郭強(qiáng) 劉鐵斌 韓坤鵬

摘 ? ? ?要：加氫裝置能耗是各煉油企業(yè)的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，節(jié)能降耗是降低企業(yè)經(jīng)營成本的重要途徑。對渣油加氫裝置開工后能耗特點(diǎn)進(jìn)行了分析，通過執(zhí)行加氫渣油熱直供料方案，停用加氫渣油空冷全部電機(jī)，節(jié)省電能;制定加熱爐余熱回收調(diào)整方案，將加熱爐效率提高至93.0%;優(yōu)化換熱流程，提升原料油預(yù)熱溫度，降低燃料氣消耗;增大排放廢氫量，調(diào)整循環(huán)氣量和循環(huán)機(jī)負(fù)荷，降低中壓蒸汽用量等，有效地降低了裝置能耗，實(shí)際能耗比設(shè)計(jì)能耗降低5%～10%。

關(guān) ?鍵 ?詞：渣油加氫;能耗;節(jié)能;優(yōu)化

中圖分類號：TE 624. 4+31 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B ? ? ? 文章編號：1671-0460（2020）02-0493-04

Abstract： Energy consumption of hydrogenation unit is an important economic index of refineries， and energy saving is an important way to reduce operating costs of enterprises. In this paper， the characteristics of energy consumption after the start-up of residue hydrodesulphurization （RDS） unit were analyzed. By implementing the scheme of direct thermal feeding of the hydrogenated residue， all the air cooler motors were stopped to save electricity. The adjustment plan for waste heat recovery of heating furnace was formulated to raise the efficiency of heating furnace to 93.0%. Optimizing the heat transfer process improved the preheating temperature of raw oil and reduced fuel consumption. By increasing the amount of discharged hydrogen， adjusting the circulating gas flow rate and the load of the recycle gas compressor， and reducing the medium pressure steam consumption， the energy consumption of the unit was effectively reduced， and the actual energy consumption was reduced by 5%～10% compared with the design energy consumption.

Key words：RDS; energy consumption; energy saving; optimization

400萬t/a渣油加氫脫硫裝置采用CLG公司的固定床渣油加氫脫硫工藝技術(shù)，于2017年8月開工投產(chǎn)，2019年2月底開始單系列停工換劑。渣油加氫裝置是以常減壓裝置生產(chǎn)的重蠟油和常、減渣油為原料，通過加氫反應(yīng)，脫除金屬、硫、氮等雜質(zhì)，降低殘?zhí)恐?，為后續(xù)的催化裂化、汽柴油改質(zhì)等裝置提供原料，是全廠重油平衡的重要裝置。作為公司能耗大戶，渣油加氫裝置能耗控制水平直接影響公司經(jīng)濟(jì)效益。因此，自裝置開工后就認(rèn)真分析裝置能耗特點(diǎn)和管理技術(shù)方面存在的問題，實(shí)施多項(xiàng)節(jié)能降耗措施，不斷降低裝置綜合能耗。

1 ?裝置能耗分析

渣油加氫反應(yīng)的主要工藝過程有催化加氫反應(yīng)、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、氣油水分離和產(chǎn)品分餾等，氫氣和原料油的升壓、升溫消耗大量的動(dòng)力和燃料氣，是煉油廠能耗較高的裝置之一[1]。

1.1 ?裝置能耗情況

本裝置自開工后，由于電量統(tǒng)計(jì)存在問題，裝置能耗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，不能反映裝置真實(shí)能耗。本文選取2018年01月-2019年02月能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，裝置綜合能耗趨勢如圖1所示。

從圖1可以看出，裝置節(jié)能降耗措施效果比較明顯，實(shí)際能耗與設(shè)計(jì)能耗22.44 kg Eo/t相比，總體趨勢是逐漸降低。開工運(yùn)行正常后，主要采取的節(jié)能措施有：

