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柴油加氢改质装置节能降耗技术分析与对策

孟庆社
【摘 要】随着经济的不断发展，我国对能源的需求已经变得越来越急迫，而加氢改质装置作为炼油的关键装置之一，已经引起人们越来越高的重视。本文介绍了柴油加氢改质装置，对柴油加氢改质装置节能降耗技术进行了分析，阐述了装置节能降耗的对策。
【关键词】柴油；装置；加氢改质；节能降耗；对策
1.柴油加氢改质装置的介绍
一般来讲，炼油厂使用柴油加氢改质技术，它的最终目的是为了提升劣质的二次柴油的质量即在降低催化剂裂化柴油中的硫、氮等等杂质以及改善油品颜色的同时，又能够在很大程度上使得柴油中的十六烷值大大增加。纵观我国的日常使用的柴油加氢装置，其工艺流程主要包括以下三项：加氢改质工序、分馏以及煤油加氢补充精制等。在常规的加氢改质装置中，主要的化学反应有以下几种：①脱硫反应，其原理是在加氢精制条件下将石油馏分当中的含硫污物予以氢化分解，最终是其中的硫杂质成功脱离掉。②脱氮反应。原理和脱硫相似，想石油馏分中的氮杂质分离。③烃类的加氢反应。④含氧化合物的氢解反应。⑤脱金属反应。
2.柴油加氢改质装置节能降耗技术分析
2.1反应压力对装置加氢的影响
按照以往的经验来看，反应压力对于加氢的影响主要通过系统中的氢分压来体现其作用。这种系统中的氢分压的影响因素主要包括操作压力、循环氢纯度和原料的气化率等等一系列因素加氢裂化在实质上其实就是分子数减少的反应，一旦增大压力，会有利于装置的加氢裂化，尤其有利于这些受到热力学平衡限制的芳烃的加氢反应。无论是对于气相还是对于企业混相的加氢反应，其受压力影响的效果是非常明显的。鉴于循环芳香烃和有机氮化物的含量随着原料的干点变化而改变，一般干点越高，其含量也会增加，而且二者的结构也不一样，这样它们在二次加工生成油品中的含量比在直馏原料要高的多，最终如果要维持一定的转化浓度的话，就一定要提高氢分压。
2.2优化低分气脱硫塔进料
对于那些脱硫化氢塔在实际操作起来比较困难的问题，可以进行适当的优化来进行节能。可新增加几台串联浮头式换热器，或利用分馏塔底后的几台水冷换热器，从而使得硫化氢塔进料走管程，而分馏塔地的那些柴油则走壳程。通过实践可以发现，在增加换热器之后，该脱硫化氢塔操作起来也更容易得多，并且各项参数都向设计的数据靠拢，此时还可以形成稳定的气流，最终硫化氢和干气的清除率大大增加。
2.3脱丁烷塔顶气的回收利用
装置分馏系统采用脱丁烷塔、分馏塔和石脑油分馏塔流程，脱丁烷塔顶气送至焦化装置回收利用，塔顶压力控制在1.0MPa左右。在装置运转过程中发现，脱丁烷塔在1.0MPa的压力下，脱除硫化氫的效果不是很理想，轻石脑油的腐蚀经常不合格，但由于后路装置的操作要求，压力没办法进行调整，所以造成了装置产出的石脑油必须在进行进一步加工才能成为合格产品。
2.4低分气的回收处理
在原设计中的低分气既可以送往PSA进行提纯，也可以并入装置内的燃料气管网，但考虑到装置的平稳操作和节能降耗，低分气并入了装置内的燃料气管网，在上面的优化中已经提到了将脱丁烷塔顶气并入低分气流程，初步估计脱丁烷塔顶气的产量为800-1000Nm3/h，低分气产量约为2000Nm3/h，这样将近3000Nm3/h的低分气完全可以保证装置内的自产自用。这对于小炼厂或公用工程规模较小的炼厂来说，可以大大的减少燃料气管网的波动而带来的装置不平稳。
3.影响装置加氢过程的因素
影响石油馏分加氢过程的主要有反应压力、反应温度、原料的性质和催化剂等几方面因素。
反应压力：反应压力的影响是通过氢分压来体现的。系统中的氢分压决定于操作压力、氢油比、循环氢纯度以及原料的汽化率。对于含硫化合物的加氢脱硫和烯烃的加氢饱和反应在压力不太高时就有较高的平衡转化率。
