加氫裂化裝置降耗分析及節(jié)能措施

徐娜　羅建

摘 要：加氫裂化裝置的主要動力來源是燃氣、電力，其裝置包含了反應單元、分餾部分、吸收穩(wěn)定模塊，壓縮機單元以及輔助計算系統(tǒng)等部分，這些設備的運行除了消耗燃氣、電能外，還對蒸汽和工業(yè)水有極大的能耗，本文通過對某公司1.9x106t/a加氫裂化裝置進行分析，研究其在生產(chǎn)周期內的能量傳輸和利用，通過提升加熱爐溫度、優(yōu)化操作參數(shù)和原料配比、降低加熱負荷等降能措施，進行節(jié)能處理，為其他加氫裂化裝置降低能耗提供有價值的意見和建議。

關鍵詞：加氫裂化;節(jié)能處理;降低能耗;優(yōu)化設備

本文研究的加氫裂化裝置主要以減壓蠟油為原料，通過石油化工科學研究院設計的工藝流程，主要成產(chǎn)航窄煤油、柴油以及重石腦油，同時副產(chǎn)液化氣、輕石腦油、酸性氣和尾油。該裝置的組成部分復雜，包含了加氫反應器、高壓換熱器、高壓空冷機、高壓分離器、反應加熱爐、壓縮機等主要部件，以及傳感器、穩(wěn)定器、過濾器等常用部件。本文研究的裝置自安裝運行起一直超負荷運轉，對能源損耗較大，為了能夠保證加氫裂化裝置使用壽命，必須深入分析影響能耗因素，有針對性的進行改進和優(yōu)化，降低設備運行能耗。

1 研究加氫裂化裝置降耗和節(jié)能的重要意義

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對能源需求日益增加，石化業(yè)越來越受到社會國家重視，我國對加氫裂化裝置的研究較早，在上世紀50年代便開始投入研究，經(jīng)過不斷引進新的技術和各研究院、各學者的鉆研下，我國加氫裂化裝置積累了豐富的設計和運行經(jīng)驗，掌握了世界先進的加氫裂化技術[1]。

1.1 可以有效提升經(jīng)濟效益

在石化業(yè)，加氫技術是煉油企業(yè)生產(chǎn)燃料、工業(yè)原料及高賦值產(chǎn)品的重要技術，也是當前環(huán)保形勢日益嚴峻下的重要防護手段。首先重油作為燃料的比例在下降，煤炭和天然氣、電能等占據(jù)的比例逐年增加，對于煉油廠來說，做好加氫裂化裝置降耗和節(jié)能，促進對重油的深入加工，提高輕質油收率，成為了提升企業(yè)經(jīng)濟效益的關鍵。并且伴隨加氫裂化技術的不斷發(fā)展，其應用領域范圍也在擴大，市場前景巨大。

1.2 適應市場發(fā)展的必要舉措

目前世界化工業(yè)已經(jīng)開始將重心從脫炭轉向加氫，煉油廠的生產(chǎn)模式也發(fā)生了變化，當前高液收和深度轉化成為了化工行業(yè)的努力方向，追求產(chǎn)品生產(chǎn)流程的高效、迅速，追求生產(chǎn)產(chǎn)品的高質量和高附加值。我國作為石油消耗大國，為緩解資源矛盾，必須大力開發(fā)新能源，當前由于芳烴和乙烯的需求增大，導致化工原料供應短缺，供需矛盾加大，加氫裂化技術對解決這一矛盾具有重要作用，所以做好加氫裂化裝置降耗和節(jié)能意義重大[2]。

2 影響加氫裂化裝置能耗的主要因素

2.1 加氫裂化裝置安全工藝和運行環(huán)境

安裝工藝是影響能耗的一方面因素，加氫裂化裝置結構復雜，涉及到較多的感應器件，與前期延遲焦化、蠟油加氫和后期的輕烴加工、連續(xù)重整等環(huán)節(jié)密切相關。此外，加氫裂化裝置運行在高溫高壓環(huán)境下，在原材料經(jīng)過催化劑反應后，出現(xiàn)溫度、壓力、氫油比重等條件變化，這些都影響著加氫裂化裝置的能源消耗[3]。

2.2 裝置運行所需的原料

原料對加氫裂化裝置運行結果有較大的影響，加氫裂化裝置的原料較為靈活，催化重整原料、蒸汽裂解制乙烯原料等，但是隨著市場發(fā)展，原料的重質化和劣質化日趨嚴重，在原料性質產(chǎn)品質量變化下，加氫裂化裝置能耗也在不斷提升。

2.3 操作方式

加氫裂化裝置當前主要的工藝技術有三種，一是單段法工藝，只有一個反應器或者是復數(shù)但是并聯(lián)使用，一次通過，反應穩(wěn)定，工藝簡單，但是汽油收率低。二是兩段法工藝，擁有兩級反應器，分別對原料進行精制和裂化反應，兩段循環(huán)，液化產(chǎn)率高、質量好，但是相對復雜。三是串聯(lián)法工藝，或者成為單段串聯(lián)法，結合了之前兩種方法的優(yōu)勢，可以最大限度提升產(chǎn)油率，但是航煤收率偏低。三種工藝對裝置能耗有直接影響。

