加氢装置节能途径探讨.pdf
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1、节能技改广西节能2023年第2期 总第154期 加氢装置节能途径探讨裴克祥当前我国正朝着后工业化发展阶段迈进。随着炼油业原料中重质原油占比的日趋增大,我国炼油业也正面临着转型升级的严峻形势。为满足对高标准燃料生产的清洁化要求,炼油厂持续新建加氢装置,或对已建成装置进行改造升级,致使加氢装置能耗占炼油厂能耗的比例也随之增加。降低加氢装置的能耗,对于提高炼油厂生存能力和发展空间、推动炼油业碳达峰碳中和发展战略目标的实现,将起到重要作用。一、工艺优化节能(一)先进的节能工艺技术对于加氢装置,应首先区分出原料性质,再根据产品指标的要求选择相应的催化剂。当原油类型和催化剂确定后,便可据此进行不同工艺技术
2、的对比选用。某炼油厂的两套加氢装置均采用了美国杜邦公司 DupontTMIso-ThermingR“全液相等温床”加氢工艺专利技术,催化剂床层间的冷氢,可用以维持反应器内液位,而反应器内的混氢油则可提供反应氢气。由于此种先进的工艺技术减少了高压设备,相应的能耗也较低。装置 1 为柴油加氢装置,表 1 是 2019 年该装置的标定数据。由表 1 可知,2019 年,柴油加氢装置标定能耗为180.99MJt-1。装置 2 为蜡油加氢装置,表 2 是 2020 年该装置的标定数据。由表 2 可知,2020 年,蜡油加氢装置标定能耗为 255.81MJt-1。根据 2019 年平均数据,在中国石化的加
3、氢装置中,柴油加氢为 427.61MJt-1,蜡油加氢为311.4MJt-1。两套装置的能耗水平在同类型装置中均处于较低水平。“全液相等温床”加氢工艺用循环油泵替代循环氢压缩机,将高压循环氢系统改为高压循环油系统。循环油泵的特图 1 冷冻机房制冷系统原理图图 2“全液相等温床”加氢工艺表 1 装置 1 柴油加氢装置标定能耗数据项 目热能系数 KgEo/t设计能耗 KgEo/t单耗 t/t 原料能量单耗 KgEo/t燃料燃料气9506.980.00676.4LNG950-蒸汽输入 1.0MPa76-00蒸汽输出 1.0MPa-76-7.69-0.089-6.76 电 KWh/t0.2283.61
4、15.62423.56新鲜水0.17000循环水0.10.142.1320.21除盐水2.3000锅炉水9.21.150.09840.92凝结水-3.65000能耗合计-4.19-4.33175.14MJt-1180.99MJt-1表 2 装置 2 蜡油加氢装置标定能耗数据项 目热能系数 KgEo/t设计能耗 KgEo/t单耗 t/t 原料能量单耗 KgEo/t燃料燃料气9507.7020.00464.365LNG9500蒸汽输入 1.0MPa76-4.879-4.84920蒸汽输出 1.0MPa-7600-4.849 电 KWh/t0.2285.3045.11835.118新鲜水0.1700
5、0循环水0.10.3690.43760.438除盐水2.300.00940.009锅炉水9.21.0461.04731.047凝结水-3.650-0.00640能耗合计-9.542-6.12398.85MJt-1255.81MJt-129节能技改广西节能2023年第2期 总第154期 点为流量大、扬程低、电耗小;循环氢压缩机的特点为流量大、功率高、蒸汽耗量大。由于“全液相等温床”加氢工艺未设置蒸汽驱动循环机,因此节省了高压蒸汽,能耗大幅减少。同时,该工艺未设置热高压分离器和冷高压分离器,相较于滴流床加氢工艺,其注水泵由高压变为低压,胺液泵也由高压变为低压,电耗也大幅降低。“全液相等温床”加氢工
6、艺由于循环油流量大、携带的热量大,对反应器入口的温度影响也较大。“全液相等温床”加氢工艺所需高压换热器少,换热介质直接混合,热效率更高。综合可见,采用更节能的“全液相等温床”加氢工艺,实现了从源头上降低能耗,比传统滴流床工艺更节能。(二)工艺流程的优化工艺流程的优化重点为通过技改等方式,优化换热网络。该工艺运用夹点技术,结合加氢装置日常操作数据及标定数据,对装置换热网络进行整体优化,多个炼油厂使用后,均取得了较好的节能效果。镇海炼化 300 万吨/年柴油加氢装置分馏塔入塔温度由高换油冷阀控制,部分汽提塔底油不需经过换热即进入分馏塔。由于高换油冷却调节阀开度大,分馏加热炉负荷高,燃料气消耗大。通
7、过对换热控制方案进行优化,增加反应热向分馏系统转移,提高了分馏塔的进料温度,降低了分馏部分燃料气的用量。利华益利津炼化有限公司的90万吨/年汽油加氢装置,有三台使用 4.5MPa 中压蒸汽作为热源的重沸器,外送凝结水温度高达 110,热量浪费较多,同时给装置的长周期运行带来较大安全隐患。通过在每台重沸器后单独增设凝结水罐,间接延长蒸汽在重沸器的热交换时间,达到了节约蒸汽的目的。2018 年 4 月,该公司完成装置改造后,凝结水温度降至 90左右,装置蒸汽消耗量明显降低。惠州石化 400 万吨/年渣油加氢装置,将产出的高温位加氢渣油分成三级,以实现能量的梯级利用。分馏塔底物流为高温位渣油,温度在
8、 340至 345之间,首先,为柴油汽提塔提供重沸热源;其次,在温度降低后用,再作为原料油预热的中温位热源;最后,将其降温至 225左右时,进入汽包产汽,最大限度回收低温位热源热量。从装置新鲜进料的预热角度看,低温原料首先与低温位的中段回流、及产品物流进行换热;当原料升温至 280至 290后,再与反应生成的热油进行换热。通过充分利用加氢装置的反应生成热和反应与分馏部分的热量,降低了反应加热炉的 CO 气体消耗。二、设备操作节能设备节能主要以高耗电设备的优化操作为主,同时,对其他重要耗能设备,也应进行优化调整。加氢装置的反应压力高,其所属的原料及物料升压的高压进料泵、高压注水泵、补充氢压缩机等
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