汽柴油加氫精制裝置節(jié)能分析與優(yōu)化

許昇

摘 要：在社會(huì)的高速發(fā)展之下，人們與能源、環(huán)境之間的關(guān)系日益緊張，綠色環(huán)保越來越受到人們的重視?；诖?，不少企業(yè)紛紛改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，旨在削弱生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的消極影響，石油企業(yè)的能源處理能力也因技術(shù)優(yōu)化而逐漸增強(qiáng)。汽柴油加氫裝置是開展節(jié)能工作的基礎(chǔ)，也是石油企業(yè)縮減成本的重要舉措，本文將對(duì)汽柴油加氫精致裝置的節(jié)能情況進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：汽柴油;加氫精制裝置;節(jié)能分析

眾所周知，霧霾天氣空氣中的污染物質(zhì)眾多，影響日常出行不說，還會(huì)威脅人們的身體健康，而這一惡劣天氣的形成不止有氣象因素，更多的是污染排放，因此，節(jié)能環(huán)保工作勢(shì)在必行。近些年，中國(guó)發(fā)展迅速，汽柴油的使用量也逐年增長(zhǎng)，汽柴油加氫裝置作為汽柴油使用當(dāng)中的基礎(chǔ)，會(huì)直接影響節(jié)能環(huán)保工作的順利實(shí)施，對(duì)此需要對(duì)加氫裝置進(jìn)行優(yōu)化與改造，進(jìn)而降低能耗，提高能源的使用效率。

1 汽柴油加氫裝置介紹

人們?cè)诔跗跓捴剖蜁r(shí)，就采用了加氫精致工藝，現(xiàn)階段人們的生活水平逐漸提高，對(duì)柴油的質(zhì)量要求越發(fā)嚴(yán)格。汽柴油加氫精致工藝可以被劃分為兩種，即傳統(tǒng)加氫工藝與液相加氫技術(shù)，其中傳統(tǒng)加氫工藝裝置規(guī)模小，設(shè)備要求不高，可以明顯減少成本投入，液相加氫技術(shù)雖然價(jià)格昂貴，但產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯。加氫裝置主要由三個(gè)部分組成，分別為加氫精致反應(yīng)部分、分餾部分與公用工程部分，此次所探討的主要為反應(yīng)部分。加氫精致反應(yīng)部分的構(gòu)件較多，如反應(yīng)器、分離器、脫硫塔和閃蒸罐等，每一構(gòu)建均需要進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，才能保障裝置整體的正常運(yùn)行。以反應(yīng)器為例，不僅要考慮加氫精致催化劑的選擇、新氫的成分，還要充分關(guān)注反應(yīng)器內(nèi)的能源消耗。目前許多企業(yè)會(huì)將PHF-101作為催化劑，因?yàn)樵摲N催化劑的原料適用性強(qiáng)、活性與穩(wěn)定性良好，并且填充密度較低。

2 汽柴油加氫精致裝置的能耗類型匯總

為了讓能源得到高效使用，使用加氫精致裝置時(shí)，需要對(duì)裝置進(jìn)行深入分析，明確裝置的能耗類型，進(jìn)而有針對(duì)性地開展節(jié)能優(yōu)化工作，讓節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略落實(shí)到位?？傮w而言，汽油加氫精制裝置的能耗包含電能消耗、燃料氣消耗、蒸汽消耗三種。

2.1 電能消耗

汽柴油加氫精致裝置的正常運(yùn)行離不開電力供給，對(duì)裝置中涉及電力的設(shè)備進(jìn)行匯總，可以發(fā)現(xiàn)，電泵、鼓引風(fēng)機(jī)以及空冷氣、新氫壓縮機(jī)等為主要的耗電設(shè)備，這些設(shè)備當(dāng)中，新氫壓縮機(jī)消耗的電能最大，且耗能相對(duì)集中，而電泵、鼓引風(fēng)機(jī)和空冷器的電能消耗相對(duì)分散，不容易進(jìn)行有效控制[1]。所以，應(yīng)該將新氫壓縮機(jī)作為節(jié)能優(yōu)化的重要項(xiàng)目。

