分析煤直接液化油加氫改質裝置的節能降耗技術

黃勇(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017209)

通常的加氫裂化工藝，主要原料為高硫原油，其在石化企業中應用十分廣泛，常用的加氫裂化工藝裝置比較適合高硫原油，通過在較高的壓力及催化劑的作用下，烴分子與氫氣會發生裂解及加氫反應等相關的化學反應，進而生成分子量較小的化學物質，這個過程就是加氫裂化的過程，稱為加氫裂化工藝。當壓力大于10MPa，稱為高壓加氫裂化，當壓力小于10MPa時，稱為低壓加氫裂化[1]。而神華集團加氫改質實質上是加氫精制與加氫裂化這兩種工藝的串聯組合，采用的是高壓加氫改質工藝。加氫改質裝置由于開工初期能耗較大，工藝方面的設計在細節方面不是很完善，因而需要經過一系列的改良，并通過投產運營以來的改善，最大限度的減少裝置的能源和資源的浪費，使其在節能降耗方面成效顯著。

1 裝置概括

神華集團加氫改質裝置由中國石化工程建設公司承擔設計、采購和建設，于2007年全面建成。

作為神華煤液化項目中的一個主要生產裝置，是深度改善加氫穩定油的質量，提高柴油十六烷值，以生產合格柴油(航煤)產品的必要手段，同時也生產芳潛含量高的石腦油產品。

設計原理是將原料通過加氫改質技術轉化為清潔燃料，這個過程中提升了原料油的質量，以此來達到節能降耗的目的并同時改善了油品的顏色。這樣一方面可以脫除油品中的硫、氮、氧等易形成能耗的雜質，另一方面能夠使烯烴、芳烴等化學物質經過一系列復雜的化學反應，如芳烴及烯烴的加氫飽和、環烷烴開環等，之后生產出合格的柴油和石腦油餾分。這就需要實際中的氫分壓及反應溫度達到一定的高值，同時還需要保證較低的空速。所以工藝設計很重要，能生產出合格產品的同時，將盡量的降低裝置的能源損耗和浪費，合理的利用資源，將企業效益最大化。

2 加氫改質裝置工藝及節能設計

2.1 加氫改質裝置的工藝流程圖

液化項目加氫改質工藝流程如圖所示。

液化項目的加氫改質裝置的主要原料是煤液化生成油并經加氫穩定過的＞145℃的餾分油和部分輕烴回收裝置來的石腦油，與循環氫氣混合加熱后分別進入加氫精制反應器和加氫改質反應器，經過加氫深度精制和改質，混氫油在催化劑的作用下，進行加氫脫氮、脫硫、脫氧、烯烴及芳烴加氫飽和等反應，使其所含的氮、硫、氧轉化為硫化氫、氨氣和水。反應油進過一些列的換熱進入冷高分分離出氫氣循環利用，高分油減壓進入冷低分進一步油氣水三相分離，低分油換熱后作為分餾塔的進料進入分餾塔分餾，塔底產出大量的優質合格的低凝輕柴油。分餾塔頂分餾出的石腦油進入塔頂回流罐由泵打入石腦油穩定塔脫去含硫氣體，生產出芳潛含量高的重石腦油，其硫、氮含量均低于0.5ppm，是非常好的重整原料[2]。本裝置具有投資少、能耗低、產品質量好、生產方案靈活等優點，可以深度改善產品質量，減少對設備的損耗，以及降低了對大氣的污染。

1—原料油罐2—反應加熱爐3—加氫精制反應器4—加氫改質反應器5—高壓換熱器6—空冷器7—高壓分離器8—低壓分離器9—分餾塔10—塔頂罐11—石腦油穩定塔

2.2 加氫改質裝置的技術特點

裝置處理的原料油硫含量較低，且氮含量低，所以不需要專門設置循環氫脫硫設施，節約了成本。自常壓分餾塔分出石腦油、航煤餾分和柴油產品,塔底用重沸爐直接加熱，設置分餾塔重沸爐，優化了分餾部分換熱流程，比傳統的流程具有投資省、能耗低等特點。但是由于石腦油產品考慮直接外售，分餾部分采用分餾塔—石腦油穩定塔的流程，以脫除溶解的氣體和H2S，以使產品合格。因裝置不出液化氣產品，氣體組分去輕烴回收裝置集中處理，這樣節省了本裝置設備上的投資，合理的利用了資源。

