汽柴油加氫精制裝置節(jié)能分析與優(yōu)化

許昇

摘 要：在社會的高速發(fā)展之下，人們與能源、環(huán)境之間的關系日益緊張，綠色環(huán)保越來越受到人們的重視?；诖?，不少企業(yè)紛紛改進生產(chǎn)技術(shù)，旨在削弱生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物對生態(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。汽柴油加氫裝置是開展節(jié)能工作的基礎，也是石油企業(yè)縮減成本的重要舉措，本文將對汽柴油加氫精致裝置的節(jié)能情況進行分析，并提出優(yōu)化策略，僅供參考。

關鍵詞：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)保工作勢在必行。近些年，中國發(fā)展迅速，汽柴油的使用量也逐年增長，汽柴油加氫裝置作為汽柴油使用當中的基礎，會直接影響節(jié)能環(huán)保工作的順利實施，對此需要對加氫裝置進行優(yōu)化與改造，進而降低能耗，提高能源的使用效率。

1 汽柴油加氫裝置介紹

人們在初期煉制石油時，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，對柴油的質(zhì)量要求越發(fā)嚴格。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)雖然價格昂貴，但產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗方面的優(yōu)勢非常明顯。加氫裝置主要由三個部分組成，分別為加氫精致反應部分、分餾部分與公用工程部分，此次所探討的主要為反應部分。加氫精致反應部分的構(gòu)件較多，如反應器、分離器、脫硫塔和閃蒸罐等，每一構(gòu)建均需要進行不同的設計，才能保障裝置整體的正常運行。以反應器為例，不僅要考慮加氫精致催化劑的選擇、新氫的成分，還要充分關注反應器內(nèi)的能源消耗。目前許多企業(yè)會將PHF-101作為催化劑，因為該種催化劑的原料適用性強、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，需要對裝置進行深入分析，明確裝置的能耗類型，進而有針對性地開展節(jié)能優(yōu)化工作，讓節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略落實到位?？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行離不開電力供給，對裝置中涉及電力的設備進行匯總，可以發(fā)現(xiàn)，電泵、鼓引風機以及空冷氣、新氫壓縮機等為主要的耗電設備，這些設備當中，新氫壓縮機消耗的電能最大，且耗能相對集中，而電泵、鼓引風機和空冷器的電能消耗相對分散，不容易進行有效控制[1]。所以，應該將新氫壓縮機作為節(jié)能優(yōu)化的重要項目。

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中，加熱爐的功能為提供熱量，促使加氫反應能在短時間內(nèi)順利實現(xiàn)，讓汽柴油系統(tǒng)中的各種物質(zhì)分離開來，保障加氫、分離的實現(xiàn)。使用加熱爐的時候，燃料氣的實際使用量會受到多種因素影響，比如爐膛負壓大小、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，必須充分關注加熱爐的工作情況，為燃料氣的加氫反應創(chuàng)造良好條件，減少熱量散失。

2.3 蒸汽消耗

蒸汽消耗的設備主要為循環(huán)氫壓縮機，該種設備正常工作之時需要提前輸入3.5MPa左右的蒸汽量，依據(jù)當前普遍使用的設備類型，可以確定蒸汽的消耗量基本為15.5t/h。再加上服務站與較少的伴熱，蒸汽消耗量基本維持在1.0MPa左右，設計要求為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)會導致能源消耗，比如脫氧水、凈化風和氮氣等等，但總體的能耗量僅僅為整個裝置的4%。

3 汽柴油加氫精致裝置的節(jié)能策略

3.1 優(yōu)化設計流程

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減少換熱面積，讓熱量實現(xiàn)循環(huán)應用。就熱高分流程而言，建議在汽柴油加氫裝置當中引入熱高壓分離器，保障分離器的正常工作，讓其對反應中的產(chǎn)物進行分離，一方面節(jié)約熱能，另一方面減少冷卻時間，提升裝置的運行效率。另外可以專門引入煙氣余熱的回收系統(tǒng)，借助引風機將煙氣引入到預熱器當中，讓本該成為廢物的煙氣被有效利用起來，提高空氣進入加熱爐時的溫度。

3.2 空冷器電機的改造

通常情況下，汽柴油加氫精致裝置當中均會設置高壓空冷器，并且使用定頻電機來控制高壓換熱器的溫度，保障設備溫度維持在50℃左右[2]。需要注意的是，高冷器電機消耗的電功率由設定的最高溫度決定，而且也會因為季節(jié)和時間的不同有所調(diào)整，以往設定溫度的工作交由工作人員負責，誤差大不說，還無法保障實施效率，對此應該利用變頻器控制高壓空冷器電機，節(jié)省人力成本，同時讓電機功率實現(xiàn)自動化調(diào)整，增強裝置的技術(shù)含量。

3.3 新氫壓縮機的改造

汽柴油加氫精致裝置一般都會利用新氫壓縮機與時向反應系統(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)當中充分融合、充分反應。為了保障反應的有效性與持續(xù)性，一般會在裝置中配備兩臺新氫壓縮機，其中一臺處于正常工作狀態(tài)，另一臺為備用裝置，單獨一臺新氫壓縮機的能耗量基本為2.8萬m3/h，如果能夠?qū)⑿職鋲嚎s機與信息系統(tǒng)連接起來，就可以對進氣量進行有序控制，與此同時液壓驅(qū)動需要降低進氣閥的關閉速度，這樣一來新氫壓縮機的電能消耗可以被明顯降低，因此應提升裝置的信息化水平，用電腦系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓縮機的氣量。

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)應為117t/h，然而實際運行時石腦油產(chǎn)品量僅僅只有80t/h，遠遠達不到設計要求，這也就使得泵沒有達到額定功率，無形中增加了泵與電機的負荷，容易對泵與電機造成損傷[3]。針對此類問題，應將石腦油產(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)會持續(xù)發(fā)生自由基聚合反應與非自由基縮合反應，進而生成多種聚合物，再加上汽柴油當中本身就含有一定的細小焦粉，多種物質(zhì)的存在增加了高壓換熱器的負擔，容易讓熱量浪費，同時增加設備損壞的可能性。因此必須重視阻垢劑的注入。有學者專門分析了阻垢劑在整個系統(tǒng)當中的作用：未加入阻垢劑之前，高壓換熱器每三個月溫度會損失1.6℃左右，即裝置的熱能存在損失，而加入阻垢劑之后，熱量的損失量僅僅為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，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，還必須對裝置的其他方面進行優(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，即電能消耗、燃料氣消耗和蒸汽消耗，為了實現(xiàn)能源的高效應用，必須繼續(xù)優(yōu)化裝置的設計流程，同時對空冷器電機、新氫壓縮機等等進行優(yōu)化與改造，進而達成降低成本、提高效率的目的。

參考文獻：

[1]張鵬.汽柴油加氫精制裝置節(jié)能分析與優(yōu)化探析[J].南方農(nóng)機，2019，50（13）：236.

[2]劉暢，白知成.汽柴油加氫精制裝置節(jié)能分析與優(yōu)化[J].化工管理，2018（24）：47.

[3]郭輝，祁曉東.汽柴油加氫精制裝置的腐蝕及防護建議[J].石油化工腐蝕與防護，2020，37（02）：29-32.

[4]艾明.1.0Mt/a汽柴油加氫精制裝置擴能改造設計[J].廣州化工，2020，48（10）：148-150+183.