優(yōu)化航煤加氫裝置操作提質(zhì)降耗

馮志宏　王莉娟

摘 要：蘭州石化分公司60萬t/a航煤加氫裝置經(jīng)過長周期運行裝置能耗增加。通過對裝置能耗和產(chǎn)品質(zhì)量的分析，闡述造成裝置能耗增高和質(zhì)量不穩(wěn)定的原因，并通過優(yōu)化操作降低裝置能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;氫油比;加熱爐;燃料氣;抗氧劑;提質(zhì)

蘭州石化公司第二套航煤加氫裝置由中石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司設(shè)計，采用石油化工科學研究院開發(fā)的RGO-1保護劑、RSS-2直餾航煤加氫精制催化劑，以直餾航煤為原料，生產(chǎn)3#噴氣發(fā)動起燃料，或以重煤油為原料，生產(chǎn)精制航煤。裝置包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及公用工程系統(tǒng)。

1 裝置能耗分析

2 燃料氣消耗增高的分析

來自常減壓裝置的原料經(jīng)反沖洗過濾器過濾后經(jīng)加氫進料泵（P-01A/B）加壓，與氫氣混合，經(jīng)反應(yīng)流出物/混氫原料油換熱器（E-101/A，B，C管程）與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，經(jīng)過加氫進料加熱爐（F-101）加熱后，進入反應(yīng)器（R-101），在催化劑作用下發(fā)生脫硫、脫氧、脫金屬、脫氮、烴類的加氫飽和等反應(yīng)。經(jīng)反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)后，反應(yīng)物經(jīng)反應(yīng)流出物/混氫原料油換熱器（E-101/A，B，C殼程）換熱，經(jīng)反應(yīng)流出物空冷器（A-101）冷卻至50℃一下，進入高壓分離器（D-102）。為防止反應(yīng)產(chǎn)物中銨鹽在低溫部位結(jié)晶，通過注水泵P-06將除鹽水注入反應(yīng)流出物空冷（A-01）前，以溶解銨鹽。

圖2為混氫油在相同處理量相同系統(tǒng)壓力下在換熱器殼程入出口溫度。從圖2中可以看出，2018年12月E-101/C殼程入口溫度在48℃左右，E-101/A殼程出口溫度在239℃左右;2019年10月E-101/C殼程入口溫度在50℃左右，E-101/A殼程出口溫度在234℃左右。隨著裝置長周期運行，換熱器換熱效果變差，加熱爐熱負荷隨之增大。燃料氣耗量增大。

分析原因，由于E-101內(nèi)銨鹽結(jié)晶，換熱效果差，E-101A殼程出口溫度低，經(jīng)爐子加熱后達不到所需溫度。由于原料中含有氯離子，經(jīng)過加氫反應(yīng)會生成氯化氫，氯化氫與加氫脫氮產(chǎn)生的反應(yīng)NH3生成NH4Cl;而加氫脫硫后產(chǎn)生的H2S會與NH3反應(yīng)生成NH4HS與（NH4）2S。加氫工藝條件下NH4Cl結(jié)晶溫度是180-200℃，NH4HS與（NH4）2S結(jié)晶溫度是150℃左右。結(jié)晶溫度不同，晶體在設(shè)備中析出的部位也不同。E-101/A管程入口溫度270℃左右，故E-101/A管束內(nèi)不會有銨鹽析出;E-101/B管程入口溫度210℃左右，故E-101/B管束內(nèi)不會有銨鹽析出;E-101/C管程入口溫度170℃左右，故E-101/C管束內(nèi)有NH4Cl析出。

2.1 改進措施

①將注水由空冷前改至E-101/C管程入口，減少E-101/C銨鹽的沉積，提高E-101/C換熱效率;②提高上游裝置原料進料溫度。E-101/C殼程入口溫度已由先前的45℃左右提高到54℃，E-101/A殼程出口溫度已由239℃左右提高到261℃左右;提高加熱爐入口溫度降低了加熱爐的負荷，減少燃料氣的耗量。

2.2 優(yōu)化裝置氫油比，降低反應(yīng)加熱爐和高壓空冷的負荷

氫油比是加氫工藝重要參數(shù)，它影響著加氫反應(yīng)的過程，影響催化劑的壽命。過高的氫油比將增加裝置的操作費用。航煤裝置的氫油比平均值在190（體積比）左右。航煤加氫裝置原料性質(zhì)比較好，原料硫含量設(shè)計值為600mg/kg實際為250-350mg/kg，氮含量設(shè)計值60mg/kg實際為7-10mg/kg?？梢愿鶕?jù)加工量將氫油比按指標下線卡邊控制（150-335），既可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量又可以降低氫損耗，一方面可以降低壓縮機的負荷達到節(jié)電的效果。另一方面可以通過循環(huán)氫量的降低減少混氫油的流量，在反應(yīng)器入口溫度不變的前提下，降低反應(yīng)加熱爐的負荷，減少燃料氣的用量，循環(huán)氫量的減少還降低進入高壓空冷的物料流量，節(jié)約電量。

3 分餾塔頂全回流，減少重化物外排，降低加工損失

第二套航煤加氫裝置設(shè)計為分餾塔頂全回流，但在實際操作中由于原料組分變化分餾塔底溫度過高，造成回流罐液位過高部分作為重化物外排，造成物料的損失。采取的措施，優(yōu)化分餾塔操作，根據(jù)原料組分的變化將重沸爐出口溫度控制在258±1℃，避免過高的塔底溫度造成回流罐的液位過高。

4 及時調(diào)節(jié)抗氧化劑加注量，保證產(chǎn)品100%合格

為了提高精制航煤產(chǎn)品的氧化安定性，避免在儲運過程中精制航煤燃料與空氣直接接觸氧發(fā)生作用生成膠質(zhì)，所以在以加氫精制工藝生產(chǎn)的噴氣燃料中加入T-501抗氧劑。采用在裝置餾出口加氫聚結(jié)器脫水后注入T-501抗氧劑。使用加注泵在餾出口按規(guī)定行程連續(xù)注入抗氧劑溶液，精制航煤產(chǎn)品抗氧劑含量要求在17-24mg/L。在2017-2019年的精制航煤產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)每年都出現(xiàn)過1-2次滿罐抗氧化劑分析不合格的現(xiàn)象，產(chǎn)品降級處理經(jīng)濟損失較大。出現(xiàn)這個現(xiàn)象原因是：①抗氧劑加注操作調(diào)節(jié)不及時;②抗氧劑配置濃度有偏差。

針對這個現(xiàn)象：①制定了<抗氧劑加注操作法>，全面具體的做出了操作規(guī)范和操作標準;②優(yōu)化配置操作，按要求的油劑比例配置抗氧化劑加注罐母液，保證濃度穩(wěn)定;③根據(jù)加工量變化及時調(diào)節(jié)抗氧化劑泵行程;④加強操作監(jiān)管。采取措施后精制航煤產(chǎn)品抗氧化劑滿罐分析100%合格，同時為了節(jié)能降耗，控制操作裕量將產(chǎn)品抗氧劑含量控制在18-20mg/L減少抗氧化劑的用量。