（1）通過與上游裝置熱聯(lián)合，提高熱油直供料流量，提高裝置原料油的進(jìn)料溫度，降低反應(yīng)加熱爐負(fù)荷，減少燃料氣消耗;

（2）聯(lián)系下游催化裂化裝置，投用熱出料，控制加氫渣油出裝置溫度155～180 ℃，產(chǎn)品渣油空冷電機(jī)全部停用，節(jié)省電能;

（3）聯(lián)系調(diào)度和硫磺回收裝置，提高了凈化水的用量，減少了除氧水用量，進(jìn)一步降低生產(chǎn)水的消耗;

（4）運(yùn)行配有賀爾碧格無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的新氫機(jī)A機(jī)，在保證反應(yīng)系統(tǒng)壓力的情況下，能隨耗氫量變化及時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)負(fù)荷，從而降低電耗;

（5）提高排放廢氫量，調(diào)整循環(huán)氣量和循環(huán)機(jī)負(fù)荷，適當(dāng)降低中壓蒸汽的消耗;

（6）對低壓蒸汽伴熱情況進(jìn)行了全面檢查，重點(diǎn)處理“跑冒滴漏”的情況，清理蒸汽疏水器;根據(jù)伴熱和保溫情況，適當(dāng)降低低壓蒸汽用量。

1.2 ?能耗組成分析

在開工運(yùn)行250 d時(shí)，進(jìn)行了裝置85%（425 t/h）負(fù)荷標(biāo)定工作。加工的物料來自罐區(qū)和常減壓裝置、焦化裝置直供料，操作平穩(wěn)，無異常情況。2018年04月24日全天的標(biāo)定數(shù)據(jù)如表1所示，標(biāo)定能耗為19.38 kg Eo/t。

由表1可知，中壓蒸汽、電耗和燃料氣在綜合能耗中所占比例較高，中壓蒸汽占43.63%、電耗占43.55%、燃料氣占26.13%。裝置節(jié)能項(xiàng)為：自產(chǎn)的低低壓蒸汽，汽輪機(jī)回收和伴熱回收的凝結(jié)水。因此，裝置節(jié)能降耗應(yīng)重點(diǎn)降低蒸汽、電、燃料氣等消耗，適當(dāng)提高低低壓蒸汽產(chǎn)量和汽輪機(jī)回收的凝結(jié)水量。

2 ?節(jié)能降耗措施

2.1 ?降低蒸汽消耗

2.1.1 ?降低3.8 MPa中壓蒸汽消耗

本裝置3.8 MPa中壓蒸汽作為循環(huán)氫壓縮機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)蒸汽和汽提塔的汽提蒸汽。降低裝置中壓蒸汽消耗，主要方法是適當(dāng)降低循環(huán)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷、轉(zhuǎn)速。

（1）根據(jù)防喘振控制邏輯，在保證喘振點(diǎn)偏離喘振區(qū)域的前提下，適當(dāng)提高循環(huán)氣純度、增大廢氫排放量等，提高循環(huán)氣純度，適當(dāng)降低循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)速，中壓蒸汽用量降低;

（2）本裝置循環(huán)機(jī)是凝汽式壓縮機(jī)，適當(dāng)調(diào)整汽輪機(jī)的冷凝冷卻回收系統(tǒng)、冷凝冷卻系統(tǒng)的真空度、汽輪機(jī)配套空冷運(yùn)行等，保證循環(huán)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，有利于降低中壓蒸汽消耗;

（3）中壓蒸汽設(shè)計(jì)壓力3.5～4.0 MPa，溫度380～440 ℃，保證中壓蒸汽溫度、壓力較高，汽輪機(jī)單位蒸汽做功增大，中壓蒸汽消耗降低。

