清潔燃料升級中煉廠氫氣系統優化運行與探討

李曉東

摘 要：介紹了長慶石化公司清潔燃料升級進程中，通過建設制氫裝置和擴大重整副產氫能力，采取有效的技術和管理手段，圍繞氫氣系統運行過程中的突出問題和難點，優化氫氣系統運行，達到了以最低氫氣成本生產清潔燃料和提高企業經濟效益，特別是提升企業競爭力的目的。

關 鍵 詞：清潔燃料;氫氣;氫管網優化;氫氣管理

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1304-04

Optimal Operation of Refinery Hydrogen System in Upgrading of Clean Fuel

LI Xiao-dong

（PetroChina changqing Petrochemical Company，Shaanxi Xianyang 712000，China）

Abstract： The clean fuel upgrading process in Changqing petrochemical company was introduced. The hydrogen production plant was constructed， and production capacity of hydrogen as by-product in reforming unit was expanded. Aiming at problems and difficulties in operation process of the hydrogen system， the hydrogen system was optimized to achieve the minimum cost of hydrogen production and improve economic efficiency of enterprise.

Key words： Clean fuel;Hydrogen;Hydrogen network optimization;Hydrogen management

燃料清潔度的一個重要指標是硫含量。發展臨氫工藝，建設加氫型煉廠，生產清潔燃料，已成為所有煉廠的必然選擇。加氫工藝居煉油工藝之首，隨著清潔燃料升級進程的不斷加快、燃料規格要求的日益嚴格及加工含硫原油比例增大等原因，使得煉廠朝著全加氫型煉廠的方向大力發展，加氫工藝的處理能力占原油加工能力的比例近年來持續提高，08年全球加氫工藝的能力占原油加工能力的比例已超過50%。清潔燃料升級進程的加快必然帶來臨氫裝置氫氣用量的大幅增加。氫氣是寶貴的清潔原料，選擇廉價或盡可能低成本產氫方式、合理規劃和利用寶貴的氫氣資源、優化氫氣系統平衡運行及產耗氫裝置運行管理是現代化煉廠提高競爭力的必要手段和重要的發展戰略要素。

1 升級前氫氣系統平衡及清潔燃料升級進程概述

1.1 升級前氫氣系統運行概述

長慶石化加工原油為長慶原油，在清潔燃料升級之前，燃料油生產的工藝路線主要是“催化裂化+加氫裂化”，汽油池中汽油組分以催化裂化汽油為主，占67%，再加上少量的重整汽油，汽油池汽油產品中硫質量分數小于0.05%;柴油池中主要組分包括直餾柴油和加氫處理柴油，柴油池柴油產品中硫質量分數不大于0.2%，汽，柴油質量均能滿足當時的國Ⅱ排放標準要求[1]。

由于產品質量能夠完全滿足國Ⅱ排放標準要求，當時的氫氣系統平衡運行比較簡單。產氫裝置主要為4×104 Nm3/h制氫裝置和1.01×105 Nm3/h重整氫PSA裝置，耗氫裝置主要為120萬t/a加氫裂化。實際所需氫氣較少，僅占原油加工量的0.35%。

1.2 清潔燃料升級進程概述

在清潔燃料升級過程中，氫氣資源得到了充分利用，長慶石化加氫裝置處理量（不含重整預加氫處理）由占原油加工量的28.0%上升到48.0%，氫氣需求量由占原油加工量的0.35%上升到0.60%。2014年產品質量升級項目140萬t/a柴油加氫裝置建成投產，長慶石化各類加氫裝置（不計重整預加氫）占原油加工能力達到76%，氫氣需求量占原油加工量達到0.73%[1]。。

1.3 清潔汽油的升級進程

2011年長慶石化產品質量升級項目60萬t/a連續重整裝置建成投產，但由于催化裂化汽油硫含量較高，導致汽油池汽油產品硫含量達124.9×10-6，全廠可生產部分國Ⅳ汽油和部分國Ⅲ汽油，國Ⅲ汽油生產能力占出廠產品的60%。為生產符合國IV排放標準的低硫汽油，結合現有加工流程，繼續選擇“催化裂化+加氫裂化“加工路線，2012年產品質量升級項目60萬t/a催化汽油加氫脫硫裝置建成投產，將汽油池中汽油產品硫含量降低到50×10-6以下，汽油質量能夠完全滿足國Ⅳ和部分滿足國Ⅴ排放標準要求。

1.4 清潔柴油的升級進程

2012年長慶石化產品質量升級項目60萬t/a液相柴油加氫脫硫裝置建成投產，柴油池中柴油產品硫質量分數降低到350×10-6以下，處理后的柴油質量能夠滿足國Ⅲ排放標準要求。2014年產品質量升級項目140萬t/a液相柴油加氫裝置建成投產后，柴油池中柴油產品硫質量分數降低到50×10-6以下，同時繼續依靠包括加氫裂化和加氫精制的加氫技術，柴油質量能夠完全滿足國Ⅳ和部分滿足國Ⅴ排放標準要求。

2 升級前氫氣系統平衡及清潔燃料升級進程概述

2.1 升級前氫氣系統運行概述

長慶石化氫氣系統主要由供氫系統，氫氣管網，耗氫系統三部分組成。根據氫氣來源和使用地點不同，采用統一供氫和用氫的運行方式。具體分為壓力2.2～2.5 MPa的重整氫管網和壓力2.1～2.3 MPa的工業高純氫管網，且互為連通。