加氫裂化裝置降耗分析及節能措施

韓鵬 張飛（中國石化天津分公司煉油部）

加氫裂化裝置降耗分析及節能措施

韓鵬 張飛（中國石化天津分公司煉油部）

通過對天津公司1.8×106t/a加氫裂化裝置第二生產周期的能耗分析，在燃料氣、電能、蒸汽、工業水等項目采取了節能降耗措施。裝置在第二運行周期的開工初期（2014年）能耗較高達到25.95 kg/t（標油），通過生產優化調整及采取了節能降耗措施后，2016年裝置能耗已降至24.03 kg/t（標油），達到了降低裝置能耗的目的，從而對國內其他加氫裂化裝置提供了節能經驗。

加氫裂化；節能降耗；優化

DOI：10.3969/j.issn.2095-1493.2017.07.008

天津煉油乙烯項目的1.8×106t/a加氫裂化裝置（以下簡稱2#加氫裂化裝置），是以3#常減壓裝置減壓蠟油為原料，以生產尾油方案進行生產操作。主要產品輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、加氫裂化尾油，同時副產液化氣及酸性氣。

該裝置主要由反應單元、分餾單元、吸收穩定單元、壓縮機單元、公用工程以及輔助系統等單元組成。其中反應單元可以分為原料預處理系統、原料升壓系統、原料加熱系統，反應器分離系統和循環氫脫硫系統等。

1 裝置能耗分析

2014年2#加氫裂化裝置能耗中各項單耗及所占比例，見表1。

表1 裝置能耗

2014年裝置全年累計能耗25.95 kg/t（標油），在中國石化總部的達標排名中處于中部水平（最好水平為17.76 kg/t標油）。因為裝置很多參數與設計數據上存在較大差距，造成了一些工藝、質量指標過剩的問題，例如：精制油氮含量一般在5mg/kg左右，比工藝卡片要求的20mg/kg低很多，氫油比控制在1000m3/m3（標氣）左右，比設計750m3/m3（標氣）要高出將近四分之一，裝置產品出裝置溫度過低等。并且由于部分操作參數制定不合理、裝置熱量利用率低，導致裝置綜合能耗較高。

針對裝置能耗較高的問題，通過對裝置能耗的分解，尋找影響裝置能耗的原因。通過對參數合理的卡邊和優化裝置換熱流程等手段，不但可以降低壓縮機耗電、耗汽，還可以降低冷換設備的循環水消耗，減少加熱爐燃料氣。

從表1可以看出，裝置能耗組成中，電耗和燃料氣單耗在裝置總能耗中所占比例較高，電耗占47.43%、燃料氣占41.53%。可見，降低裝置總能耗的重點在于降低這2項指標。

電力消耗占裝置能耗的最大比重，該裝置精制反應器設計入口壓力16.5MPa，高壓加氫裂化特點決定了需要大量的電力來提高原料系統、胺液系統、氫氣及循環系統的壓力，對于原料系統包括反應進料泵、注水泵等大型機泵，氫氣系統包括新氫壓縮機大型機組。原料系統反應進料泵設置液力透平來回收能量，從而降低電耗，新氫機設置無極氣量調節系統降低電耗。

2 降低能耗措施

2.1 燃料氣

燃料氣主要為裝置3臺加熱爐提供燃料，燃料氣的單耗能指標可以通過增加熱進料比例、提高原料溫度、提高原料換熱終溫，優化加熱爐操作、提高加熱爐熱效率等措施來降低。

圖1 2#加氫裂化裝置反應部分換熱流程

2.1.1 提高進料溫度

進料來自3#常減壓裝置和罐區蠟油，提高進料溫度，從而降低反應加熱爐負荷。內操根據進料溫度，按要求控制反應器入口溫度，降低反應進料加熱爐燃料氣使用量。外操加強現場巡視力度，注意相關設備的保護。