3 加氫裂化裝置降耗和節(jié)能措施

通過對本次加氫裂化裝置實驗體的歷史數(shù)據(jù)分析，可知，加氫裂化裝置在電能消耗方面占據(jù)總能耗的46%，將近一半，對燃氣的消耗占據(jù)了30%左右，蒸汽消耗占據(jù)比例為16%，其他方面能源損耗占有8%。通過數(shù)據(jù)分析可知，降低電能、燃氣和蒸汽能耗是節(jié)能減排的重要途徑[4]。

3.1 電能

首先，加氫裂化裝置的運行效率與機泵關系密切，整個機泵組的負荷率較標準水平低，出現(xiàn)用大力氣拿輕物體的情況，造成動能溢出。機泵的揚程過高也是造成動力損耗的原因之一，在裝置實際運行中需要針對性進行排查，確定電能損耗部位，進行功率和參數(shù)調整，確保機泵在合理區(qū)間運行，提高轉換效率，降低電能損耗。其次，充分利用裝置產(chǎn)生的熱能，將熱量給予重沸器和換熱器，降低穩(wěn)定塔能量消耗，從而整體降低電能消耗，還可以簡化多余部件余量進行節(jié)能，例如對機泵扇葉進行余量切割，保障在運轉正常的情況下，節(jié)省電能。此外，對耗電設備進行定期維護巡檢，排查故障隱患，保障設備健康良好運行，也能使電能不產(chǎn)生額外損耗，在環(huán)境溫度降低時，可以適當減少冷卻機，節(jié)省電能。

3.2 燃氣

燃氣的消耗主要來源于加熱爐，①提高原料進爐前的溫度，這樣在爐內反應過程中的負荷會明顯降低，然后根據(jù)爐內能量輸出情況，適當控制入口溫度和原料用量，在正常運轉的同時降低對燃氣的能耗;②對加熱爐參數(shù)進行優(yōu)化調整，利用加氫裂化的放熱反應，提高被加熱物料的內部溫度，降低反應爐的燃氣消耗，并且還能通過高壓空冷溫度的降低，節(jié)省冷氫的使用，進而降低循環(huán)壓縮機的負荷;③優(yōu)化氫油比，氫油比影響著整個反應過程和催化劑壽命，氫油比過高將導致操作成本上升，具體參數(shù)根據(jù)設備運轉情況進行調整，主要是將氫油比進行卡邊操作，一方面降低循環(huán)氫壓縮機負荷，減少轉速。另一方面減少循環(huán)氫量的混氫油流量，減少燃氣消耗;④調整尾油柴油分割點，本文實驗對象裝置是柴油和尾油生產(chǎn)線合并，并以乙烯為原料，因此可以在分餾塔氣液平衡的條件下，不詳細確定分割點，有效降低分餾塔進料負荷，從而節(jié)能降耗。

3.3 蒸汽

蒸汽能源主要是驅動壓縮機，首先可以通過控制氫油比來調節(jié)壓縮機轉速，降低對蒸汽的消耗，其次可以通過對穩(wěn)定塔重沸器進行升溫，優(yōu)化反應轉化效率，保證尾油滿足需求的同時，提供更多的熱量，從而節(jié)省了這方面的蒸汽消耗。最后還可以充分利用環(huán)境節(jié)能，在天氣高溫清熱下，可以暫?；蚪档透邏赫羝O備進行節(jié)能。

3.4 其他

能源消耗除了上述能源消耗“大戶”外，在工業(yè)水和設備運行加工過程中出現(xiàn)的損耗也不少，在工業(yè)水方面可以通過優(yōu)化工藝操作，保障設備運行穩(wěn)定的同時，關閉和停用備用機組冷卻水，降低工業(yè)水的消耗。在減少加工損耗上，可以對操作系統(tǒng)進行優(yōu)化，調整氣動閥門參數(shù)，實現(xiàn)單獨沖洗或強化沖洗，還能在作業(yè)過程中減少沖洗油污量排放。

4 結論

通過對實驗裝置兩個生產(chǎn)周期的數(shù)據(jù)監(jiān)控，得知在實施控制氫油比、優(yōu)化設備操作參數(shù)和提升進料溫度等措施后，能源損耗明顯降低，由能耗的26.95kg/t，降低至24.65kg/t，達到了預期目標。下一步將對實驗裝置進行深入研究，優(yōu)化操作系統(tǒng)參數(shù)，檢修設備設施等方面降低各方面能源損耗，同時還要充分利用環(huán)境優(yōu)勢，節(jié)省加熱和降溫能耗。

參考文獻：

[1]魏俊邦.淺談石油化工加氫裂化裝置的能耗分析及節(jié)能[J].石化技術，2019（9）：10-10.

[2]王東鋒.某煉廠蠟油加氫裂化裝置能耗分析及節(jié)能措施[J].化工技術與開發(fā)，2017，046（008）：76-78.

[3]王彤.加氫裂化裝置節(jié)能優(yōu)化[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015.

[4]曲傳藝，王天生.1.6Mt/a加氫裂化裝置節(jié)能降耗運行分析[J].煉油技術與工程，2015，45（10）：58-61.

作者簡介：

徐娜（1989- ），女，安徽蚌埠人，本科，助理工程師，化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)就職于寧波中金石化有限公司。

羅建（1992- ），男，湖南岳陽人，大專，煉油技術專業(yè)，助理工程師，曾參與高壓加氫裝置的開停車和生產(chǎn)操作，現(xiàn)就職于盛虹煉化（連云港）有限公司。