加氢裂化装置降耗分析及节能措施

徐娜　罗建

摘 要：加氢裂化装置的主要动力来源是燃气、电力，其装置包含了反应单元、分馏部分、吸收稳定模块，压缩机单元以及辅助计算系统等部分，这些设备的运行除了消耗燃气、电能外，还对蒸汽和工业水有极大的能耗，本文通过对某公司1.9x106t/a加氢裂化装置进行分析，研究其在生产周期内的能量传输和利用，通过提升加热炉温度、优化操作参数和原料配比、降低加热负荷等降能措施，进行节能处理，为其他加氢裂化装置降低能耗提供有价值的意见和建议。

关键词：加氢裂化;节能处理;降低能耗;优化设备

本文研究的加氢裂化装置主要以减压蜡油为原料，通过石油化工科学研究院设计的工艺流程，主要成产航窄煤油、柴油以及重石脑油，同时副产液化气、轻石脑油、酸性气和尾油。该装置的组成部分复杂，包含了加氢反应器、高压换热器、高压空冷机、高压分离器、反应加热炉、压缩机等主要部件，以及传感器、稳定器、过滤器等常用部件。本文研究的装置自安装运行起一直超负荷运转，对能源损耗较大，为了能够保证加氢裂化装置使用寿命，必须深入分析影响能耗因素，有针对性的进行改进和优化，降低设备运行能耗。

1 研究加氢裂化装置降耗和节能的重要意义

随着工业的不断发展，人们对能源需求日益增加，石化业越来越受到社会国家重视，我国对加氢裂化装置的研究较早，在上世纪50年代便开始投入研究，经过不断引进新的技术和各研究院、各学者的钻研下，我国加氢裂化装置积累了丰富的设计和运行经验，掌握了世界先进的加氢裂化技术[1]。

1.1 可以有效提升经济效益

在石化业，加氢技术是炼油企业生产燃料、工业原料及高赋值产品的重要技术，也是当前环保形勢日益严峻下的重要防护手段。首先重油作为燃料的比例在下降，煤炭和天然气、电能等占据的比例逐年增加，对于炼油厂来说，做好加氢裂化装置降耗和节能，促进对重油的深入加工，提高轻质油收率，成为了提升企业经济效益的关键。并且伴随加氢裂化技术的不断发展，其应用领域范围也在扩大，市场前景巨大。

1.2 适应市场发展的必要举措

目前世界化工业已经开始将重心从脱炭转向加氢，炼油厂的生产模式也发生了变化，当前高液收和深度转化成为了化工行业的努力方向，追求产品生产流程的高效、迅速，追求生产产品的高质量和高附加值。我国作为石油消耗大国，为缓解资源矛盾，必须大力开发新能源，当前由于芳烃和乙烯的需求增大，导致化工原料供应短缺，供需矛盾加大，加氢裂化技术对解决这一矛盾具有重要作用，所以做好加氢裂化装置降耗和节能意义重大[2]。

2 影响加氢裂化装置能耗的主要因素

2.1 加氢裂化装置安全工艺和运行环境

安装工艺是影响能耗的一方面因素，加氢裂化装置结构复杂，涉及到较多的感应器件，与前期延迟焦化、蜡油加氢和后期的轻烃加工、连续重整等环节密切相关。此外，加氢裂化装置运行在高温高压环境下，在原材料经过催化剂反应后，出现温度、压力、氢油比重等条件变化，这些都影响着加氢裂化装置的能源消耗[3]。

2.2 装置运行所需的原料

原料对加氢裂化装置运行结果有较大的影响，加氢裂化装置的原料较为灵活，催化重整原料、蒸汽裂解制乙烯原料等，但是随着市场发展，原料的重质化和劣质化日趋严重，在原料性质产品质量变化下，加氢裂化装置能耗也在不断提升。

2.3 操作方式

加氢裂化装置当前主要的工艺技术有三种，一是单段法工艺，只有一个反应器或者是复数但是并联使用，一次通过，反应稳定，工艺简单，但是汽油收率低。二是两段法工艺，拥有两级反应器，分别对原料进行精制和裂化反应，两段循环，液化产率高、质量好，但是相对复杂。三是串联法工艺，或者成为单段串联法，结合了之前两种方法的优势，可以最大限度提升产油率，但是航煤收率偏低。三种工艺对装置能耗有直接影响。