3 加氫改質裝置具體節能措施

3.1 增加原料油預熱系統

解決裝置加工冷料時原料溫度低的問題

3.1.1 改造原因

由于裝置遇到非正常停車時柴油產品需要改不合格線送罐區儲存，等到回煉加工罐區油時油的溫度較低，在35℃到50℃之間，回煉加工罐區油流量大時與來的液化油145℃混合造成原料進料溫度很快下降，反應進料泵為熱油泵，原料溫度過低將難以達到泵的操作條件，也加大了反應加熱爐的負荷，造成加熱爐燃料氣的很大浪費，且加熱爐爐管的溫度上限有要求不能大于450℃，原料溫度過低加熱爐將滿足不了反應溫度的需求，所以經過設計協商增加一臺罐區來原料油換熱器來提高罐區來原料的溫度。

3.1.2 改造內容圖例

增加了一臺罐區來原料油換熱器，利用3.5MPa蒸汽給原料進行加熱。

3.1.3 改造效果

利用3.5MPa蒸汽通過罐區來原料油加熱器給罐區來原料加熱，用控制閥控制少量的蒸汽量就可以大量的節約反應爐的燃料氣，且蒸汽換熱降壓后可以進一步回收利用。加熱后原料溫度滿足了正常的生產要求。

3.2 反應器注入冷氫控制閥增加副線閥

3.2.1 改造原因

在裝置的首次開工過程中，反應器溫升很大，現有冷氫控制閥全開后仍不能很好控制溫升，閥門的開度限制了冷氫的流量，達不到操作要求。正常應該是冷氫流量在達到操作要求的情況下控制閥的開度保持在40%-60%，留有一定的余量，開度過大時冷氫余量將不足。如遇緊急情況反應器床層溫升過快需要大量注入急冷氫時原設計滿足不了操作要求，增加了操作的危險性，如處理不及時將發生飛溫影響反應催化劑的使用壽命。冷氫的不足造成反應溫升波動，也限制了裝置油品加工處理量，油品產出少，且質量得不到保證，造成企業的收益降低。

3.2.2 改造內容圖例

3.2.3 改造效果

冷氫控制閥增加副線閥后，合理的利用了冷氫量對反應器床層溫度進行控制，避免了反應溫升的波動，溫升穩定使產出油品的質量得到了保證，創造了效益。經過實際的運行后，達到了很好的改造效果。

3.3 分餾塔底加熱爐進料泵葉片改造

3.3.1 改造原因

分餾塔底加熱爐進料泵作為油品分餾的關鍵設備，其泵出口流量不能持續的保持恒定，運行一段時間后出口流量會逐漸的下滑，下滑過程很慢，但流量下滑會對分餾塔底液位和溫度造成波動，影響產品質量。流量過低時現場泵體噪音增大，加大泵體磨損，時間長了會損壞設備造成泄漏，另外此泵與塔底加熱爐有連鎖，泵出口流量低于下限會導致加熱爐連鎖，嚴重影響操作。經分析認為泵的葉片設計不合理，需要進行打磨。經過摸索對其中一臺泵葉片打磨處理后進行觀察，泵的出口流量得到很好的穩定。

3.3.2 改造前后流量趨勢對比

3.3.3 改造效果

經改造后，流量得到穩定控制，避免了分餾塔底液位和溫度的頻繁波動，優化了操作，并節約了更換設備的資金，達到了節能降耗的效果。

3.4 石腦油穩定塔進料換熱器與塔底重沸器改三通閥控制

3.4.1 改造原因

石腦油穩定塔進料換熱器與塔底重沸器為石腦油穩定塔提供熱源，影響塔的熱量平衡和產品質量，在控制塔底以及塔頂溫度的時候，即要使熱源走換熱器，還要使一部分熱源走跨線，來調節換熱介質溫度。原設計在跨線設一控制閥，這樣調節起來比較麻煩，還要經常需要外操去現場調節進入換熱器的量，所以經與設計協商換為三通閥。

3.4.2 改造內容圖例

3.4.3 改造效果

石腦油穩定塔進料換熱器與塔底重沸器改為三通調節閥控制穩定塔進料溫度和塔底溫度后，石腦油穩定塔的溫度控制比以前平穩很多，改造效果比較好。

4 結語

本文通過分析加氫改制裝置的概況，討論了加氫改質裝置的節能降耗措施，并經實踐檢驗收到了良好的效果。

[1]汪加海.柴油加氫改質裝置的節能技術和挖潛措施[J].廣東化工,2014（7）.

[2]康開通.煤直接液化加氫精制催化劑再生效果評價［J］.內蒙古石油化工，2014年.