韓鵬 張飛（中國(guó)石化天津分公司煉油部）

加氫裂化裝置降耗分析及節(jié)能措施

韓鵬 張飛（中國(guó)石化天津分公司煉油部）

通過(guò)對(duì)天津公司1.8×106t/a加氫裂化裝置第二生產(chǎn)周期的能耗分析，在燃料氣、電能、蒸汽、工業(yè)水等項(xiàng)目采取了節(jié)能降耗措施。裝置在第二運(yùn)行周期的開(kāi)工初期（2014年）能耗較高達(dá)到25.95 kg/t（標(biāo)油），通過(guò)生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)整及采取了節(jié)能降耗措施后，2016年裝置能耗已降至24.03 kg/t（標(biāo)油），達(dá)到了降低裝置能耗的目的，從而對(duì)國(guó)內(nèi)其他加氫裂化裝置提供了節(jié)能經(jīng)驗(yàn)。

加氫裂化；節(jié)能降耗；優(yōu)化

DOI：10.3969/j.issn.2095-1493.2017.07.008

天津煉油乙烯項(xiàng)目的1.8×106t/a加氫裂化裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǎn)尾油方案進(jìn)行生產(chǎn)操作。主要產(chǎn)品輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、加氫裂化尾油，同時(shí)副產(chǎn)液化氣及酸性氣。

該裝置主要由反應(yīng)單元、分餾單元、吸收穩(wěn)定單元、壓縮機(jī)單元、公用工程以及輔助系統(tǒng)等單元組成。其中反應(yīng)單元可以分為原料預(yù)處理系統(tǒng)、原料升壓系統(tǒng)、原料加熱系統(tǒng)，反應(yīng)器分離系統(tǒng)和循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)等。

1 裝置能耗分析

2014年2#加氫裂化裝置能耗中各項(xiàng)單耗及所占比例，見(jiàn)表1。

表1 裝置能耗

2014年裝置全年累計(jì)能耗25.95 kg/t（標(biāo)油），在中國(guó)石化總部的達(dá)標(biāo)排名中處于中部水平（最好水平為17.76 kg/t標(biāo)油）。因?yàn)檠b置很多參數(shù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上存在較大差距，造成了一些工藝、質(zhì)量指標(biāo)過(guò)剩的問(wèn)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(biāo)氣）左右，比設(shè)計(jì)750m3/m3（標(biāo)氣）要高出將近四分之一，裝置產(chǎn)品出裝置溫度過(guò)低等。并且由于部分操作參數(shù)制定不合理、裝置熱量利用率低，導(dǎo)致裝置綜合能耗較高。

針對(duì)裝置能耗較高的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)裝置能耗的分解，尋找影響裝置能耗的原因。通過(guò)對(duì)參數(shù)合理的卡邊和優(yōu)化裝置換熱流程等手段，不但可以降低壓縮機(jī)耗電、耗汽，還可以降低冷換設(shè)備的循環(huán)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%?？梢?jiàn)，降低裝置總能耗的重點(diǎn)在于降低這2項(xiàng)指標(biāo)。

電力消耗占裝置能耗的最大比重，該裝置精制反應(yīng)器設(shè)計(jì)入口壓力16.5MPa，高壓加氫裂化特點(diǎn)決定了需要大量的電力來(lái)提高原料系統(tǒng)、胺液系統(tǒng)、氫氣及循環(huán)系統(tǒng)的壓力，對(duì)于原料系統(tǒng)包括反應(yīng)進(jìn)料泵、注水泵等大型機(jī)泵，氫氣系統(tǒng)包括新氫壓縮機(jī)大型機(jī)組。原料系統(tǒng)反應(yīng)進(jìn)料泵設(shè)置液力透平來(lái)回收能量，從而降低電耗，新氫機(jī)設(shè)置無(wú)極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(tái)加熱爐提供燃料，燃料氣的單耗能指標(biāo)可以通過(guò)增加熱進(jìn)料比例、提高原料溫度、提高原料換熱終溫，優(yōu)化加熱爐操作、提高加熱爐熱效率等措施來(lái)降低。

圖1 2#加氫裂化裝置反應(yīng)部分換熱流程

2.1.1 提高進(jìn)料溫度

進(jìn)料來(lái)自3#常減壓裝置和罐區(qū)蠟油，提高進(jìn)料溫度，從而降低反應(yīng)加熱爐負(fù)荷。內(nèi)操根據(jù)進(jìn)料溫度，按要求控制反應(yīng)器入口溫度，降低反應(yīng)進(jìn)料加熱爐燃料氣使用量。外操加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視力度，注意相關(guān)設(shè)備的保護(hù)。

