加氫裂化裝置用能分析及節能解析

李力豐(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315830)

0 引言

現代社會經濟的迅猛增長，受資源環境的約束，我國經濟社會發展面臨較多挑戰，在此背景下，石化企業面臨嚴峻的市場競爭壓力。為了推動石化企業的可持續發展，針對企業內部的加氫裂化裝置進行全面節能改造特別重要，基于此，本文重點探討加氫裂化裝置用能特點與節能措施。

1 加氫裂化裝置用能特點分析

從實踐角度來分析，此種類型的裝置，其生產條件和運行環境比較復雜，在具體運行期間，需要消耗較多能量，生產過程包含氫氣高壓的壓縮、油品的分餾與催化加氫反應。裝置用能特點主要如下：

第一，裝置在具體運行環節，會產生大量的低溫熱，雖然在加氫反應期間會產生較多的高溫熱，但是，因為裝置運行所產生熱量主要為低溫熱，低溫熱源占據比例大。

第二，在催化加氫反應環節，能夠產生較多的可以回收利用的能量。催化加氫反應屬于強放熱過程，要確保反應的連續進行，并向外部環境散發一定反應熱，如果可以回收此部分的熱量，能夠顯著減少能源損耗。

第三，裝置在實際運行期間，其用電大部分為升壓過程，裝置自身的生產條件和作業環境位于高壓環境下，進料環節，也要使用泵機，進行有效的升壓，泵機的穩定運行，主要依賴電能。所以，升壓耗電是重要的耗電體。當前時期，裝置內部高壓進料泵設備可以利用高分液體，節省大量電能[1]。

第四，裝置自身的輸入總量較大，因為裝置運行條件與環境較為特殊，具有高壓、高溫的特點，所以，工作人員要對加氫裂化所需要的氫氣原料，實施升壓處理，一般而言，升壓電機功率均比較高，故需消耗較多能量。當前時期，循氫壓縮機主要利用中壓蒸汽，進行有效的驅動，所消耗能量也特別多。

2 加氫裂化裝置節能措施

2.1 改善操作條件

加氫裂化需要在高溫、高壓狀態下進行，在指定的范圍之內，通過有效提升溫度，可以顯著提升加氫裂化反應轉化效率，但是，如果溫度特別高，超過規定標準要求，對裝置要求比較高，需要較多投資。例如，反應爐出口溫度過高，熱爐負荷增加，瓦斯消耗量增加。為了減少能源的消耗量，在確保產品質量的基礎之上，工作人員可有效降低加氫裂化的反應溫度。

此外，反應壓力作為加氫裂化操作當中的核心參數，如果反應壓力較大，則表明加氫裂化化學反應有利，但是，若壓力過高，進料泵和循環壓縮機所消耗的能量也越高。在加氫環節，總壓力不是特別重要，氫分壓起到主導作用[2]。結合有關文獻得知，若新氫的純度過低，會降低裝置運行能耗，針對高壓加氫裂化裝置的運行狀態可以得知，新氫純度下降1%，其反應能耗可以增加大約7%左右，因此，工作人員要科學控制新氫的純度。

在反應加熱爐內部，瓦斯和循環氫壓縮機需要消耗較多資源，故工作人員可適當降低混氫量，不斷降低反應加熱爐的運行負荷，在具體操作環節，要合理控制加熱爐的運行溫度，并降低循環氫壓縮機的運行速度，顯著減少混氫量。通過嚴格控制混氫量，不僅可以降低反應加熱爐瓦斯消耗量，而且能夠提高燃料利用效率。工作人員在日常工作之中，在確保產品質量和安全的基礎上，適當降低循環氫壓縮機的運行速度，顯著降低裝置運行能耗。

加氫裂化裝置主要是利用反應生成油和原料混氫油換熱，不斷提升反應進料的溫度，工作人員需要有效調節裝置自身的反應溫度，在科學范圍之內，適當提升反應的出口溫度，并完全利用產物自身溫度，安裝高壓換熱器，為原料混氫油進行加熱，不斷提升反應加熱爐的入口溫度，顯著減少加熱爐負荷，節約燃氣，真正達到節能降耗目標。

2.2 冷空氣節能

冷空氣運行時間較長，翅片管表面容易出現大量積塵，對最終的空冷散熱效果帶來較大影響，因此，工作人員要在規定的時間之內，全面清洗池片管，不斷提升空冷冷卻效率。在指定的條件之下，裝置對空冷溫度要求比較高，若將周圍的空冷裝置關閉，溫度過高，若不關閉，溫度也會突然下降，故工作人員通常不關閉，可以適當調整頂部百葉窗，確保制空冷溫度得到有效控制，避免出現冷空負荷浪費現象[3]。

另外，若空冷采取變頻電機驅動模式，則可以適當增加空冷啟動量，溫度降低之后，電機的轉速急劇下降，采取此種操作方法，不僅能夠保證空冷溫度更加穩定，而且可以節省較多電能，提高節能降耗效果。

