淺析煉油裝置用氫優化思路

王象會 劉玉芹 安金海 吳華

摘要：在煉油裝置中，裝置氫氣平衡優化尤為重要。優化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產品質量及催化劑長周期運轉。實現了節能降耗目標，并為同類裝置運行提出了改進方向和處理措施。

關鍵詞：氫源品質;平衡;優化;氫耗;能耗

前言

在煉油裝置中，裝置氫氣平衡優化尤為重要。優化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產品質量及催化劑長周期運轉。實現了節能降耗目標，并為同類裝置運行提出了改進方向和處理措施。裝置氫氣平衡優化控制好，裝置氫耗節能效果顯著。

一直以來，煉油廠氫氣產耗平衡是裝置長周期平穩運行的前提，是企業節能降耗的關鍵問題，如何平衡優化氫氣，提高經濟效益仍是當前煉廠裝置運行過程中需要研究的重要課題之一。

一、氫氣生產消耗裝置設計參數及運行情況

100萬噸/年重整預加氫單元、80萬噸/年重整再生單元、140萬噸/年柴油改質裝置、60萬噸/年汽油加氫裝置、100萬噸/年汽柴油加氫裝置、硫磺尾氣加氫單元以及配套1萬標立/時制氫裝置、4萬標立/時重整氫氣PSA裝置。

純度方面：重整預加氫、再生還原段使用提純前的重整氫氣;柴油改質裝置使用重整氫與高純氫混合氫;其余為PSA提純氫。

產用較平衡：

按照粗氫算，使用量-產出量=-1432Nm3/h

汽油加氫SHU反應器：該煉廠汽油加氫SHU單元用氫純度偏高，存在優化空間;

重整氫預加氫：采用重整氫;

重整再生系統：采用重整氫，UOP要求還原氫C4以上含量不大于1.4v%即可。重整氫C4以上組份0.51%。建議嘗試重整氫作還原氫，并密切關注還原反應器溫度變化和催化劑碳含量。

硫磺裝置：硫磺回收尾氣加氫單元均采用純氫，經查文獻和咨詢催化劑廠家，可降低氫氣純度。

二、煉廠用氫優化思路

（一）全廠噸油耗氫：實際消耗的氫氣量與原油加工量的質量比

（二）氫氣利用率：燃燒耗氫/產氫總量*100%

（三）氫氣管網平衡控制方案

冬季燃料氣不足時，重整110%滿負荷運行，石腦油外采，制氫裝置低負荷運行，并負責調整氫氣管網平衡。燃料氣壓力低時，依次采用丙烷氣化、液化氣氣相、天然氣補充。

夏季燃料氣充足時，制氫調整至合適負荷，確保燃料氣平衡。重整平衡氫氣管網壓力，外購少量石腦油，以彌補石腦油產耗缺口。

石腦油產耗平衡，制氫負責平衡氫氣管網，燃料氣壓力低時，依次采用丙烷氣化、液化氣氣相、天然氣補充。

因制氫產氫成本較重整高，同時重整可產高附加值產品，如果重整外購石腦油有效益的情況下，重整應始終滿負荷運行。夏季燃料氣充足時，制氫最低負荷運行平衡氫氣;燃料氣通過DCC裝置調整，DCC裝置適量降低摻渣或提高主風量轉較富氧再生，CO焚燒爐多消耗燃料氣，提高中壓蒸汽產量，降低鍋爐煤或水煤漿消耗;

三、氫氣優化方向

（一）氫氣管網優化原則。結合煉油廠裝置布局，充分利用現有氫氣管線，盡可能節省投資。

優化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產品質量及催化劑長周期運轉。

（二）根據各氫源組成 （H2純度、CH 4等輕烴含量 、 雜質等）、壓力等品質差別，對各氫源進行優化匹配、梯級利用， 實現不同品質的氫氣“高質高用，低質優用”。

（三）優化H2流程走向及氫氣管網布置，滿足各耗氫裝置氫氣壓縮機對氫氣管網壓力、流量等需求。

（四）通過文獻調研和咨詢催化劑廠家，硫磺回收尾氣加氫反應器可采用90%左右且不含烯烴的低純氫取代純氫。結合實際情況，建議采用柴油加氫脫后低分氣作硫磺尾氣加氫反應器氫源。

（五）經查看某段時間記錄罐區精制柴油產品性質，發現柴油產品硫含量最大值7.3ppm，最小值0.9ppm，平均值為1.9ppm，產品質量過剩。因柴油改質裝置有提高柴油十六烷值的功能，而汽柴油加氫裝置加工常柴，對十六烷值改進有限，建議汽柴油加氫裝置適當降低反應溫度，減少氫耗和能耗。

（六）重整PSA解吸氣可作為制氫原料的一部分，并完全替代補充氫，制氫裝置不再使用純氫氣作為補充氫。

（七）汽柴油加氫裝置低分氣系統增上壓縮機，升壓后與改質低分氣共同脫硫，送重整氫PSA 回收氫氣。

（八）焦化汽柴油加氫低分氣單獨脫硫，一部分送重整氫增壓機，一部分作為硫磺回收裝置加氫反應器用氫。

總之，結合煉油廠裝置布局，充分利用現有氫氣管線，盡可能節省投資。

優化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），對各氫源進行優化匹配、梯級利用， 實現不同品質的氫氣“高質高用，低質優用”。最大負荷利用重整裝置重整氫氣，降低制氫裝置負荷或制氫裝置停工，在保證全廠氫氣平衡的情況下，降低全廠能耗，確保產品質量及催化劑長周期運轉。