2.1.2 調(diào)整操作參數(shù)，降低反應(yīng)加熱爐負(fù)荷

加氫精制、加氫裂化是放熱反應(yīng)[1]，因此利用好反應(yīng)熱不但能夠提高被加熱物料的溫度，降低反應(yīng)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(jiàn)圖1。因此，車(chē)間依靠加氫精制反應(yīng)本身所釋放的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度需求，大大降低精制反應(yīng)器入口溫度，降低了反應(yīng)爐的燃料氣消耗，同時(shí)冷氫的減少也降低了循環(huán)氫壓縮機(jī)的負(fù)荷。

反應(yīng)流出物主要與混氫油和分餾進(jìn)料加熱爐進(jìn)料換熱后進(jìn)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(yīng)爐進(jìn)料換熱器，從而提高反應(yīng)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(shè)計(jì)溫度245℃，車(chē)間控制溫度240± 1℃，并根據(jù)氣溫以及加熱爐的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。

2.1.3 優(yōu)化裝置氫油比，降低循環(huán)氫取熱

氫油比同樣是影響加氫裂化工藝的重要參數(shù)，它影響加氫裂化的反應(yīng)過(guò)程，影響催化劑的壽命，但過(guò)高的氫油比將增加裝置的操作費(fèi)用[2]。裝置氫油比設(shè)計(jì)值為750m3/m3（標(biāo)氣），因此車(chē)間根據(jù)處理量的變化及時(shí)調(diào)整循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，將裝置氫油比控制在750～800m3/m3（標(biāo)氣）。通過(guò)對(duì)精制反應(yīng)器的入口氫油比的卡邊操作，降低循環(huán)氫壓縮機(jī)負(fù)荷，從而降低循環(huán)氫壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少汽輪機(jī)動(dòng)力中壓蒸汽的消耗；通過(guò)循環(huán)氫量的降低減少混氫油的流量，在精制反應(yīng)器入口溫度不變的前提下，降低反應(yīng)爐的負(fù)荷，減少燃料氣消耗。

2.1.4 調(diào)整分餾塔中段回流，優(yōu)化取熱流程

該裝置分餾塔設(shè)計(jì)有2個(gè)中段回流，用來(lái)回收熱量，降低裝置能耗，換熱流程見(jiàn)圖2。通過(guò)調(diào)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(fù)荷[3]。在保證分餾塔回流比滿足塔頂產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將塔內(nèi)熱量平衡到塔中段回流為換熱介質(zhì)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(xiàn)過(guò)度吸收溫度以上1℃左右，這樣不但有利于吸收的進(jìn)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(yīng)加熱爐燃料氣的消耗。

2.1.5 調(diào)整尾油、柴油分割點(diǎn)，降低分餾塔加熱爐負(fù)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(guò)于清晰，在保證整個(gè)分餾塔氣液平衡的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)降低分餾塔進(jìn)料加熱爐的負(fù)荷，節(jié)約燃料氣。

2.1.6 提高加熱爐熱效率

調(diào)整加熱爐的燃燒效果，每天檢查加熱爐火嘴的燃燒狀況，發(fā)現(xiàn)燃燒不好及時(shí)聯(lián)系檢修隊(duì)進(jìn)行清理。同時(shí)，根據(jù)得加熱爐的熱效率及煙氣的各項(xiàng)指標(biāo)，調(diào)節(jié)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(qiáng)變頻空冷、新氫機(jī)及其氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的巡檢，保證其正常運(yùn)行，夜晚溫度較低時(shí)停用部分空冷電動(dòng)機(jī)[4]。

2）對(duì)部分機(jī)泵葉輪進(jìn)行切割。在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)部分機(jī)泵余量較大，因而對(duì)有余量的泵進(jìn)行了葉輪切割，機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，使得泵的電流下降，進(jìn)而達(dá)到節(jié)電的目的[5]。

3）優(yōu)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(wěn)定塔底重沸器、石腦油分餾塔塔底重沸器、高溫?zé)崦剿畵Q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(fù)荷。通過(guò)對(duì)高溫?zé)崦剿娜肟跍囟群土髁?，使熱媒水多取熱，合理利用低溫?zé)?，降低尾油空冷?fù)荷。通過(guò)對(duì)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(fù)荷，減少電耗。

2.3 蒸汽

3.5 MPa蒸汽主要用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)循環(huán)氫壓縮機(jī)。在確保氫油比和循環(huán)氫壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，降低循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可減少3.5MPa蒸汽消耗。

