裂解汽油加氫裝置的節能改造方案

王志磊

中沙（天津）石化有限公司 天津 300271

裂解汽油加氫裝置在裂解裝置與碳五分離、芳烴抽提等裝置之間起到了承上啟下的作用，該裝置主要由脫碳五系統和九系統、一段和二段加氫反應系統，以及硫化氫汽提系統構成，主要任務是脫除粗裂解汽油中的不飽和烴和含硫化合物等雜質，對汽油中的各組分進行初步分離，其中，脫碳九系統的熱源來自塔底物料的強制循環，二段加氫反應系統的熱源則由加熱爐提供，燃料氣用量過大，能耗過高，難以達到國家規定的節能降耗要求。鑒于該裝置存在節能潛力，有必要對其進行節能改造。

一、裂解汽油加氫裝置的運行工況

1.裝置加氫工藝的換熱流程

在換熱流程中，二段加氫反應器進料為穩定塔釜的再沸器供熱，然后再對氫氣壓縮機排出的氫氣進行加熱，出料后經循環水冷卻，通過氣液分離罐分出氫氣等輕組分，氫氣壓縮機排出的氫氣再經過二段加氫反應器出料兩次加熱后，最后進入加熱爐升溫，從而達到二段加氫反應器所需要的入口溫度。裂解汽油加氫裝置換熱網絡主要在二段加氫反應器和穩定塔系統內，采用As?pen Plus流程模擬軟件對裂解汽油加氫裝置的換熱流程進行模擬，對先分離后加氫工藝的換熱流程進行節能潛力分析，對裝置加氫先分離后加氫工藝進行節能改造具有良好的借鑒意義[1]。

2.裝置運行工況的用能分析

結合裂解汽油加氫裝置的實際生產運行數據，對換熱器、加熱爐、精餾塔等進行用能分析，設備用能主要存在以下幾個問題：其一，加熱爐的熱效率比較低，參照集散控制系統數據，加熱爐的排煙溫度為452℃，熱效率為77%，以標準油計，模擬計算加熱爐的凈供熱量為186kg/h，根據裂解汽油加氫裝置的月度燃料和物料平衡數據計算，模擬工況下加熱爐的實際消耗燃料為377kg/h，這說明裝置的實際熱效率會更低；其二，換熱器有效能損失比較高，二段加氫反應器出料水冷卻器的有效能損失通常要占到總有效能損失的50%以上，在浪費熱量的同時，也增加了循環水負荷；其三，脫C5塔進料的溫度比較低，一般情況下，脫塔進料溫度僅為22℃，致使外界供入塔內的熱量不足，塔內溫差大的物流會直接進行混合，造成混合有效能損失，進而導致再沸器負荷增大[2]。

二、裂解汽油加氫裝置的節能改造方案

1.優化換熱網絡，采用高效換熱器

改造裂解汽油加氫裝置，首先應優化換熱網絡，采用高效換熱器。二段加氫反應器進料和出料的熱容流率盡量接近，減小傳熱溫差，使其能夠在滿足最小傳熱溫差的前提下，確保傳熱過程的不可逆性，避免跨夾點傳熱，降低最小傳熱差和循環水用量，增加工藝熱量的回收。在同類型裂解汽油加氫裝置流程模擬中，傳熱量最大的二段加氫反應器的進料和出料采用單程純逆流高效換熱器，取得的換熱效果最好。流程模擬表明，采用高效換熱器，對二段加氫反應器進出料換熱，再適當增加一些補充加熱措施，可徹底停運進料加熱爐[3]。

2.改用工藝余熱或其他公用工程熱量替代加熱爐

改造加熱爐，提高熱效率，或者直接停用加熱爐，改用工藝余熱或其他公用工程熱量。在正常運行狀態下，加熱爐能夠回收的熱量并不多，所以回收熱量的溫度品位也不高，對其節能改造的投資回收期比較長，改造費用和對技術的要求又很高，停用加熱爐不僅能夠節能降耗，還能夠消除安全隱患，具有可行性。流程模擬表明，采用超高壓蒸汽補充加熱，完全能夠滿足實際運行的要求，此外，對進出料管線和反應器本體進行改造，使其更為保溫，也能夠增加進出料的換熱量。

3.利用裝置余熱加熱脫C5塔進料

采用循環氫氣熱分離流程回收余熱，盡量利用裝置余熱加熱脫C5塔進料。裂解汽油加氫裝置與加氫精制裝置的循環氫氣分離過程比較類似，可以借鑒加氫精制裝置運用的熱分離流程對裂解汽油加氫裝置進行改造，即在二段加氫反應器出料水冷卻器前安置一個熱分離罐。改造后的流程不僅能夠降低循環水帶走的熱量，還能夠提高穩定塔的進料溫度以及塔釜出料和進料換熱后的溫度，完全可以應用于脫C5塔進料預熱。流程模擬表明，對脫C5塔進料進行預熱十分必要，改造前的裂解汽油加氫裝置因脫C5塔進料溫度過低，增加了對塔釜蒸汽的消耗，尤其是在冬季，脫C5塔的提餾段汽液負荷會顯著增大，嚴重影響了裂解汽油加氫裝置的正常運行。改造后的裂解汽油加氫裝置不僅克服了原裝置存在的不足，還起到了穩定塔底出料富余熱量的作用，二這部分富余的熱量正好用于脫C5塔進料預熱[4]。

結論

綜上所述，結合裂解汽油加氫裝置的實際生產運行情況，該裝置在改造前，存在二段加氫反應器進料加熱爐熱效率較低、出料水冷卻器有效能損失比較大等問題，裝置消耗量過大，對此進行節能改造，采用熱分離流程以及優化換熱網絡內容的改造方案，大大降低了裂解汽油加氫裝置的能耗，取得了較好的收益。

[1]張煒.裂解汽油加氫裝置的節能改造方案[J].石油化工，2013，16（7）:797-801.

[2]于強，王成威，林生宏，等.催化劑LY-2008在裂解汽油加氫裝置上的應用[J].石化技術與應用，2013，11（5）:404-406.

[3]呂爽，張文斌.裂解汽油加氫裝置節能改造[J].乙烯工業，2013，12（4）:50-53.

[4]安兆輝.裂解汽油加氫裝置反應系統工藝設計的改進[J].石化技術與應用，2010，13（5）:305-307.