加氢裂化装置节能优化

王彤

摘 要：节能降耗越来越受社会关注，本文分析了加氢裂化装置的能耗组成，从工艺流程、操作、设备等方面提出了节能优化措施。

关键词：加氢裂化;能耗分析;节能优化

1 概述

加氢裂化装置具有原料油范围宽，产品品种多、灵活性大、轻质油收率高、产品质量好等突出特点，在炼油板块中是不可替代的。加氢裂化装置是高能耗的炼油行业中的关键装置，而节能降耗是企业的生存之本，同时也越来越为社会关注，所以加氢裂化装置的节能降耗也日显重要。其节能降耗对于企业的环保及增效创益至关重要。降低能耗是提高装置运行水平的重要任务，要树立节能意识，实现节能效益最大化。

2 加氢裂化能耗分析

2.1 加氢裂化能耗组成

加氢裂化装置能耗主要是水、风、电耗、蒸汽消耗、燃料消耗等，其用能与炼油其它装置一样，可归纳为能量的转换和传输环节、能量工艺利用环节和能量回收环节。其相互关系如图：

EP总供入能;EW直接损失能;EB转换供出;EU有效利用能;EAR吸热反应热;ET热力学能耗;EUD利用环节散热;ERE放热反应热;EI回收排弃能;EUO非工艺流体有效动力;EO待回收能;ER回收循环能;EE回收输出能。

2.2 加氢裂化能耗分析

加氢裂化装置能耗与装置规模、原料及产品方案、工艺流程、氢油比、催化剂、负荷率、反应压力、转化率、主要设备特性以及是否有节能设施有关。装置组成越复杂，能耗越高;催化剂性能好，装置能耗低，装置的负荷率越高，能耗越低;操作压力越高，能耗越高;转化率越高，放热量越大，燃料消耗越低。

加氢裂化装置能耗中电耗约占30%～40%，升压用电在能耗中所占比例很大，燃料消耗约占30%～60%，蒸汽消耗装置差异较大，比例在5%～20%不等。加氢裂化装置总输入能量多，低温热较多。

3 节能措施

管理、技术、地理位置和经济等诸多因素制约着能耗的合理性。结合工艺、操作、设备等因素，加氢裂化装置的节能降耗可从以下几个方面考虑：

3.1 工艺流程

①综合考虑炼厂节能平衡，根据原料、产品性质制定流程、措施，采用上、下游装置的热联合技术、实现装置物料直供。如加氢裂化装置进料采用常减压装置直供热料，可降低加氢裂化装置的加热炉负荷，减少燃料消耗，同时节约常减压空冷、水冷耗能。

②采用热高压分离器工艺流程。热高分操作温度一般在240～260℃，该操作温度高于氯化铵结晶温度，避免氯化铵阻塞管路。充分利用能量将高温热油直接送到分馏系统，提高了反应产物的热能利用率，降低高压空冷负荷，降低能量损失。同时避免稠环芳烃在高压空冷管束中析出、沉积和堵塞，使高压空冷结垢，降低冷却效果，达到了节能降耗的目的。

③采用炉前混氢方式。 加热炉为混合进料加热炉，换热流程及换热器设计简单，传热系数高，换热面积小，加热炉负荷小，节能效果好。

④回收利用低温热。对于高压加氢裂化装置来说，如果能将100℃以上的热量充分回收加以利用，则装置能耗可降低10%～20%。可将尾油、重石脑油等热料直供给下游PX、乙烯装置。航煤、柴油、分馏塔顶等温度合理优化利用，减少冷却过程中消耗的电量、循环水量，达到良好的节能效果。

⑤合理使用助剂。采用高性能阻垢剂可有效避免高压换热器传热系数下降，空冷器管壁结垢等现象，减少循环氢压缩机出入口压差，确保了装置长周期运行。加热炉采用蒸汽除灰器，及时除灰，防止加热炉排烟温度升高，降低加热炉的效率。