2.1.2 調整操作參數，降低反應加熱爐負荷

加氫精制、加氫裂化是放熱反應[1]，因此利用好反應熱不但能夠提高被加熱物料的溫度，降低反應爐的燃料氣消耗，還能夠降低高壓空冷入口溫度，換熱流程見圖1。因此，車間依靠加氫精制反應本身所釋放的熱量來實現整個反應器的反應溫度需求，大大降低精制反應器入口溫度，降低了反應爐的燃料氣消耗，同時冷氫的減少也降低了循環氫壓縮機的負荷。

反應流出物主要與混氫油和分餾進料加熱爐進料換熱后進入熱高分器，因此合理的降低熱高分溫度不但可以將熱量更多的提供給反應爐進料換熱器，從而提高反應爐的入口溫度，還可以降低熱高分器空冷器的入口溫度和需冷卻的物料流量。熱高分溫度設計溫度245℃，車間控制溫度240± 1℃，并根據氣溫以及加熱爐的負荷進行優化調節。

2.1.3 優化裝置氫油比，降低循環氫取熱

氫油比同樣是影響加氫裂化工藝的重要參數，它影響加氫裂化的反應過程，影響催化劑的壽命，但過高的氫油比將增加裝置的操作費用[2]。裝置氫油比設計值為750m3/m3（標氣），因此車間根據處理量的變化及時調整循環氫壓縮機轉速，將裝置氫油比控制在750～800m3/m3（標氣）。通過對精制反應器的入口氫油比的卡邊操作，降低循環氫壓縮機負荷，從而降低循環氫壓縮機驅動裝置汽輪機的轉速，減少汽輪機動力中壓蒸汽的消耗；通過循環氫量的降低減少混氫油的流量，在精制反應器入口溫度不變的前提下，降低反應爐的負荷，減少燃料氣消耗。

2.1.4 調整分餾塔中段回流，優化取熱流程

該裝置分餾塔設計有2個中段回流，用來回收熱量，降低裝置能耗，換熱流程見圖2。通過調整中段回流可以降低分餾塔頂回流量，從而降低分流塔頂空冷的冷卻負荷[3]。在保證分餾塔回流比滿足塔頂產品質量的基礎上，將塔內熱量平衡到塔中段回流為換熱介質提供熱量。

圖2 分餾塔回流換熱流程及尾油換熱流程

一中回流分別與吸收脫吸塔塔底重沸器和原料換熱，因此可以合理控制吸收脫吸塔塔底溫度，即將此溫度控制在出現過度吸收溫度以上1℃左右，這樣不但有利于吸收的進行，還可以減少熱量的損失，將多余的熱量留給原料加熱，降低了反應加熱爐燃料氣的消耗。

2.1.5 調整尾油、柴油分割點，降低分餾塔加熱爐負荷

由于目前裝置柴油和尾油是合并到一條線送至乙烯作為原料，因此柴油和尾油可以不用分割的過于清晰，在保證整個分餾塔氣液平衡的基礎上，可以適當降低分餾塔進料加熱爐的負荷，節約燃料氣。

2.1.6 提高加熱爐熱效率

調整加熱爐的燃燒效果，每天檢查加熱爐火嘴的燃燒狀況，發現燃燒不好及時聯系檢修隊進行清理。同時，根據得加熱爐的熱效率及煙氣的各項指標，調節加熱爐的排煙溫度，目前加熱爐排煙溫度控制在117℃。

2.2 電能

1）加強變頻空冷、新氫機及其氣量無級調節系統的巡檢，保證其正常運行，夜晚溫度較低時停用部分空冷電動機[4]。

2）對部分機泵葉輪進行切割。在實際生產中，發現部分機泵余量較大，因而對有余量的泵進行了葉輪切割，機泵運轉正常，使得泵的電流下降，進而達到節電的目的[5]。

3）優化尾油出裝置前的熱利用，減少電耗。尾油出裝置前分別與穩定塔底重沸器、石腦油分餾塔塔底重沸器、高溫熱媒水換熱器和尾油空冷換熱后付乙烯，因此合理利用尾油的熱量不但可以給重沸器、換熱器提供更多的熱量，還可以降低空冷的冷卻負荷。通過對高溫熱媒水的入口溫度和流量，使熱媒水多取熱，合理利用低溫熱，降低尾油空冷負荷。通過對尾油出裝置溫度的控制，使尾油出裝置溫度靠近工藝卡片要求的上限控制，從而降低尾油空冷的負荷，減少電耗。