此外，可以根據(jù)裝置加工負(fù)荷變化，適當(dāng)調(diào)整汽提塔的汽提蒸汽量。

2.1.2 ?降低1.0 MPa低壓蒸汽消耗

本裝置1.0 MPa低壓蒸汽主要作為汽輪機(jī)抽汽系統(tǒng)、輔助密封蒸汽系統(tǒng)和儀表伴熱、工藝管線伴熱[2]。通過對儀表伴熱、工藝管線情況分析，并根據(jù)氣候氣溫變化，對低壓蒸汽伴熱情況進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)處理跑冒滴漏的情況，及時(shí)清理蒸汽疏水器。根據(jù)伴熱和保溫情況，適當(dāng)降低低壓蒸汽的用量。保證汽輪機(jī)抽汽系統(tǒng)負(fù)壓正常、輔助密封蒸汽系統(tǒng)密封良好的情況下，適當(dāng)調(diào)整低壓蒸汽用量。

2.1.3 ?提高0.4 MPa低低壓蒸汽產(chǎn)量

0.4 MPa低低壓蒸汽為本裝置三臺蒸汽發(fā)生器自產(chǎn)蒸汽，分別送至低低壓蒸汽管網(wǎng)和作為分餾塔汽提蒸汽。開工初期，反應(yīng)器床層溫度較低，熱高分氣溫度也較低，裝置產(chǎn)汽量較少。隨著裝置運(yùn)行，反應(yīng)溫度逐漸提高，加氫反應(yīng)速度加快，熱高分氣、加氫渣油溫度升高，產(chǎn)汽量增大。低低壓蒸汽控制指標(biāo)0.4～0.6 MPa，在保證蒸汽質(zhì)量合格，降低發(fā)汽壓力，可以提高蒸汽產(chǎn)量。此外，可以根據(jù)裝置加工負(fù)荷變化，適當(dāng)調(diào)整分餾塔的汽提蒸汽用量。

2.2 ?降低動(dòng)設(shè)備電耗

本裝置主要?jiǎng)釉O(shè)備有機(jī)泵、空冷電機(jī)、新氫壓縮機(jī)等，節(jié)電重點(diǎn)是保證動(dòng)設(shè)備高效運(yùn)行。此外，投用富胺液力透平，也有利于裝置節(jié)電。

2.2.1 ?新氫壓縮機(jī)節(jié)電措施

新氫壓縮機(jī)是裝置內(nèi)最大的耗電動(dòng)設(shè)備（額定功率8800 kW）。由于云南石化公司原油性質(zhì)變化較快，不定期切換原油，原料油性質(zhì)變化后，加氫反應(yīng)耗氫量波動(dòng)較大，需要及時(shí)調(diào)整新氫壓縮機(jī)負(fù)荷。為了降低電耗，投用新氫機(jī)A機(jī)配套的賀爾碧格無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（HydroCOM），它能夠?qū)崿F(xiàn)0%～100%手動(dòng)和自動(dòng)無級調(diào)節(jié)，可以根據(jù)裝置氫耗變化，及時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)負(fù)荷。通過對比A、B新氫機(jī)電量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)投用無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，每小時(shí)可以節(jié)省約160～200 kW電量。

2.2.2 ?投用液力透平節(jié)電

本裝置循環(huán)氫脫硫塔壓力15.5 MPa，單系列貧胺液進(jìn)料流量為200 t/h。貧胺液泵設(shè)置液力透平，能夠回收富胺液中的壓力能，輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)泵，有利于裝置節(jié)電。投用液力透平前，高壓貧胺液泵電機(jī)電流約為104 A，透平投用后電流降低至80 A。根據(jù)機(jī)泵能耗計(jì)算，兩臺液力透平同時(shí)投用，每小時(shí)節(jié)省約485 kW電量。

2.2.3 ?調(diào)整空冷電機(jī)負(fù)荷和運(yùn)行臺數(shù)

根據(jù)環(huán)境溫度變化和保證空冷冷后溫度，適時(shí)調(diào)整變頻和停用過剩電機(jī)。尤其是熱高分氣空冷和汽輪機(jī)空冷，根據(jù)天氣變化，精細(xì)調(diào)整，有利于裝置節(jié)能降耗。根據(jù)熱出料原則，加氫渣油空冷冷后溫度已滿足下游催化裂化裝置進(jìn)料溫度（155～180 ℃），加氫渣油空冷電機(jī)全部停用，每小時(shí)節(jié)省約148 kW電量。