2.2 燃料氣消耗

涉及燃料氣消耗的裝置主要為加熱爐。在汽柴油加氫精致裝置當(dāng)中，加熱爐的功能為提供熱量，促使加氫反應(yīng)能在短時(shí)間內(nèi)順利實(shí)現(xiàn)，讓汽柴油系統(tǒng)中的各種物質(zhì)分離開來，保障加氫、分離的實(shí)現(xiàn)。使用加熱爐的時(shí)候，燃料氣的實(shí)際使用量會(huì)受到多種因素影響，比如爐膛負(fù)壓大小、燃料氣的自身性質(zhì)以及加熱爐內(nèi)部的氧氣含量等等，為了讓汽柴油加氫精致裝置的能耗減少，必須充分關(guān)注加熱爐的工作情況，為燃料氣的加氫反應(yīng)創(chuàng)造良好條件，減少熱量散失。

2.3 蒸汽消耗

蒸汽消耗的設(shè)備主要為循環(huán)氫壓縮機(jī)，該種設(shè)備正常工作之時(shí)需要提前輸入3.5MPa左右的蒸汽量，依據(jù)當(dāng)前普遍使用的設(shè)備類型，可以確定蒸汽的消耗量基本為15.5t/h。再加上服務(wù)站與較少的伴熱，蒸汽消耗量基本維持在1.0MPa左右，設(shè)計(jì)要求為5.5t/h。

2.4 其他能耗途徑

汽柴油加氫裝置中還有部分環(huán)節(jié)會(huì)導(dǎo)致能源消耗，比如脫氧水、凈化風(fēng)和氮?dú)獾鹊?，但總體的能耗量?jī)H僅為整個(gè)裝置的4%。

3 汽柴油加氫精致裝置的節(jié)能策略

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

首先就換熱流程而言，汽柴油的分餾主要通過重沸爐汽提實(shí)現(xiàn)，除了后續(xù)用到的熱量之外，爐頂內(nèi)產(chǎn)生的油氣余熱自然就成為被回收利用的素材，可以采用雙殼程高效換熱器，提升換熱效率的同時(shí)減少換熱面積，讓熱量實(shí)現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用。就熱高分流程而言，建議在汽柴油加氫裝置當(dāng)中引入熱高壓分離器，保障分離器的正常工作，讓其對(duì)反應(yīng)中的產(chǎn)物進(jìn)行分離，一方面節(jié)約熱能，另一方面減少冷卻時(shí)間，提升裝置的運(yùn)行效率。另外可以專門引入煙氣余熱的回收系統(tǒng)，借助引風(fēng)機(jī)將煙氣引入到預(yù)熱器當(dāng)中，讓本該成為廢物的煙氣被有效利用起來，提高空氣進(jìn)入加熱爐時(shí)的溫度。

3.2 空冷器電機(jī)的改造

通常情況下，汽柴油加氫精致裝置當(dāng)中均會(huì)設(shè)置高壓空冷器，并且使用定頻電機(jī)來控制高壓換熱器的溫度，保障設(shè)備溫度維持在50℃左右[2]。需要注意的是，高冷器電機(jī)消耗的電功率由設(shè)定的最高溫度決定，而且也會(huì)因?yàn)榧竟?jié)和時(shí)間的不同有所調(diào)整，以往設(shè)定溫度的工作交由工作人員負(fù)責(zé)，誤差大不說，還無法保障實(shí)施效率，對(duì)此應(yīng)該利用變頻器控制高壓空冷器電機(jī)，節(jié)省人力成本，同時(shí)讓電機(jī)功率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)整，增強(qiáng)裝置的技術(shù)含量。