1）氫油比控制在下限操作，調(diào)節(jié)循氫機(jī)轉(zhuǎn)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(wěn)定塔塔底重沸器提供熱量，穩(wěn)定塔塔底有2個(gè)重沸器，另一個(gè)重沸器靠中壓蒸汽提供熱量，因此掌握好反應(yīng)轉(zhuǎn)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(wěn)定塔，這樣就可以停用中壓蒸汽。

2.4 工業(yè)水

1）循環(huán)水在滿足工藝操作參數(shù)及產(chǎn)品出裝置溫度的情況下，關(guān)小水冷器循環(huán)水回水手閥；停用備用機(jī)組、備用機(jī)泵的冷卻水。

2）除鹽水按照加工量的8%控制注水量，根據(jù)加工量的變化及時(shí)督促班組人員調(diào)節(jié)注水量。

2.5 減少加工損失

2#加氫裂化SR-101為原料油自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，反沖洗介質(zhì)為經(jīng)過(guò)過(guò)濾的原料油，沖洗后產(chǎn)生的污油通過(guò)重污油管線送出裝置。過(guò)濾器的操作形式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，兩種情況下都是對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行連續(xù)沖洗，無(wú)法對(duì)單組過(guò)濾器的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行控制，在蒸汽吹掃時(shí)也帶來(lái)不變。為此，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行更改，更改后實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)閥門(mén)單獨(dú)操作，這樣可在壓差高時(shí)針對(duì)個(gè)別壓差高的組進(jìn)行單獨(dú)沖洗或加強(qiáng)沖洗。通過(guò)調(diào)節(jié)每次沖洗的時(shí)間和單組強(qiáng)制沖洗相配合，在保證過(guò)濾器使用效果和不影響進(jìn)料穩(wěn)定的基礎(chǔ)上停用了一組過(guò)濾器，這樣減少了每次沖洗污油量的產(chǎn)生。

裝置其他節(jié)能降耗措施：通過(guò)停用備用冷換設(shè)備、調(diào)節(jié)在用水冷器用水量，減少循環(huán)水消耗；優(yōu)化調(diào)節(jié)汽提塔汽提蒸汽耗量，減少1.0MPa蒸汽消耗等。

3 實(shí)施效果

1）裝置能耗對(duì)比。2016年全年累計(jì)能耗已降至24.03 kg/t（標(biāo)油）。裝置2014—2016年各月的能耗趨勢(shì)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(shì)。2016年6月能耗有所升高，原因?yàn)檠b置處于第二生產(chǎn)周期末期，反應(yīng)系統(tǒng)壓降增大，為維持催化劑運(yùn)行，提高了循氫機(jī)轉(zhuǎn)速，導(dǎo)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(jìn)行了大修，大修開(kāi)工后能耗恢復(fù)至之前能耗水平。

圖3 2014—2016年能耗趨勢(shì)圖

2）各項(xiàng)單耗對(duì)比情況。經(jīng)過(guò)節(jié)能措施，裝置能耗下降，具體各單耗變化見(jiàn)表2。

表2 各單耗情況對(duì)比

由表2可知，電耗降低明顯，由12.56 kg/t（標(biāo)油）降至11.51 kg/t（標(biāo)油）；燃料氣單耗由10.96 kg/t（標(biāo)油）降至10.23 kg/t（標(biāo)油）；裝置循環(huán)水單耗有所增加，原因?yàn)閴嚎s機(jī)設(shè)備故障頻發(fā)，為提高切換壓縮機(jī)的時(shí)間，將裝置操作波動(dòng)降至最低，備用壓縮機(jī)的級(jí)間水冷器循環(huán)水長(zhǎng)期全開(kāi)，此舉導(dǎo)致了循環(huán)水耗量大幅增加；除鹽水單耗增加是壓縮機(jī)填料及氣缸冷卻水采用除鹽水，該冷卻水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞腐蝕現(xiàn)象，為減緩該冷卻水系統(tǒng)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(fèi)。

4 結(jié)論

今后對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)檢修或改項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能工作的新突破。

1）嚴(yán)格控制氫油比，高于指標(biāo)（750～800m3/m3標(biāo)氣）時(shí)，按指標(biāo)要求降低循氫機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到降低3.5MPa蒸汽用量的目的。

2）部分掃線蒸汽（或服務(wù)點(diǎn)）與伴熱蒸汽自同一主管引出，冬季生產(chǎn)時(shí)，這部分掃線蒸汽（或服務(wù)點(diǎn)）需常過(guò)汽以防凍凝，造成了蒸汽大量浪費(fèi)。計(jì)劃將這部分掃線蒸汽（或服務(wù)點(diǎn)）自引出點(diǎn)加裝根部閥，冬季停用，節(jié)省低壓蒸汽用量。

