王東鋒，黃琬淇，陳振軍，董鵬濤，毛 威，董 標，鐘文彬，王 偉，趙 亮

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

1 裝置概況

某公司加氫裂化裝置采用美國UOP公司的Unicracking加氫裂化工藝技術(shù)，由美國UOP公司提供工藝包。裝置由反應(yīng)、分餾、脫硫和公用工程等組成，采用一段全循環(huán)加氫裂化工藝，以減壓蠟油為原料，主要產(chǎn)品為石腦油、航空煤油、柴油及未轉(zhuǎn)化油。少量的加氫裂化未轉(zhuǎn)化油去重油催化裂化作為原料，冷低分氣脫硫后，去PSA裝置進行氫氣提濃，含硫干氣送至輕烴回收裝置。

在煉油企業(yè)減虧增效的大形勢下，降低氫耗對降低加工成本尤為重要。蠟油加氫處理裝置的氫耗，在加工成本中所占的比例較大，為了降低蠟油加氫處理裝置的氫耗，需要對其影響因素進行分析并提出改進建議，給車間的節(jié)能生產(chǎn)提供參考。

2 氫耗的影響因素

2.1 化學氫耗的影響因素

對2017年裝置的月均氫耗進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，2017年，裝置月均氫耗在8.3～9.35kg·t-1，氫耗為 6.07，與同類型裝置相比，本裝置的氫耗相對較低。裝置的氫氣消耗主要有以下幾方面：反應(yīng)耗氫、溶解損失、機械漏損、排放廢氫。其中反應(yīng)氫耗所占的比例最大，主要受到反應(yīng)溫度、系統(tǒng)壓力、原料油密度和組分的影響。正常狀況下，裝置系統(tǒng)壓力為14.7～14.9MPa，比較穩(wěn)定，不是影響氫耗的因素。

圖1 月均氫耗

2.1.1 原料油密度

反應(yīng)溫度為330℃，系統(tǒng)壓力為14.7～14.9MPa，原料密度不同時的化學氫耗見表1。從表1可以看出，化學氫耗隨原料油密度的增大而增大。原料油密度為891～908kg·m-3時，化學氫耗為5.15～6.95kg·t-1，產(chǎn)品蠟油中的硫質(zhì)量分數(shù)為0.142%～0.158%，滿足生產(chǎn)指標要求(≤0.160% )。原因是原料油的密度越大，餾分越重，反應(yīng)需要脫去的氮和硫等組分越多。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要加大反應(yīng)深度，氫耗因此增大。

表1 原料油密度對化學氫耗和產(chǎn)品中的硫含量的影響

2.1.2 原料油的硫含量

反應(yīng)溫度為330℃，系統(tǒng)壓力為10.7～11.0MPa，原料油中的硫質(zhì)量分數(shù)為0.674%～1.097%時，化學氫耗和產(chǎn)品中的硫含量數(shù)據(jù)見表2。從表2可以看出，化學氫耗隨原料中硫含量的增大而增大。原料油中的硫質(zhì)量分數(shù)為0.674%～1.097%時，化學氫耗為4.25～6.28 kg·t-1，產(chǎn)品中的硫質(zhì)量分數(shù)為0.142%～0.158%，可滿足生產(chǎn)指標要求(≤0.160% )。原因是當產(chǎn)品中的硫含量滿足一定要求時，隨著原料中硫含量的增加，單位質(zhì)量原料油中需脫去的硫就越多，耗氫越多，因此化學氫耗越大。

表2 原料中的硫?qū)瘜W氫耗和產(chǎn)品硫含量的影響

2.1.3 反應(yīng)溫度

原料油密度 (20℃ )為 895～897kg·m-3，系統(tǒng)壓力為 14.7～14.9MPa，反應(yīng)溫度為 299～337℃時，裝置的化學氫耗和產(chǎn)品中的硫含量見表3。從表 3可以看出，原料油密度相近時，化學氫耗隨反應(yīng)溫度的升高而增大。反應(yīng)溫度為299～337℃時，化學氫耗為5.31～5.90 kg·t-1，產(chǎn)品中硫的質(zhì)量分數(shù)為0.143%～0.158%，可滿足生產(chǎn)指標要求(≤0.160% )。原因是溫度升高，反應(yīng)速度加快，單位時間內(nèi)消耗的氫氣較多，因此化學氫耗增大。