反应温度：提高反应温度会使加氢精制和加氢裂化的反应速度加快。由于加氢裂化的活化能较高（125-210千焦/摩尔），因此，这个反应的速度提高得快一些。但必须根据原料性质和产品要求等条件来选择适宜的反应温度。
空速和氢油比：空速反映了装置的处理能力，工业上希望采用较高的空速，但是空速受到反应速度的制约，根据催化剂的活性，原料性质和反应深度不同，空速在较大范围内波动，从0.5-1.0时，重质油料和二次加工中得到的油料在加氢处理时要采用较低的空速。在加氢精制过程在给定的温度下降低空速，烯烃饱和率、脱硫和脱氮率都会有所提高。
4.装置节能降耗对策
4.1优化低分气脱硫塔进料
对于那些脱硫化氢塔在实际操作起来比较困难的问题，可以进行适当的优化来进行节能。笔者认为，可以新增加几台串联浮头式换热器，或利用分馏塔底后的几台水冷换热器，从而使得硫化氢塔进料走管程，而分馏塔地的那些柴油则走壳程。通过实践可以发现，在增加换热器之后，该脱硫化氢塔操作起来也更容易得多，并且各项参数都向设计的数据靠拢，此时还可以形成稳定的气流，最终硫化氢和干气的清除率大大增加。
4.2脱丁烷塔顶气的回收利用
装置分馏系统采用脱丁烷塔、分馏塔和石脑油分馏塔流程，脱丁烷塔顶气送至焦化装置回收利用，塔顶压力控制在1.0MPa左右。在装置运转过程中发现，脱丁烷塔在1.0MPa的压力下，脱除硫化氢的效果不是很理想，轻石脑油的腐蚀经常不合格，但由于后路装置的操作要求，压力没办法进行调整，所以造成了装置产出的石脑油必须在进行进一步加工才能成为合格产品。为了解决这一问题，可以考虑将脱丁烷塔顶气送至本装置的低分气脱硫装置，将低分气脱硫系统压力向下调整，将脱丁烷塔顶气脱硫后并入装置内部的燃料气管网。这样既可以解决脱丁烷塔顶的压力问题，又可以节省大量的燃料气。
4.3低分气的回收处理
在原设计中的低分气既可以送往PSA进行提纯，也可以并入装置内的燃料气管网，但考虑到装置的平稳操作和节能降耗，低分气并入了装置内的燃料气管网，在上面的优化中已经提到了将脱丁烷塔顶气并入低分气流程，初步估计脱丁烷塔顶气的产量为800-1000Nm3/h，低分气产量约为2000Nm3/h，这样将近3000Nm3/h的低分气完全可以保证装置内的自产自用。
4.4鼓风机和引风机的变频改造
从柴油加氢装置的正常工作情况来看，在进行正常操作的时候，柴油加氢装置加热炉当中热负荷是比较低的，因而在进行具体设计和改进的时候就可以从这个方面来着手。在对烟气余热部分的回收系统进行设计的时候就需要充分考虑到开工的需求，为了更好的节能降耗，就可以将鼓风机应用其中。可以充分利用变频技术，通过鼓风机变频技术的综合使用，不仅能够提高其燃烧率，同时还能够降低能耗。
4.5压缩机增设气量无极调节系统
压缩机主要是一种流体机械，可以说是通过将低压气体提升为高压气体而进行工作的。从柴油加氢装置的压缩机情况来看，主要是采用了一种对称性平衡型同时又是一种往复式的压缩机，这种两级压缩存在一定的缺陷。在对压缩机进行改进的时候，就可以使用气量无极调节系统，这种系统能够延迟关闭进气阀，从而能够改变多余氢气的回路和走向，以此来降低其工作的电耗。
4.6蒸汽用量的优化措施
蒸汽用量的调节和优化可以通过多种操作来实现，比如针对循环氢压缩机而言，就可以通过降低其转速的方式来节省蒸汽。从具体的实践和改善过程来看，当其转速下降100r/min的时候，就可以降低4t/h的蒸汽量。从这个降低数量来看，这个优化方案还是比较可行的。针对提塔蒸汽可通过对于其消耗能量频率的降低来达成蒸汽量下降的目的。
【参考文献】
[1]李高峰，刘帅.柴油加氢装置节能降耗技术分析[J].石油炼制与化工，2010（12）.
[2]李淑娟.柴油加氢改质装置产率和能耗优化模型研究[D].大庆石油学院，2009，2.

-全文完-