2.3 ?降低燃料氣消耗

本裝置燃料氣消耗主要用于I、II系列反應(yīng)加熱爐燃料氣、分餾加熱爐燃料氣以及密封沖洗油罐補(bǔ)壓。正常生產(chǎn)，密封沖洗油罐壓力較穩(wěn)定，補(bǔ)壓消耗很少。降低裝置燃料氣消耗，主要措施有：（1）提高加熱爐入口溫度，降低加熱爐負(fù)荷。為確保緊急狀態(tài)能快速降低反應(yīng)器入口溫度，反應(yīng)加熱爐出入口溫差一般控制在10～20 ℃。（2）降低爐子過?？諝庀禂?shù)，提高爐子熱效率。在正常生產(chǎn)中，爐子過?？諝庀禂?shù)直接關(guān)系著爐子燃料氣用量和加熱爐效率，對裝置能耗的影響非常大[3，4]。調(diào)整好余熱回收系統(tǒng)，平穩(wěn)加熱爐操作，根據(jù)加熱爐控制方案，將煙氣O2含量控制在2.0%，CO含量控制小于50 ppm，排煙溫度控制在123 ℃，加熱爐效率可以提高至93.0%。

2.4 ?降低除氧水消耗

本裝置除氧水主要用于蒸汽發(fā)生器發(fā)汽用水和高壓空冷注水。汽包發(fā)汽量、發(fā)汽壓力對除氧水用量影響很大，保證汽包平穩(wěn)操作，能夠適當(dāng)降低除氧水消耗。正常生產(chǎn)中，裝置高壓空冷注水用量30～34 t/h，注水設(shè)計(jì)用水包括凈化水、除氧水、凝結(jié)回收水等，可以適當(dāng)提高凈化水量，降低除氧水用量，優(yōu)化能耗組成。

2.5 ?對換熱流程優(yōu)化

隨著裝置運(yùn)行，受換熱設(shè)備結(jié)垢、原料油過濾器熱損失大等影響，設(shè)備換熱效率下降，反應(yīng)生成油換熱后進(jìn)入熱高分的溫度偏高[5]。此外，原料油升溫不夠，反應(yīng)加熱爐負(fù)荷升高，燃料氣消耗增大。經(jīng)過核算，提高原料油與產(chǎn)品渣油換熱器E-0102、E-0103負(fù)荷，提高反應(yīng)流出物與原料油換熱器E-0104負(fù)荷，既提高反應(yīng)爐入口溫度，又能適當(dāng)降低熱高分入口溫度，有利于熱高分油氣分離和回收部分反應(yīng)流出物高位熱能，提高原料油預(yù)熱溫度，逐漸降低電量和燃料氣消耗。

裝置外供能量由加氫渣油、柴油、粗石腦油、穩(wěn)定石腦油、凝結(jié)水及低低壓蒸汽等組成。生產(chǎn)調(diào)度平衡，將加氫產(chǎn)品改為熱直供料，不僅降低了本裝置空冷電耗，還降低了下游裝置原料升溫所需能耗。因此，提高加氫產(chǎn)品熱直供量，有利于裝置節(jié)能降耗。

3 ?能耗影響因素

影響裝置能耗主要因素有工藝參數(shù)、裝置處理量、進(jìn)料油性質(zhì)和環(huán)境溫度等。

3.1 ?工藝參數(shù)對能耗的影響

加氫反應(yīng)工藝參數(shù)包括反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、氫耗、氣油比等，工藝參數(shù)調(diào)整直接影響著催化劑活性和穩(wěn)定性、加氫產(chǎn)品質(zhì)量[6]。

