加氫裂化裝置節(jié)能增效的分析與探討

黑大偉 劉濤(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319)

加氫裂化裝置節(jié)能增效的分析與探討

黑大偉 劉濤(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于石油化工行業(yè)的需求日益提升。加氫裂化裝置是石化企業(yè)極為重要的設(shè)備之一，對(duì)于石化產(chǎn)品的深加工發(fā)揮著不可替代的作用。在國家構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的趨勢(shì)促動(dòng)下，如何提升加氫裂化裝置的節(jié)能化、高效化和環(huán)保化顯得十分必要。目前我國加氫裂化工藝還存在一些不足，因此加大對(duì)加氫裂化技術(shù)裝置的研究、完善和創(chuàng)新，是石化企業(yè)所面臨的共同課題。

加氫裂化；節(jié)能增效；工藝；分析

國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開石油化工行業(yè)的能源支撐與保障，然而石化企業(yè)在生產(chǎn)過程中，也會(huì)造成巨大了能量損耗，例如：水、電、汽和燃料等。耗能量問題不僅會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成影響，而且還關(guān)乎環(huán)保問題，此外還涉及到石油資源合理利用的轉(zhuǎn)化效率。隨著企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的不斷加劇，以及在節(jié)約型社會(huì)的趨勢(shì)促動(dòng)下，如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工過程的節(jié)能增效意義十分重大。加氫裂化裝置在石化工業(yè)中占據(jù)著極為重要的地位，本文針對(duì)分析了加氫裂化裝置在生產(chǎn)應(yīng)用過程中的能耗現(xiàn)狀，進(jìn)而探究加氫裂化裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的策略與途徑，以期為加氫裂化裝置的優(yōu)化利用提供參考和借鑒。

1 對(duì)加氫裂化裝置的闡述

加氫裂化裝置的種類很多，按照反應(yīng)器來區(qū)分，可包含為一段法和二段法。其中，一段法裝置原理是將原料油、循環(huán)油及氫氣等混合物經(jīng)過加熱，再導(dǎo)入到裝有粒狀催化劑的反應(yīng)器中，再此基礎(chǔ)上，混合物分別經(jīng)高壓和低壓分離器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液體產(chǎn)品與氣體的分離，最后分離出的液體在分餾塔的蒸餾作用下得到所需的石油餾分產(chǎn)品。基于一段法裂化強(qiáng)度較弱以及工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，目前主要以生產(chǎn)中間餾分油為主要目標(biāo)。其次，二段法與一段法相比，區(qū)別在于增加了一個(gè)反應(yīng)器，其中在第一級(jí)反應(yīng)器中，主要是去除氮和硫化合物等物質(zhì)，從而形成加氫精制階段。而在第二級(jí)反應(yīng)器中，則為加氫裂化反應(yīng)階段?；诙畏鸦疃容^強(qiáng)以及對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品分布可調(diào)節(jié)性較大的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于汽油生產(chǎn)當(dāng)中。不過二段法的流程也十分復(fù)雜，而且前期投資及后期維護(hù)費(fèi)用也很高。最后，加氫裂化裝置的主要設(shè)備包括有加氫反應(yīng)器、高壓換熱器、高壓空冷、高壓分離器、反應(yīng)加熱爐、新氫壓縮機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)和自動(dòng)反沖洗過濾器等。

2 加氫裂化裝置在生產(chǎn)應(yīng)用過程中的能耗影響因素

加氫裂化裝置是在高溫、高壓和臨氫的環(huán)境下生產(chǎn)運(yùn)行的，因此能源消耗巨大。其中生產(chǎn)中對(duì)于電力和蒸汽的消耗最為劇烈，而在反應(yīng)器入口及分餾塔塔底的加工中，同樣需要大量的熱量作為保障，以維持裝置生產(chǎn)所需。這對(duì)于加熱爐和換熱回收的能耗會(huì)產(chǎn)生較大的影響。此外，加氫裂化裝置所需的工作壓力較大，因此蒸汽和熱量的消耗損失也呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。因此，要想實(shí)現(xiàn)加氫裂化裝置的節(jié)能增效目標(biāo)，必須要掌握和了解能量消耗分布情況，針對(duì)不足之處并合理加以改進(jìn)，同時(shí)優(yōu)化能源監(jiān)管與控制，最終達(dá)到綜合降耗的目標(biāo)。