3.2 工艺操作

①保证装置的高负荷率。加氢裂化装置的加工负荷对综合能耗有很大的影响，保持装置高负荷运行对于节能降耗十分重要，是降低装置综合能耗的前提，装置负荷率低，操作困难，很难进行优化操作。

②保证新氢高纯度。对于高压加氢裂化装置而言，新氢纯度每下降1%，反应部分能耗约增加7%。新氢纯度偏低可采取适当排放废氢、降低分离器温度增加分离效果以及降低循环氢中的硫化氢含量等措施。连续排放废氢虽然可以提高循环氢纯度，但大量排放废氢很不经济。新氢纯度下降会增加新氢压缩机和循环氢压缩机的负荷，装置能耗增加。

③控制适宜的氢油比。氢油比影响加氢裂化反应过程、反应深度、催化剂寿命和装置能耗。氢油比的大小或循环气量的大小直接关系到氢分压和油品在催化剂上的停留时间以及分布，并且还影响油的汽化率。循环气量的增加可以保证系统有足够的氢分压，有利于加氢反应。此外，过剩的氢气可起到保护催化剂表面的作用，在一定范围内可防止油料在催化剂表面缩合结焦，同时，氢油比增加可及时的将反应热从系统带出，有利于反应床层的热平衡，从而使反应器内温度分布均匀，容易控制平稳。但过大的氢油比会使系统的压降增大，油品和催化剂接触时间缩短，从而导致反应深度下降，空冷风机电耗增大，循环机负荷增大，动力消耗增大，反应炉超负荷。

④结合实际操作，保证产品质量合格的前提下， 适当降低反应温度，减少燃料气消耗。控制合适的热高分温度，温度越高，溶解氢量越大，补充氢的用量也就越大，反应加热炉的负荷也会增大。分馏系统控制适宜的回流比，降低塔顶负荷。适当增加中段回流，利用中段抽出的热量同时又降低塔顶负荷。

3.3 设备、设施节能措施

①采用液力透平。利用液力透平将液体余压回收再利用，驱动机泵，从而降低电流，节约能耗。

②新氢压缩机采用无级气量调节系统。采用无级气量调节系统可以有效减少压缩机做功，避免氢气返回的问题，减少空耗进而降低电机电流，达到节约能耗的目的。

③增上变频电机。对于大功率的机泵，增上变频电机，是很好的节能措施。空冷采用变频可以根据温度及时而调节空冷风机的转速，节约能耗。对于功率大于10kW，负荷低于额定值的70%的电机，采用变频调节器，会有很好的经济效益。

④采用空气预热回收系统，选用新型节能的燃烧器，提高加热炉热效率。

⑤采用高效节能设备。高效换热器、分馏塔、压缩机、空冷器、泵、加热炉等都有直接的、明显的节能效果。

3.4 其他

①采用新型催化剂。催化剂的选用，决定装置的操作压力、温度，目的产品的收率，氢气的消耗以及装置能耗。应用新型的催化剂可使工艺操作灵活，产品质量好和保证装置的长周期运行。

②采用窄点技术对换热流程进行优化。利用窄点技术提供的分析工具和设计方法，优化换热流程，能有效的利用中、低温热源，减少燃料用量，降低装置能耗。

③采用新型保温材料。采用新型的保温材料有效地保温，充分利用自身热量而降低热损失。

4 结束语

节能降耗是很重要且很大的課题，加氢裂化装置的节能降耗应该是从降低工艺总用能耗着手，从工艺流程设计上考虑， 同时要具体情况具体分析，依次考虑能量回收和转换传输环节的改进。通过对加氢裂化装置能耗组成进行分析，实施节能改造、优化操作，以降低装置能耗。应不断采用先进技术，选用高效节能设备，优化换热流程，实行工艺优化、用能优化和节能生产。要关注细节，认真地开展节能降耗工作，注重同类装置节能信息的收集和交流，常抓不懈，齐心协力，把各项节能措施落实到位，发挥到最佳状态，以达到节约资源、节约能源和提高装置运行水平的目的，提高企业的经济效益和社会效益。

参考文献：

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