2.3 蒸汽

3.5 MPa蒸汽主要用于驅動汽輪機帶動循環氫壓縮機。在確保氫油比和循環氫壓縮機正常運轉的情況下，降低循環氫壓縮機轉速可減少3.5MPa蒸汽消耗。

1）氫油比控制在下限操作，調節循氫機轉速，從而使中壓蒸汽耗量降低。

2）氣溫回升，裝置停掉部分伴熱，只保留燃料氣及事故蠟油線的伴熱，低壓蒸汽耗量明顯降低。

3）尾油首先給穩定塔塔底重沸器提供熱量，穩定塔塔底有2個重沸器，另一個重沸器靠中壓蒸汽提供熱量，因此掌握好反應轉化率，保證尾油量滿足需求的情況下，只要能夠滿足石腦油分餾塔塔底熱量需要，可以將熱量多提供給穩定塔，這樣就可以停用中壓蒸汽。

2.4 工業水

1）循環水在滿足工藝操作參數及產品出裝置溫度的情況下，關小水冷器循環水回水手閥；停用備用機組、備用機泵的冷卻水。

2）除鹽水按照加工量的8%控制注水量，根據加工量的變化及時督促班組人員調節注水量。

2.5 減少加工損失

2#加氫裂化SR-101為原料油自動反沖洗過濾器，反沖洗介質為經過過濾的原料油，沖洗后產生的污油通過重污油管線送出裝置。過濾器的操作形式有手動和自動兩種，兩種情況下都是對過濾器進行連續沖洗，無法對單組過濾器的氣動閥門進行控制，在蒸汽吹掃時也帶來不變。為此，對操作系統進行更改，更改后實現了氣動閥門單獨操作，這樣可在壓差高時針對個別壓差高的組進行單獨沖洗或加強沖洗。通過調節每次沖洗的時間和單組強制沖洗相配合，在保證過濾器使用效果和不影響進料穩定的基礎上停用了一組過濾器，這樣減少了每次沖洗污油量的產生。

裝置其他節能降耗措施：通過停用備用冷換設備、調節在用水冷器用水量，減少循環水消耗；優化調節汽提塔汽提蒸汽耗量，減少1.0MPa蒸汽消耗等。

3 實施效果

1）裝置能耗對比。2016年全年累計能耗已降至24.03 kg/t（標油）。裝置2014—2016年各月的能耗趨勢如圖3。

從圖3可以看出，裝置能耗一直處于逐漸下降的趨勢。2016年6月能耗有所升高，原因為裝置處于第二生產周期末期，反應系統壓降增大，為維持催化劑運行，提高了循氫機轉速，導致中壓蒸汽耗量明顯增加，從而裝置能耗有所提高。裝置2016年9月份進行了大修，大修開工后能耗恢復至之前能耗水平。

圖3 2014—2016年能耗趨勢圖

2）各項單耗對比情況。經過節能措施，裝置能耗下降，具體各單耗變化見表2。

表2 各單耗情況對比

由表2可知，電耗降低明顯，由12.56 kg/t（標油）降至11.51 kg/t（標油）；燃料氣單耗由10.96 kg/t（標油）降至10.23 kg/t（標油）；裝置循環水單耗有所增加，原因為壓縮機設備故障頻發，為提高切換壓縮機的時間，將裝置操作波動降至最低，備用壓縮機的級間水冷器循環水長期全開，此舉導致了循環水耗量大幅增加；除鹽水單耗增加是壓縮機填料及氣缸冷卻水采用除鹽水，該冷卻水系統經常出現堵塞腐蝕現象，為減緩該冷卻水系統管線的堵塞，采取定期置換的方法，造成了除鹽水的大量直排浪費。