加氫反應(yīng)壓力越高，越容易抑制生焦反應(yīng)速度，使裝置運(yùn)行周期延長。但在裝置運(yùn)行期間，一般要求反應(yīng)壓力保持穩(wěn)定。提高反應(yīng)溫度，可以使加氫反應(yīng)速度加快，催化劑活性損失得到補(bǔ)償，保證加氫產(chǎn)品質(zhì)量合格。但提高反應(yīng)溫度后，一方面需要提高加熱爐負(fù)荷，燃料氣消耗增加;另一方面，反應(yīng)催化劑床層溫度升高后，裝置氫耗上升，對應(yīng)新氫壓縮機(jī)負(fù)荷升高，電量消耗增大，裝置綜合能耗上升。

氣油比較高時(shí)，循環(huán)氣流量也較高，有利于抑制催化劑結(jié)焦。因此，在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，應(yīng)使循環(huán)氣流量保持在允許的最高值上。但隨氣油比的提高，催化劑床層的壓降會增大，要提高循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以保證循環(huán)氣流量穩(wěn)定，中壓蒸汽、低壓蒸汽等耗量增加，裝置能耗隨之增加。

3.2 ?裝置處理量對能耗的影響

標(biāo)定期間，對裝置處理量進(jìn)行了調(diào)整，由75%負(fù)荷提至最高的85%負(fù)荷，然后恢復(fù)到正常加工水平，處理量與能耗對比關(guān)系如表2。

由表2可知，04月24日裝置處理量最大，綜合能耗也最低。裝置處理量和綜合能耗存在鮮明的對比關(guān)系，裝置處理量越高，綜合能耗越低。因此，在保證生產(chǎn)物料平衡的前提下，適當(dāng)提高裝置處理量可以降低裝置綜合能耗。

3.3 ?進(jìn)料油性質(zhì)對能耗的影響

本裝置進(jìn)料油由減壓渣油、減壓重蠟油、常壓渣油、焦化蠟油組成。尤其是當(dāng)切換不同來源的原油，裝置原料油性質(zhì)變化很大，需要裝置提前調(diào)整工藝參數(shù)，適應(yīng)處理新的原油調(diào)配。一般來說，隨著原料油性質(zhì)變重，裝置氫耗增加，對應(yīng)會適當(dāng)提高反應(yīng)床層溫度，裝置綜合能耗隨之增加[7]。

3.4 ?環(huán)境溫度對能耗的影響

環(huán)境溫度主要對裝置空冷負(fù)荷、伴熱蒸汽用量、凝結(jié)水回收等有影響。根據(jù)能耗統(tǒng)計(jì)，夜間較白天溫度低，空冷負(fù)荷降低，耗電量明顯下降，相對能耗也較低。針對氣溫變化情況，裝置采取防凍防凝措施，尤其在冬季增加伴熱蒸汽用量，保證儀表、設(shè)備等運(yùn)行正常。

因此，采用優(yōu)化伴熱流程，投用好各蒸汽疏水器，增加保溫層、保護(hù)套等措施，可以減少熱損失、降低裝置能耗。

4 ?結(jié) 論

本裝置自2017年08月開工以來，一直在進(jìn)行較先進(jìn)的節(jié)能措施，裝置能耗逐月平穩(wěn)降低，截至2019年02月單系列停工換劑前，裝置實(shí)際能耗相比設(shè)計(jì)能耗降低5%～10%。裝置節(jié)能降耗應(yīng)持續(xù)開展，在優(yōu)化工藝參數(shù)同時(shí)，可以通過技改技措和裝置大檢修，進(jìn)一步降低裝置綜合能耗。

此外，要培養(yǎng)員工的節(jié)能降耗意識，為全面開展節(jié)能降耗工作奠定良好的思想基礎(chǔ)。關(guān)注細(xì)節(jié)操作，認(rèn)真開展節(jié)能降耗工作，注重同類裝置節(jié)能措施的收集和交流，提高本裝置平穩(wěn)運(yùn)行水平，降低企業(yè)的經(jīng)營成本。

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