表3 反應(yīng)溫度對化學氫耗和產(chǎn)品硫的影響

2.2 溶解損失

氫氣在循環(huán)過程中，有一部分會溶解在熱高壓分離器(簡稱熱高分)和冷高壓分離器(簡稱冷高分)的液相中，稱之為溶解損失。相關(guān)研究文獻指出[2-4]，熱高分溫度180℃和240℃是2個拐點。180℃左右，循環(huán)氫的體積分數(shù)最低，溫度高于180℃后，隨著溫度的升高，循環(huán)氫的體積分數(shù)逐漸增加；溫度超過240℃后，循環(huán)氫體積分數(shù)的增加趨勢變緩。綜合考慮循環(huán)氫濃度和設(shè)備的承受能力，裝置的熱高分溫度應(yīng)選擇在240～260℃。對于冷高分，降低操作溫度有利于提高氫純度，但溫度過低，高壓空氣冷卻器及高壓換熱器的負荷較大，會導(dǎo)致能耗較大。綜合考慮，冷高分的操作溫度應(yīng)控制在45～55℃。

2.3 機械漏損

蠟油加氫處理裝置系統(tǒng)的壓力高，且原料油中含有腐蝕性雜質(zhì)，運行過程中許多部位易出現(xiàn)氫氣泄漏，也會增加裝置的氫耗。比如加熱爐出入口、高壓換熱器和反應(yīng)器出入口等部位的法蘭處，氫氣溫度最高，氫氣中還混有同等溫度的油氣。這些部位的壓力較高，生產(chǎn)過程中當溫度或壓力波動較大時，法蘭與金屬軟鋼密封環(huán)墊圈易因膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致氫氣泄漏。在新氫壓縮機區(qū)域，閥門和法蘭面較多，開、停機的次數(shù)多，導(dǎo)致管線內(nèi)的氫氣壓力波動大，也很容易造成氫氣泄漏。

基于以上情況，為降低氫氣的機械漏損，裝置在開、停工過程中要精心操作，嚴禁超溫超壓，以保證生產(chǎn)安全。

2.4 排放廢氫氣

為維持循環(huán)系統(tǒng)的氫氣純度和硫化氫含量，當循環(huán)氫濃度過低時，生產(chǎn)上需要排放廢氫氣。氫氣價格以人民幣1.2×104元·t-1計算，排放量1000m3·h-1，一次排放廢氫氣按5h計算，則每次排放廢氫氣，會增加氫耗成本人民幣6000元。同時，廢氫氣排放到原料加熱爐，易引起加熱爐波動，廢氫氣中的硫化氫也會對加熱爐造成露點腐蝕。所以，裝置的循環(huán)氫在滿足生產(chǎn)的前提下，應(yīng)盡量減少廢氫氣排放。

3 結(jié)論

1)化學氫耗主要受原料油密度、硫含量和反應(yīng)溫度的影響，且隨三者的增加而變大，從而導(dǎo)致氫耗增加。原料油密度為 891～908 kg·m-3時，化學氫耗為5.15～6.95 kg·t-1；原料油的硫質(zhì)量分數(shù)為0.674%～1.097% 時，化學氫耗為 4.25～6.28kg·t-1；反應(yīng)溫度為 299～337 ℃時，化學氫耗為 5.31～5.90 kg·t-1。

2)裝置的熱高分溫度應(yīng)控制在 240～260℃，冷高分的操作溫度控制在45～55℃，以降低循環(huán)氫的溶解損失，降低氫耗。裝置的循環(huán)氫在滿足生產(chǎn)的前提下，應(yīng)盡量減少廢氫氣的排放，生產(chǎn)過程中可定期閉燈，檢查現(xiàn)場有無氫氣泄漏。