煉油工程投產后氫氣資源的優化利用及建議

郭海東

（中石化天津分公司煉油部生產部，天津300271）

煉油工程投產后氫氣資源的優化利用及建議

郭海東

（中石化天津分公司煉油部生產部，天津300271）

中石化天津分公司煉油部加工能力的不斷提高、產品質量的逐步升級，尤其在2009年1000萬t/a煉油工程投產后，氫氣資源平衡和優化利用，在生產過程顯得日益突出和重要，通過對目前氫氣資源和現有流程的分析，進行了局部小范圍的優化調整，并提出了下一步增加氫氣資源的一些建設性意見。

氫氣；優化；煉油

隨各國公眾環境保護的重視，以及高標準燃料規范的陸續出臺，要求石油產品更加清潔、硫含量越來越低。加氫工藝是煉油行業實現產品清潔化的重要部分，氫氣資源的優化利用，提高加氫裝置的氫氣利用率，是煉油企業生產優化的重要組成部分。

1 天津分公司煉油部現狀

天津分公司煉油部一次加工能力為1380萬t/ a，以生產化工輕油為主，為123萬t/a乙烯與180萬t/a連續重整提供石腦油原料。主要煉油生產裝置構成及加工能力見表1。

表1 煉油主要生產裝置基本情況

2 氫氣資源狀況

煉油部氫氣資源共有5個來源，分別為制氫裝置自產的純氫、重整裝置自產的重整氫氣、蠟油加氫裝置膜分離單元回收膜分離氫氣、外購化工部化工氫氣、外購中沙公司乙烯氫氣。蠟油加氫裝置膜分離單元設2套回收系統，其中一套處理1＃加氫裂化、2＃加氫裂化、2＃柴油加氫、汽柴油加氫、蠟油加氫等各裝置的低分氣，進行氫氣提純回收利用，另一套處理外購中沙公司的乙烯氫氣，進行氫氣提純回收，提純后氫氣供蠟油加氫裝置自用。各氫氣資源組成分析，見表2。

表2 煉油部氫氣資源主要組成分析

煉油部耗氫裝置主要有1＃加氫裂化、2＃加氫裂化、1＃柴油加氫、2＃柴油加氫、汽柴油加氫、蠟油加氫、航煤加氫、1#硫磺回收、2#硫磺回收等9套生產裝置。

3 氫氣資源的優化情況

3.1 氫氣流程的整體優化

根據各加氫裝置對氫氣品質的需求，按照不同的反應壓力和反應深度，氫氣資源本著“高質高用、低質低用”的原則進行氫氣管網流程的優化。加氫裂化裝置對氫氣品質要求最高，由于反應壓力較高（16.0MPa左右），一般要求氫氣純度不小于95%；普通加氫裝置，由于反應壓力較低（8.0MPa以下），氫氣純度在90%即可滿足裝置催化劑和產品質量的需要；硫磺回收裝置對氫氣純度無特殊要求。

在氫氣管網系統流程的優化方面，利用各氫氣管網的跨線及制氫裝置的邊界閥的雙向流動，進行氫氣管網的優化調整。將氫氣純度在90%左右的化工氫氣，首先由1＃柴油加氫、汽柴油加氫、1#硫磺回收等3套裝置消耗。氫氣純度在93%左右的煉油部重整氫氣，首先由2＃柴油加氫、航煤加氫、2#硫磺回收等3套裝置。上述6套裝置剩余的少量低純度氫氣，通過制氫裝置邊界閥的反向流動，與制氫純氫混合（純度在97%左右）供1#加氫裂化裝置、2#加氫裂化裝置和蠟油加氫裝置使用，實現了“低純度氫氣應用于一般加氫裝置，高純度氫氣應用于加氫裂化裝置”的整體優化。

3.2 乙烯氫氣資源的優化

煉油部外購中沙公司乙烯氫的工藝流程為：乙烯氫進廠后，進入蠟油加氫裝置乙烯氫膜分離單元進行氫氣提純回收利用，提純后氫氣供蠟油加氫裝置自用，膜分離尾氣進入制氫裝置做原料。乙烯氫氣進廠純度一般在95%左右，提純后氫氣純度在98%以上，乙烯氫膜分離單元主要運行數據見表3。

表3 乙烯氫膜分離單元主要運行數據

通過表3數據可以看出，乙烯氫進入膜分離單元后，雖然提高了氫氣純度，但損失了部分氫氣資源，由于蠟油加氫裝置氫氣純度在95%即可滿足要求。因此，在生產優化方面，安排蠟油加氫裝置乙烯氫膜分離單元停運，通過系統流程上的跨線，將乙烯氫直接進入煉油部重整氫氣管網，降低了氫氣損失。

3.3 低分氣膜分離氫的優化

煉油部蠟油加氫裝置設置低分氣膜分離回收單元，對1＃加氫裂化、2＃加氫裂化、2＃柴油加氫、汽柴油加氫、蠟油加氫等裝置的低分氣，進行氫氣提純回收利用，尾氣進入燃料氣管網。低分氣膜分離單元設計回收氫氣純度為98.5%以上，在運行過程中發現，按此指標控制，尾氣中的氫含量達到60%（v），氫氣資源大量損失；因此，降低回收氫氣的純度，控制在95%～96%之間，以提高氫氣的回收率。調整前后數據見表4。

表4 低分氣膜分離單元調整前后數據

由表4可以看出，低分氣膜分離回收氫氣純度降低后，回收氫氣流量增加2000nm3·h-1，尾氣中氫含量降至40%（v）左右。

3.4 裝置操作的優化

煉油部各裝置柴油產品均按照國Ⅲ標準設計（硫含量均在350·10-5%以下），2010年煉油部主要生產國Ⅱ柴油（硫含量指標為不大于2000·10-5%）。因此，各加氫裝置對反應深度進行調整，較大氫氣消耗，具體如下：

2#柴油加氫裝置降低反應溫度，由320℃降至310℃，控制精制柴油硫含量在1500～1800·10-5%，氫氣消耗由30000nm3·h-1降至25000nm3·h-1。

蠟油加氫裝置降低反應溫度，由350℃降至330℃，控制精制蠟油硫含量在3000～4000·10-5，氫氣消耗由25000nm3·h-1降至20000nm3·h-1。

通過以上裝置控制反應深度，避免質量過剩，降低氫氣消耗在10000nm3·h-1左右。

4 氫氣資源的下一步優化探討

4.1 加氫裝置低分氣的優化利用

煉油部低分氣膜分離尾氣的氫含量依然在40%左右，造成氫氣資源的損失。建議利用航煤加氫裝置低壓加氫和油品吸附的特點，將脫硫后低分氣直接進入航煤加氫裝置做為循環氫的補充，提純后的排放氫做為2#柴油加氫裝置新氫的補充，降低氫氣損失。

4.2 加氫裝置塔頂干氣的優化

煉油部各加氫裝置的塔頂氣中氫氣含量平均在50%左右，目前脫硫后進入燃料氣管網做為燃料使用，建議增上PSA吸附回收氫氣。

5 結論

煉油企業氫氣資源的優化要本著開源節流的原則進行，在富氫氣體的優化利用、裝置加氫深度的控制等方面有較大的優化空間，能夠取得明顯的效果。

10.3969/j.issn.1008-1267.2012.05.018

TE624

C

1008-1267（2012）05-0050-02

2012-06-06

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