孟慶社

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)能源的需求已經(jīng)變得越來(lái)越急迫，而加氫改質(zhì)裝置作為煉油的關(guān)鍵裝置之一，已經(jīng)引起人們?cè)絹?lái)越高的重視。本文介紹了柴油加氫改質(zhì)裝置，對(duì)柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行了分析，闡述了裝置節(jié)能降耗的對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】柴油；裝置；加氫改質(zhì)；節(jié)能降耗；對(duì)策

1.柴油加氫改質(zhì)裝置的介紹

一般來(lái)講，煉油廠使用柴油加氫改質(zhì)技術(shù)，它的最終目的是為了提升劣質(zhì)的二次柴油的質(zhì)量即在降低催化劑裂化柴油中的硫、氮等等雜質(zhì)以及改善油品顏色的同時(shí)，又能夠在很大程度上使得柴油中的十六烷值大大增加?？v觀我國(guó)的日常使用的柴油加氫裝置，其工藝流程主要包括以下三項(xiàng)：加氫改質(zhì)工序、分餾以及煤油加氫補(bǔ)充精制等。在常規(guī)的加氫改質(zhì)裝置中，主要的化學(xué)反應(yīng)有以下幾種：①脫硫反應(yīng)，其原理是在加氫精制條件下將石油餾分當(dāng)中的含硫污物予以氫化分解，最終是其中的硫雜質(zhì)成功脫離掉。②脫氮反應(yīng)。原理和脫硫相似，想石油餾分中的氮雜質(zhì)分離。③烴類(lèi)的加氫反應(yīng)。④含氧化合物的氫解反應(yīng)。⑤脫金屬反應(yīng)。

2.柴油加氫改質(zhì)裝置節(jié)能降耗技術(shù)分析

2.1反應(yīng)壓力對(duì)裝置加氫的影響

按照以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，反應(yīng)壓力對(duì)于加氫的影響主要通過(guò)系統(tǒng)中的氫分壓來(lái)體現(xiàn)其作用。這種系統(tǒng)中的氫分壓的影響因素主要包括操作壓力、循環(huán)氫純度和原料的氣化率等等一系列因素。加氫裂化在實(shí)質(zhì)上其實(shí)就是分子數(shù)減少的反應(yīng)，一旦增大壓力，會(huì)有利于裝置的加氫裂化，尤其有利于這些受到熱力學(xué)平衡限制的芳烴的加氫反應(yīng)。無(wú)論是對(duì)于氣相還是對(duì)于企業(yè)混相的加氫反應(yīng)，其受壓力影響的效果是非常明顯的。鑒于循環(huán)芳香烴和有機(jī)氮化物的含量隨著原料的干點(diǎn)變化而改變，一般干點(diǎn)越高，其含量也會(huì)增加，而且二者的結(jié)構(gòu)也不一樣，這樣它們?cè)诙渭庸ど捎推分械暮勘仍谥别s原料要高的多，最終如果要維持一定的轉(zhuǎn)化濃度的話，就一定要提高氫分壓。

2.2優(yōu)化低分氣脫硫塔進(jìn)料

對(duì)于那些脫硫化氫塔在實(shí)際操作起來(lái)比較困難的問(wèn)題，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化來(lái)進(jìn)行節(jié)能?？尚略黾訋着_(tái)串聯(lián)浮頭式換熱器，或利用分餾塔底后的幾臺(tái)水冷換熱器，從而使得硫化氫塔進(jìn)料走管程，而分餾塔地的那些柴油則走殼程。通過(guò)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在增加換熱器之后，該脫硫化氫塔操作起來(lái)也更容易得多，并且各項(xiàng)參數(shù)都向設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)靠攏，此時(shí)還可以形成穩(wěn)定的氣流，最終硫化氫和干氣的清除率大大增加。