3）夏季生產(chǎn)時(shí)，高壓空冷冷后溫度已達(dá)到62℃，已經(jīng)嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)，裝置迫不得已只能采取降量處理，由于加工量較低，導(dǎo)致能耗較高。已報(bào)項(xiàng)目新增四片空冷，解決高壓空冷負(fù)荷不夠的問(wèn)題，從而確保裝置加工量。

4）為避免壓縮機(jī)填料及氣缸冷卻水系統(tǒng)的堵塞，準(zhǔn)備對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行加入化學(xué)藥劑的辦法，目前正在同行業(yè)進(jìn)行交流，從而降低除鹽水的消耗。

通過(guò)對(duì)天津公司2#加氫裂化裝置能耗進(jìn)行分析，對(duì)占能耗比重較大的單項(xiàng)指標(biāo)：燃料氣、電等項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，并提出了相對(duì)應(yīng)的節(jié)能措施。能耗由2014年的25.95 kg/t（標(biāo)油），降至2016年的24.03 kg/t（標(biāo)油），節(jié)能措施可在全國(guó)同類(lèi)裝置中借鑒實(shí)施。

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

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

[3]孫建懷.加氫裂化裝置技術(shù)問(wèn)答[M].第二版.北京：中國(guó)石化出版社，2014：166.

[4]章湘武，姚志東.空冷器技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)石化出版社，2007：76.

[5]黃希賢，曹占友.泵操作與維修技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)石化出版社，2006：16-26.

（編輯 莊景春）

遼河油田舉辦紀(jì)念6·5世界環(huán)境日咨詢?nèi)栈顒?dòng)

6月5日上午，遼河油田公司在遼河石油廣場(chǎng)舉行紀(jì)念“六·五”世界環(huán)境日咨詢?nèi)栈顒?dòng)。遼河油田公司副總經(jīng)理出席活動(dòng)，并強(qiáng)調(diào)要牢固樹(shù)立“清潔生產(chǎn)”理念，細(xì)致安排當(dāng)前各項(xiàng)安全環(huán)保工作，嚴(yán)格監(jiān)控重點(diǎn)領(lǐng)域和部位，嚴(yán)把材料進(jìn)購(gòu)關(guān)和監(jiān)控關(guān)，推進(jìn)科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)油田清潔和諧穩(wěn)定發(fā)展。

今年6月5日是第46個(gè)世界環(huán)境日，遼河油田公司緊密?chē)j(luò)環(huán)境日的世界主題“人與自然相聯(lián)相生”和中國(guó)主題“綠水青山就是金山銀山”主題，以新環(huán)保法、大氣法、污染防控為重點(diǎn)，在振興、渤海、油氣等10個(gè)片區(qū)廣場(chǎng)，通過(guò)制作展板、懸掛條描、低碳環(huán)保行、少開(kāi)一天車(chē)、播放環(huán)保法等視頦、發(fā)放宜傳單等形式，宣傳環(huán)境保護(hù)典型經(jīng)驗(yàn)、做法，引導(dǎo)員工踐行“人與自然和諧共生”和“綠色發(fā)展”理念，從身邊小事做起，共同履行環(huán)保責(zé)任。

在遼河石油廣場(chǎng)，金海采油廠、振興公司、冷家公司等15家單位制作的30個(gè)室傳展板內(nèi)容豐富，圖片生動(dòng)：發(fā)放2000份宣傳單和100個(gè)環(huán)保袋，向職工群眾宣傳環(huán)保常識(shí)及理念。本次活動(dòng)還開(kāi)展了簽名活動(dòng)，增強(qiáng)環(huán)保管理人員對(duì)環(huán)保工作的責(zé)任感、使命感。

據(jù)了解，近年來(lái)，遼河油田公司牢固樹(shù)立“環(huán)保優(yōu)先”的理念，持續(xù)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)工作，學(xué)習(xí)貫徹新“環(huán)境保護(hù)法”，穩(wěn)步推進(jìn)生產(chǎn)全過(guò)程污染防控，努力實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的和諧相處，連續(xù)多年獲得集團(tuán)公司環(huán)境保護(hù)先進(jìn)單位。

羅福梅

2017-05-10

韓鵬，工程師，2012年畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)（法律專(zhuān)業(yè)），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(qū)天津石化煉油部聯(lián)合六車(chē)間，300271。