3.3 新氫壓縮機(jī)的改造

汽柴油加氫精致裝置一般都會(huì)利用新氫壓縮機(jī)與時(shí)向反應(yīng)系統(tǒng)這兩部分來提供新氫，讓氫氣經(jīng)過多次壓縮在同一系統(tǒng)當(dāng)中充分融合、充分反應(yīng)。為了保障反應(yīng)的有效性與持續(xù)性，一般會(huì)在裝置中配備兩臺(tái)新氫壓縮機(jī)，其中一臺(tái)處于正常工作狀態(tài)，另一臺(tái)為備用裝置，單獨(dú)一臺(tái)新氫壓縮機(jī)的能耗量基本為2.8萬m3/h，如果能夠?qū)⑿職鋲嚎s機(jī)與信息系統(tǒng)連接起來，就可以對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行有序控制，與此同時(shí)液壓驅(qū)動(dòng)需要降低進(jìn)氣閥的關(guān)閉速度，這樣一來新氫壓縮機(jī)的電能消耗可以被明顯降低，因此應(yīng)提升裝置的信息化水平，用電腦系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的氣量。

3.4 石腦油產(chǎn)品泵的改造

石腦油穩(wěn)定塔也是裝置中的一部分，其他底泵的流量參數(shù)應(yīng)為117t/h，然而實(shí)際運(yùn)行時(shí)石腦油產(chǎn)品量?jī)H僅只有80t/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，這也就使得泵沒有達(dá)到額定功率，無形中增加了泵與電機(jī)的負(fù)荷，容易對(duì)泵與電機(jī)造成損傷[3]。針對(duì)此類問題，應(yīng)將石腦油產(chǎn)品泵更換為變頻泵，提高石腦油穩(wěn)定塔塔底泵的產(chǎn)品量，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。

3.5 阻垢劑注入系統(tǒng)的優(yōu)化與改造

在加氫精致裝置的使用過程中，裝置內(nèi)會(huì)持續(xù)發(fā)生自由基聚合反應(yīng)與非自由基縮合反應(yīng)，進(jìn)而生成多種聚合物，再加上汽柴油當(dāng)中本身就含有一定的細(xì)小焦粉，多種物質(zhì)的存在增加了高壓換熱器的負(fù)擔(dān)，容易讓熱量浪費(fèi)，同時(shí)增加設(shè)備損壞的可能性。因此必須重視阻垢劑的注入。有學(xué)者專門分析了阻垢劑在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的作用：未加入阻垢劑之前，高壓換熱器每三個(gè)月溫度會(huì)損失1.6℃左右，即裝置的熱能存在損失，而加入阻垢劑之后，熱量的損失量?jī)H僅為0.7℃，因此將阻垢劑注入系統(tǒng)是非常必要的，其不僅可以改善高壓換熱器的結(jié)垢問題，降低溫度損耗，而且利于高壓換熱器的養(yǎng)護(hù)，減少裝置的維修頻率[4]。

借助上述改造措施，汽柴油加氫精致裝置的電能消耗、燃料氣消耗以及蒸汽消耗等均可獲得一定改善，但實(shí)際上也不能單純依靠現(xiàn)有的技術(shù)來降低裝置能耗，還必須對(duì)裝置的其他方面進(jìn)行優(yōu)化與改造，例如增加液力透平回收高低分離器等，讓裝置的能耗得到進(jìn)一步控制?？偟膩碚f，汽柴油加氫裝置的能耗途徑主要有三個(gè)，即電能消耗、燃料氣消耗和蒸汽消耗，為了實(shí)現(xiàn)能源的高效應(yīng)用，必須繼續(xù)優(yōu)化裝置的設(shè)計(jì)流程，同時(shí)對(duì)空冷器電機(jī)、新氫壓縮機(jī)等等進(jìn)行優(yōu)化與改造，進(jìn)而達(dá)成降低成本、提高效率的目的。

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