和有機氮化物的含量隨著原料的干點變化而改變，一般干點越高，其含量也會增加，而且二者的結構也不一樣，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。

2.2優(yōu)化低分氣脫硫塔進料

對于那些脫硫化氫塔在實際操作起來比較困難的問題，可以進行適當?shù)膬?yōu)化來進行節(jié)能?？尚略黾訋着_串聯(lián)浮頭式換熱器，或利用分餾塔底后的幾臺水冷換熱器，從而使得硫化氫塔進料走管程，而分餾塔地的那些柴油則走殼程。通過實踐可以發(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，并且各項參數(shù)都向設計的數(shù)據(jù)靠攏，此時還可以形成穩(wěn)定的氣流，最終硫化氫和干氣的清除率大大增加。

2.3脫丁烷塔頂氣的回收利用

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，壓力沒辦法進行調(diào)整，所以造成了裝置產(chǎn)出的石腦油必須在進行進一步加工才能成為合格產(chǎn)品。

2.4低分氣的回收處理

在原設計中的低分氣既可以送往PSA進行提純，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，初步估計脫丁烷塔頂氣的產(chǎn)量為800-1000Nm3/h，低分氣產(chǎn)量約為2000Nm3/h，這樣將近3000Nm3/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)的波動而帶來的裝置不平穩(wěn)。

3.影響裝置加氫過程的因素

影響石油餾分加氫過程的主要有反應壓力、反應溫度、原料的性質(zhì)和催化劑等幾方面因素。

反應壓力：反應壓力的影響是通過氫分壓來體現(xiàn)的。系統(tǒng)中的氫分壓決定于操作壓力、氫油比、循環(huán)氫純度以及原料的汽化率。對于含硫化合物的加氫脫硫和烯烴的加氫飽和反應在壓力不太高時就有較高的平衡轉(zhuǎn)化率。

反應溫度：提高反應溫度會使加氫精制和加氫裂化的反應速度加快。由于加氫裂化的活化能較高（125-210千焦/摩爾），因此，這個反應的速度提高得快一些。但必須根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求等條件來選擇適宜的反應溫度。

空速和氫油比：空速反映了裝置的處理能力，工業(yè)上希望采用較高的空速，但是空速受到反應速度的制約，根據(jù)催化劑的活性，原料性質(zhì)和反應深度不同，空速在較大范圍內(nèi)波動，從0.5-1.0時，重質(zhì)油料和二次加工中得到的油料在加氫處理時要采用較低的空速。在加氫精制過程在給定的溫度下降低空速，烯烴飽和率、脫硫和脫氮率都會有所提高。

4.裝置節(jié)能降耗對策

4.1優(yōu)化低分氣脫硫塔進料

對于那些脫硫化氫塔在實際操作起來比較困難的問題，可以進行適當?shù)膬?yōu)化來進行節(jié)能。筆者認為，可以新增加幾臺串聯(lián)浮頭式換熱器，或利用分餾塔底后的幾臺水冷換熱器，從而使得硫化氫塔進料走管程，而分餾塔地的那些柴油則走殼程。通過實踐可以發(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，并且各項參數(shù)都向設計的數(shù)據(jù)靠攏，此時還可以形成穩(wěn)定的氣流，最終硫化氫和干氣的清除率大大增加。

4.2脫丁烷塔頂氣的回收利用

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，壓力沒辦法進行調(diào)整，所以造成了裝置產(chǎn)出的石腦油必須在進行進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。

4.3低分氣的回收處理

在原設計中的低分氣既可以送往PSA進行提純，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，初步估計脫丁烷塔頂氣的產(chǎn)量為800-1000Nm3/h，低分氣產(chǎn)量約為2000Nm3/h，這樣將近3000Nm3/h的低分氣完全可以保證裝置內(nèi)的自產(chǎn)自用。

4.4鼓風機和引風機的變頻改造

從柴油加氫裝置的正常工作情況來看，在進行正常操作的時候，柴油加氫裝置加熱爐當中熱負荷是比較低的，因而在進行具體設計和改進的時候就可以從這個方面來著手。在對煙氣余熱部分的回收系統(tǒng)進行設計的時候就需要充分考慮到開工的需求，為了更好的節(jié)能降耗，就可以將鼓風機應用其中?？梢猿浞掷米冾l技術，通過鼓風機變頻技術的綜合使用，不僅能夠提高其燃燒率，同時還能夠降低能耗。

4.5壓縮機增設氣量無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)

壓縮機主要是一種流體機械，可以說是通過將低壓氣體提升為高壓氣體而進行工作的。從柴油加氫裝置的壓縮機情況來看，主要是采用了一種對稱性平衡型同時又是一種往復式的壓縮機，這種兩級壓縮存在一定的缺陷。在對壓縮機進行改進的時候，就可以使用氣量無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠延遲關閉進氣閥，從而能夠改變多余氫氣的回路和走向，以此來降低其工作的電耗。

4.6蒸汽用量的優(yōu)化措施

蒸汽用量的調(diào)節(jié)和優(yōu)化可以通過多種操作來實現(xiàn)，比如針對循環(huán)氫壓縮機而言，就可以通過降低其轉(zhuǎn)速的方式來節(jié)省蒸汽。從具體的實踐和改善過程來看，當其轉(zhuǎn)速下降100r/min的時候，就可以降低4t/h的蒸汽量。從這個降低數(shù)量來看，這個優(yōu)化方案還是比較可行的。針對提塔蒸汽可通過對于其消耗能量頻率的降低來達成蒸汽量下降的目的。

【參考文獻】

[1]李高峰，劉帥.柴油加氫裝置節(jié)能降耗技術分析[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].大慶石油學院，2009，2.