3 加氢裂化装置降耗和节能措施

通过对本次加氢裂化装置实验体的历史数据分析，可知，加氢裂化装置在电能消耗方面占据总能耗的46%，将近一半，对燃气的消耗占据了30%左右，蒸汽消耗占据比例为16%，其他方面能源损耗占有8%。通过数据分析可知，降低电能、燃气和蒸汽能耗是节能减排的重要途径[4]。

3.1 电能

首先，加氢裂化装置的运行效率与机泵关系密切，整个机泵组的负荷率较标准水平低，出现用大力气拿轻物体的情况，造成动能溢出。机泵的扬程过高也是造成动力损耗的原因之一，在装置实际运行中需要针对性进行排查，确定电能损耗部位，进行功率和参数调整，确保机泵在合理区间运行，提高转换效率，降低电能损耗。其次，充分利用装置产生的热能，将热量给予重沸器和换热器，降低稳定塔能量消耗，从而整体降低电能消耗，还可以简化多余部件余量进行节能，例如对机泵扇叶进行余量切割，保障在运转正常的情况下，节省电能。此外，对耗电设备进行定期维护巡检，排查故障隐患，保障设备健康良好运行，也能使电能不产生额外损耗，在环境温度降低时，可以适当减少冷却机，节省电能。

3.2 燃气

燃气的消耗主要来源于加热炉，①提高原料进炉前的温度，这样在炉内反应过程中的负荷会明显降低，然后根据炉内能量输出情况，适当控制入口温度和原料用量，在正常运转的同时降低对燃气的能耗;②对加热炉参数进行优化调整，利用加氢裂化的放热反应，提高被加热物料的内部温度，降低反应炉的燃气消耗，并且还能通过高压空冷温度的降低，节省冷氢的使用，进而降低循环压缩机的负荷;③优化氢油比，氢油比影响着整个反应过程和催化剂寿命，氢油比过高将导致操作成本上升，具体参数根据设备运转情况进行调整，主要是将氢油比进行卡边操作，一方面降低循环氢压缩机负荷，减少转速。另一方面减少循环氢量的混氢油流量，减少燃气消耗;④调整尾油柴油分割点，本文实验对象装置是柴油和尾油生产线合并，并以乙烯为原料，因此可以在分馏塔气液平衡的条件下，不详细确定分割点，有效降低分馏塔进料负荷，从而节能降耗。

3.3 蒸汽

蒸汽能源主要是驱动压缩机，首先可以通过控制氢油比来调节压缩机转速，降低对蒸汽的消耗，其次可以通过对稳定塔重沸器进行升温，优化反应转化效率，保证尾油满足需求的同时，提供更多的热量，从而节省了这方面的蒸汽消耗。最后还可以充分利用环境节能，在天气高温清热下，可以暂停或降低高压蒸汽设备进行节能。

3.4 其他

能源消耗除了上述能源消耗“大户”外，在工业水和设备运行加工过程中出现的损耗也不少，在工业水方面可以通过优化工艺操作，保障设备运行稳定的同时，关闭和停用备用机组冷却水，降低工业水的消耗。在减少加工损耗上，可以对操作系统进行优化，调整气动阀门参数，实现单独冲洗或强化冲洗，还能在作业过程中减少冲洗油污量排放。

4 结论

通过对实验装置两个生产周期的数据监控，得知在实施控制氢油比、优化设备操作参数和提升进料温度等措施后，能源损耗明显降低，由能耗的26.95kg/t，降低至24.65kg/t，达到了预期目标。下一步将对实验装置进行深入研究，优化操作系统参数，检修设备设施等方面降低各方面能源损耗，同时还要充分利用环境优势，节省加热和降温能耗。

参考文献：

[1]魏俊邦.浅谈石油化工加氢裂化装置的能耗分析及节能[J].石化技术，2019（9）：10-10.

[2]王东锋.某炼厂蜡油加氢裂化装置能耗分析及节能措施[J].化工技术与开发，2017，046（008）：76-78.

[3]王彤.加氢裂化装置节能优化[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015.

[4]曲传艺，王天生.1.6Mt/a加氢裂化装置节能降耗运行分析[J].炼油技术与工程，2015，45（10）：58-61.

作者简介：

徐娜（1989- ），女，安徽蚌埠人，本科，助理工程师，化学工程与工艺专业，现就职于宁波中金石化有限公司。

罗建（1992- ），男，湖南岳阳人，大专，炼油技术专业，助理工程师，曾参与高压加氢装置的开停车和生产操作，现就职于盛虹炼化（连云港）有限公司。