2.3脫丁烷塔頂氣的回收利用

裝置分餾系統(tǒng)采用脫丁烷塔、分餾塔和石腦油分餾塔流程，脫丁烷塔頂氣送至焦化裝置回收利用，塔頂壓力控制在1.0MPa左右。在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，脫丁烷塔在1.0MPa的壓力下，脫除硫化氫的效果不是很理想，輕石腦油的腐蝕經(jīng)常不合格，但由于后路裝置的操作要求，壓力沒(méi)辦法進(jìn)行調(diào)整，所以造成了裝置產(chǎn)出的石腦油必須在進(jìn)行進(jìn)一步加工才能成為合格產(chǎn)品。

2.4低分氣的回收處理

在原設(shè)計(jì)中的低分氣既可以送往PSA進(jìn)行提純，也可以并入裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，但考慮到裝置的平穩(wěn)操作和節(jié)能降耗，低分氣并入了裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，在上面的優(yōu)化中已經(jīng)提到了將脫丁烷塔頂氣并入低分氣流程，初步估計(jì)脫丁烷塔頂氣的產(chǎn)量為800-1000Nm3/h，低分氣產(chǎn)量約為2000Nm3/h，這樣將近3000Nm3/h的低分氣完全可以保證裝置內(nèi)的自產(chǎn)自用。這對(duì)于小煉廠或公用工程規(guī)模較小的煉廠來(lái)說(shuō)，可以大大的減少燃料氣管網(wǎng)的波動(dòng)而帶來(lái)的裝置不平穩(wěn)。

3.影響裝置加氫過(guò)程的因素

影響石油餾分加氫過(guò)程的主要有反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、原料的性質(zhì)和催化劑等幾方面因素。

反應(yīng)壓力：反應(yīng)壓力的影響是通過(guò)氫分壓來(lái)體現(xiàn)的。系統(tǒng)中的氫分壓決定于操作壓力、氫油比、循環(huán)氫純度以及原料的汽化率。對(duì)于含硫化合物的加氫脫硫和烯烴的加氫飽和反應(yīng)在壓力不太高時(shí)就有較高的平衡轉(zhuǎn)化率。

反應(yīng)溫度：提高反應(yīng)溫度會(huì)使加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)速度加快。由于加氫裂化的活化能較高（125-210千焦/摩爾），因此，這個(gè)反應(yīng)的速度提高得快一些。但必須根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求等條件來(lái)選擇適宜的反應(yīng)溫度。

空速和氫油比：空速反映了裝置的處理能力，工業(yè)上希望采用較高的空速，但是空速受到反應(yīng)速度的制約，根據(jù)催化劑的活性，原料性質(zhì)和反應(yīng)深度不同，空速在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，從0.5-1.0時(shí)，重質(zhì)油料和二次加工中得到的油料在加氫處理時(shí)要采用較低的空速。在加氫精制過(guò)程在給定的溫度下降低空速，烯烴飽和率、脫硫和脫氮率都會(huì)有所提高。

4.裝置節(jié)能降耗對(duì)策

4.1優(yōu)化低分氣脫硫塔進(jìn)料

對(duì)于那些脫硫化氫塔在實(shí)際操作起來(lái)比較困難的問(wèn)題，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化來(lái)進(jìn)行節(jié)能。筆者認(rèn)為，可以新增加幾臺(tái)串聯(lián)浮頭式換熱器，或利用分餾塔底后的幾臺(tái)水冷換熱器，從而使得硫化氫塔進(jìn)料走管程，而分餾塔地的那些柴油則走殼程。通過(guò)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在增加換熱器之后，該脫硫化氫塔操作起來(lái)也更容易得多，并且各項(xiàng)參數(shù)都向設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)靠攏，此時(shí)還可以形成穩(wěn)定的氣流，最終硫化氫和干氣的清除率大大增加。