2.3 合理利用反應熱

催化加氫反應屬于強放熱過程，如果可以將此部分熱量快速回收，并全面利用，能夠在一定程度上減少能源消耗量。對于工作人員來講，需要對既有的換熱流程，進行全面的優化，將不同部位熱量快速回收，并進行高效利用。比如，通過采取低溫熱源，適用于產品分餾預加熱，可以減少冷熱公用工程使用次數，明顯減少能量損耗。

2.4 科學使用催化劑

結合加氫裂化裝置運行特點可以得知，催化劑占據重要作用，對加氫裂化反應影響較大，科學使用性能較好的催化劑，可以顯著降低反應壓力，進而降低反應溫度。需要特別注意的是，工作人員不宜追究性能較為單一的高性能催化劑，要結合催化劑特性，以及工藝條件情況，進行有效匹配。催化劑的性能和工藝條件保持密切配合，如果催化劑的性能出現較大變化，壓力和溫度等一系列條件，也會發生較大改變。

除此之外，在使用催化劑的過程當中，工作人員需要合理控制使用量，如果催化劑的使用量過高，會降低加氫裂化裝置的運行效率，影響產品的安全性，如果催化劑使用量過低，則會影響產品生產質量。因此，工作人員要根據催化劑類型，有針對性地使用催化劑，并結合加氫裂化裝置的實際運行情況，進行科學的調整，在確保加氫裂化裝置穩定、安全運行的前提下，延長裝置的使用壽命[4]。

2.5 確保裝置安全、穩定運行

要想更好的降低加氫裂化裝置運行損耗，確保該裝置安全運行，可從以下幾方面著手：

第一，嚴格控制氫油比，確保氫油比處于規定標準范圍之內。結合具體的反應特點可以得知，雖然提升氫油比，能夠提升反應轉化效率，但是，在一定程度上會產生較多能源的消耗。故工作人員在具體生產環節，要科學控制氫油比。

第二，根據加氫裂化裝置的具體運行狀態，在實際運行環節，密切關注系統的壓力降情況，避免出現壓力降過大現象，減少系統動能的損耗。

第三，嚴格控制反應器溫度。通過在進料之前，確保反應器出口和物料有效換熱，物料在進入到反應器之前，需要進行充分的預加熱，有效降低反應器的內部溫度，確保加氫裂化裝置能夠安全、穩定運行。

2.6 運用先進的節能設備

因為加氫裂化裝置結構組成較為復雜，重點包含換熱裝置、壓縮裝置、泵及和電機等等，為了有效減少裝置運行環節的能源損耗，需要使用運行效率比較高的節能裝置，比如，先進的節能電機與節能泵機等等，同時，工作人員要對既有的管線布局，進行合理的優化。工作人員在日常工作之中，需要科學確定出泵機的運行負荷，運用壓力變化，安裝U型管，實現熱量的快速回收與利用，提高節能效果[5]。

2.7 加熱爐

加氫裂化裝置運行期間，需要消耗較多的燃料，燃料氣占比高，可以占據裝置能耗的33%左右。若加熱爐自身的排煙溫度過高，不但會浪費大量能源，而且會影響設備裝置的安全運行，給周圍生態環境帶來嚴重影響。加熱爐燃燒需要較多氧氣，這些氧氣主要由空氣來提供，若空氣的溫度比較低，會顯著提升瓦斯消耗量。因此，工作人員可安裝余熱回收裝置，確保加熱爐內部排煙溫度得到高效利用，針對加熱爐內部的冷空氣有效加入，在提升能量利用效率的同時，不斷減少能源消耗量，顯著降低加熱爐自身的運行負荷。結合大量的數據得知，裝置排煙溫度降低17℃到20℃左右，加熱爐運行效率能夠提升1%左右[6]。

要想提升加熱爐燃燒水平，對爐膛內部的空氣量要求較為嚴格，在確保正常燃燒的條件之下，適當降低爐內的復壓，將復壓降低到最小數值，避免大量空氣進入到爐內，不斷減少燃料使用量，提高煙氣排放效率。但是，如果過剩下空氣量過小，會出現不完全燃燒現象，延期內部的灰塵快速增加，流室內部空氣量過小，使得延期內部的灰塵快速增加，出現較多積塵。

對于工作人員來講，要嚴格控制空氣爐內部的空氣系數，在具體操作環節，要進行有效的摸索，找到影響加熱爐正常運行的核心因素，并進行有效的調整。通常而言，加熱爐內部的排煙溫度在200℃到500℃范圍之內，其內部的空氣系數下降0.1，加熱爐的燃燒效率能夠提升0.8%到0.9%左右。

3 結語

綜上所述，通過對加氫裂化裝置節能措施進行合理性的分析，例如改善操作條件、冷空氣節能、合理利用反應熱、科學使用催化劑、確保裝置安全、穩定運行、運用先進的節能設備等等，可以顯著降低加氫裂化裝置的運行能耗。工作人員在實際工作當中，要密切觀察加氫裂化裝置的運行狀態，并根據裝置運行環節容易出現故障的位置，定期進行維修，不斷提升加氫裂化裝置的整體運行效率，提高產品質量。