4 結論

今后對操作參數進行優化，通過檢修或改項目來實現節能工作的新突破。

1）嚴格控制氫油比，高于指標（750～800m3/m3標氣）時，按指標要求降低循氫機轉速，從而達到降低3.5MPa蒸汽用量的目的。

2）部分掃線蒸汽（或服務點）與伴熱蒸汽自同一主管引出，冬季生產時，這部分掃線蒸汽（或服務點）需常過汽以防凍凝，造成了蒸汽大量浪費。計劃將這部分掃線蒸汽（或服務點）自引出點加裝根部閥，冬季停用，節省低壓蒸汽用量。

3）夏季生產時，高壓空冷冷后溫度已達到62℃，已經嚴重影響裝置的正常生產，裝置迫不得已只能采取降量處理，由于加工量較低，導致能耗較高。已報項目新增四片空冷，解決高壓空冷負荷不夠的問題，從而確保裝置加工量。

4）為避免壓縮機填料及氣缸冷卻水系統的堵塞，準備對該系統進行加入化學藥劑的辦法，目前正在同行業進行交流，從而降低除鹽水的消耗。

通過對天津公司2#加氫裂化裝置能耗進行分析，對占能耗比重較大的單項指標：燃料氣、電等項目進行節能優化，并提出了相對應的節能措施。能耗由2014年的25.95 kg/t（標油），降至2016年的24.03 kg/t（標油），節能措施可在全國同類裝置中借鑒實施。

[1]韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2004：455-457.

[2]李立權.加氫裂化裝置操作指南[M].北京：中國石化出版社，2005：70.

[3]孫建懷.加氫裂化裝置技術問答[M].第二版.北京：中國石化出版社，2014：166.

[4]章湘武，姚志東.空冷器技術問答[M].北京：中國石化出版社，2007：76.

[5]黃希賢，曹占友.泵操作與維修技術問答[M].北京：中國石化出版社，2006：16-26.

（編輯 莊景春）

遼河油田舉辦紀念6·5世界環境日咨詢日活動

6月5日上午，遼河油田公司在遼河石油廣場舉行紀念“六·五”世界環境日咨詢日活動。遼河油田公司副總經理出席活動，并強調要牢固樹立“清潔生產”理念，細致安排當前各項安全環保工作，嚴格監控重點領域和部位，嚴把材料進購關和監控關，推進科技創新，實現油田清潔和諧穩定發展。

今年6月5日是第46個世界環境日，遼河油田公司緊密圍絡環境日的世界主題“人與自然相聯相生”和中國主題“綠水青山就是金山銀山”主題，以新環保法、大氣法、污染防控為重點，在振興、渤海、油氣等10個片區廣場，通過制作展板、懸掛條描、低碳環保行、少開一天車、播放環保法等視頦、發放宜傳單等形式，宣傳環境保護典型經驗、做法，引導員工踐行“人與自然和諧共生”和“綠色發展”理念，從身邊小事做起，共同履行環保責任。

在遼河石油廣場，金海采油廠、振興公司、冷家公司等15家單位制作的30個室傳展板內容豐富，圖片生動：發放2000份宣傳單和100個環保袋，向職工群眾宣傳環保常識及理念。本次活動還開展了簽名活動，增強環保管理人員對環保工作的責任感、使命感。

據了解，近年來，遼河油田公司牢固樹立“環保優先”的理念，持續加強環境保護基礎工作，學習貫徹新“環境保護法”，穩步推進生產全過程污染防控，努力實現與環境的和諧相處，連續多年獲得集團公司環境保護先進單位。

羅福梅

2017-05-10

韓鵬，工程師，2012年畢業于南開大學（法律專業），從事加氫工藝管理方面的操作，E-mail：zhangfei.tjsh@sinopec. com，地址：天津市大港區天津石化煉油部聯合六車間，300271。