2.1 工藝流程布置

加氫裂化工藝流程是否科學(xué)、合理和規(guī)范，對(duì)于節(jié)能增效具有著決定性的影響作用。不僅要根據(jù)原料以及產(chǎn)品的需求制定高效和標(biāo)準(zhǔn)的流程設(shè)計(jì)，同時(shí)在催化劑的選用上也要經(jīng)過嚴(yán)密的試驗(yàn)。而加氫裂化裝置常用流程一般可分為一段全通過流程、二段全循環(huán)流程以及二段串聯(lián)通過或全循環(huán)流程三種。以上流程要根據(jù)實(shí)際情況和具體生產(chǎn)，從而采用其中最為適宜的方式。

2.2 反應(yīng)壓力

反應(yīng)壓力與催化劑的反應(yīng)活性及穩(wěn)定性有著直接的關(guān)聯(lián)，而且對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量影響同樣不可忽視，因此是加氫裂化工藝的重要參數(shù)。系統(tǒng)反應(yīng)壓力越高，就會(huì)造成補(bǔ)充氫壓縮機(jī)、反應(yīng)進(jìn)料泵、高壓注水泵以及貧液泵的壓力隨之上升，進(jìn)而增加電耗。

2.3 反應(yīng)溫度

加氫裂化工藝需要適宜的反應(yīng)溫度，隨著反應(yīng)器工作時(shí)間的增加，必然造成催化劑的失活現(xiàn)象發(fā)生，因此提高溫度從而彌補(bǔ)活性的損失就勢(shì)必造成能耗的增加。此外熱負(fù)荷影響也會(huì)增加能耗。

2.4 氫油比

氫油比的增加一方面提高了脫硫率，有利于氫轉(zhuǎn)化的速度和效率。然而氫油比的增加也會(huì)造成系統(tǒng)壓力加大，同時(shí)必須要增加輸送循環(huán)氫的動(dòng)力，因此會(huì)產(chǎn)生蒸汽、燃料和電力能耗增高問題。

3 探究加氫裂化裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的策略與途徑

3.1 工藝及操作條件的優(yōu)化

首先，石化企業(yè)要全面統(tǒng)籌并針對(duì)性規(guī)劃，根據(jù)原料油性質(zhì)、運(yùn)行時(shí)間安排和產(chǎn)品收率目標(biāo)等環(huán)節(jié)，有效使用加氫裂化裝置催化劑，并提高對(duì)安裝質(zhì)量的監(jiān)控，以防止熱點(diǎn)現(xiàn)象發(fā)生。其次，要合理控制氫油比，可以根據(jù)催化劑徑向溫差以及催化劑失活速率等因素，從而下調(diào)氫油比，以減少氫氣的浪費(fèi)，并減輕企業(yè)生產(chǎn)投資的成本。最后，精制與裂化溫度要精密匹配。石化企業(yè)要根據(jù)實(shí)際操作情況，在裝置運(yùn)行后期，降低精致段反應(yīng)溫度，并提升裂化反應(yīng)器入口溫度，這樣能夠確保裝置的節(jié)能低耗運(yùn)行。

3.2 提高能量回收率

一方面，加氫裂化裝置要進(jìn)一步完善換熱系統(tǒng)，并降低冷卻排氣能，通過減少散熱量的方式，提高能量轉(zhuǎn)換的效率。另一方面，還要提高加熱爐和機(jī)泵的效率，充分降低蒸汽的消耗，并實(shí)現(xiàn)蒸汽利用的循環(huán)化與逐級(jí)化。

3.3 創(chuàng)新加氫裂化工藝技術(shù)

通過利用液力透平原理、熱高分方案以及氣量無極調(diào)節(jié)等新技術(shù)應(yīng)用對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行改進(jìn)，這樣不僅提升了加氫裂化工藝的節(jié)能效果，才外還增加了產(chǎn)能。因此應(yīng)用最新節(jié)能系統(tǒng)和設(shè)備，是一項(xiàng)十分有利的節(jié)能舉措。

總之，加氫裂化裝置的能耗問題不容忽視，這需要石化企業(yè)不斷在技術(shù)改革中突破創(chuàng)新，進(jìn)而采取實(shí)效性和針對(duì)性的節(jié)能策略和手段，以確保石化企業(yè)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效形成，最終推動(dòng)石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。

[1]張華陽，張奎山，高傳禮.加氫裂化裝置的能耗分析及節(jié)能措施[J].廣州化工，2014，04:151-153.

[2]曹林.加氫裂化裝置用能與節(jié)能探究[J].化工管理，2013，24:194.

[3]劉利.加氫裂化裝置工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J].石油煉制與化工，2008，39(10):10-13.