4.2脫丁烷塔頂氣的回收利用

裝置分餾系統(tǒng)采用脫丁烷塔、分餾塔和石腦油分餾塔流程，脫丁烷塔頂氣送至焦化裝置回收利用，塔頂壓力控制在1.0MPa左右。在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，脫丁烷塔在1.0MPa的壓力下，脫除硫化氫的效果不是很理想，輕石腦油的腐蝕經(jīng)常不合格，但由于后路裝置的操作要求，壓力沒(méi)辦法進(jìn)行調(diào)整，所以造成了裝置產(chǎn)出的石腦油必須在進(jìn)行進(jìn)一步加工才能成為合格產(chǎn)品。為了解決這一問(wèn)題，可以考慮將脫丁烷塔頂氣送至本裝置的低分氣脫硫裝置，將低分氣脫硫系統(tǒng)壓力向下調(diào)整，將脫丁烷塔頂氣脫硫后并入裝置內(nèi)部的燃料氣管網(wǎng)。這樣既可以解決脫丁烷塔頂?shù)膲毫?wèn)題，又可以節(jié)省大量的燃料氣。

4.3低分氣的回收處理

在原設(shè)計(jì)中的低分氣既可以送往PSA進(jìn)行提純，也可以并入裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，但考慮到裝置的平穩(wěn)操作和節(jié)能降耗，低分氣并入了裝置內(nèi)的燃料氣管網(wǎng)，在上面的優(yōu)化中已經(jīng)提到了將脫丁烷塔頂氣并入低分氣流程，初步估計(jì)脫丁烷塔頂氣的產(chǎn)量為800-1000Nm3/h，低分氣產(chǎn)量約為2000Nm3/h，這樣將近3000Nm3/h的低分氣完全可以保證裝置內(nèi)的自產(chǎn)自用。

4.4鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的變頻改造

從柴油加氫裝置的正常工作情況來(lái)看，在進(jìn)行正常操作的時(shí)候，柴油加氫裝置加熱爐當(dāng)中熱負(fù)荷是比較低的，因而在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和改進(jìn)的時(shí)候就可以從這個(gè)方面來(lái)著手。在對(duì)煙氣余熱部分的回收系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要充分考慮到開(kāi)工的需求，為了更好的節(jié)能降耗，就可以將鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)用其中?？梢猿浞掷米冾l技術(shù)，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的綜合使用，不僅能夠提高其燃燒率，同時(shí)還能夠降低能耗。

4.5壓縮機(jī)增設(shè)氣量無(wú)極調(diào)節(jié)系統(tǒng)

壓縮機(jī)主要是一種流體機(jī)械，可以說(shuō)是通過(guò)將低壓氣體提升為高壓氣體而進(jìn)行工作的。從柴油加氫裝置的壓縮機(jī)情況來(lái)看，主要是采用了一種對(duì)稱(chēng)性平衡型同時(shí)又是一種往復(fù)式的壓縮機(jī)，這種兩級(jí)壓縮存在一定的缺陷。在對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)候，就可以使用氣量無(wú)極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥，從而能夠改變多余氫氣的回路和走向，以此來(lái)降低其工作的電耗。

4.6蒸汽用量的優(yōu)化措施

蒸汽用量的調(diào)節(jié)和優(yōu)化可以通過(guò)多種操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如針對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)而言，就可以通過(guò)降低其轉(zhuǎn)速的方式來(lái)節(jié)省蒸汽。從具體的實(shí)踐和改善過(guò)程來(lái)看，當(dāng)其轉(zhuǎn)速下降100r/min的時(shí)候，就可以降低4t/h的蒸汽量。從這個(gè)降低數(shù)量來(lái)看，這個(gè)優(yōu)化方案還是比較可行的。針對(duì)提塔蒸汽可通過(guò)對(duì)于其消耗能量頻率的降低來(lái)達(dá)成蒸汽量下降的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李高峰，劉帥.柴油加氫裝置節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].石油煉制與化工，2010（12）.

[2]李淑娟.柴油加氫改質(zhì)裝置產(chǎn)率和能耗優(yōu)化模型研究[D].大慶石油學(xué)院，2009，2.