汽柴油加氫裝置節能改造及效果分析

王洪春 蓋滌浩 楊耀森

摘? ? ? 要：分析汽柴油加氫聯合裝置能耗現狀，查找節能挖潛重點，從優化換熱流程和調整工藝路線兩方面著手，實施汽油加氫裝置重沸器凝結水系統改造和柴油改質裝置穩定系統改造，改造后加氫裝置能耗大幅降低，同時解決了汽油加氫裝置凝結水管道水擊沖刷和加氫精制裝置柴油閃點難調整問題，保證裝置長周期安全穩定高效運行。

關? 鍵? 詞：加氫裝置;重沸器;凝結水系統;節能

中圖分類號：TE 624? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）10-2353-04

Abstract： The present situation of energy consumption of gasoline-diesel hydrotreating unit was analysed，the key points of energy saving and potential tapping were found out. From two aspects of optimizing heat exchange process and adjusting process route， the reboiler condensate system reformation for gasoline hydrotreating unit was carried out as well as the stabilization system reformation for diesel hydrotreating unit. After the reformation， the energy consumption of hydrotreating unit decreased greatly， at the same time， the water shock scouring problem of condensate pipeline in gasoline hydrotreating unit was solved as well as the problem of adjusting difficulty of diesel flash point in diesel hydrotreating unit， ensuring the long-term stable and efficient operation of the unit.

Key words： Hydrotreating unit; Reboiler; Coagulate water system; Energy saving

世界石油需求量隨著社會經濟發展逐年增加，石油仍將是21世紀的主力能源[1]，因此在煉油行業推進節能技術改造具有重要的意義。利華益利津煉化有限公司為進一步加強節能管理，加快產業結構調整和轉型升級步伐，深化優化節能行動，充分挖掘企業節能潛力，提高能源利用效率，降低生產成本，實現節能增效，增強企業競爭力，全公司范圍內開展能效水平對標活動。自開展能效對標活動以來，各生產裝置對標同行業能耗領先企業生產經驗，通過優化工藝操作和加強現場用能管理降低裝置能量消耗。加氫裝置能耗已基本達到設計值和行業能耗定額指標，再想從操作上降低能耗的技術難度很大[2]，所以企業著重從優化裝置工藝流程和投資節能技術改造兩方面入手，深挖裝置節能潛力。本文主要介紹170萬t/a汽柴油加氫聯合裝置能量消耗情況，以及通過抓重點挖潛力實施的兩項節能技術改造，并對運行效果進行分析。

1? 裝置概述

利華益利津煉化有限公司170萬t/a汽柴油加氫聯合裝置包括80萬t/a柴油加氫改質和90萬t/a汽油加氫兩套裝置，于2015年12月建成投產，由安徽華東化工醫藥有限責任公司設計，開工時間8 400 h/a。

柴油改質裝置設計處理能力80萬t/a，采用法國阿克森斯公司的“PrimeD柴油改質技術”，該裝置由反應部分、分餾部分及公用工程部分組成。反應部分采用爐前混氫方案以提高換熱器換熱效率、減緩結焦程度，同時采用冷高分流程以節約投資，以催化柴油為原料，生產優質國Ⅵ標準柴油。

汽油加氫裝置設計處理能力90萬t/a，采用法國阿克森斯公司的“PrimeG+技術方案”固定床選擇性加氫的方法，并依據阿克森斯提供的工藝包進行設計，該裝置由選擇性加氫部分、汽油分餾部分、加氫脫硫部分、分離部分、循環氫脫硫部分、穩定部分及公用工程部分組成。加工后的汽油產品具有辛烷值損失小、氫耗低，可生產滿足低于10 ppm硫含量要求的高辛烷值國Ⅵ標準汽油。

2? 能耗現狀分析

加氫裝置主要包括加氫反應、分餾和氫氣高壓壓縮等工藝過程，伴有高溫、高壓、臨氫等特點，進料和氫氣需要加熱升溫、升壓，消耗大量的燃料和動力，因此加氫裝置是煉油企業能耗較大的裝置之一。

加氫裝置能耗主要有以下特點：

（1）蒸汽消耗較大。反應進料和氫氣的加溫、加壓需要吸收大量能量，循環氫壓縮機汽輪機用蒸汽驅動，蒸汽消耗較大。

（2）用電量較大。加氫裝置反應過程所需壓力較高，反應進料和氫氣均需要機泵或者壓縮機加壓，整體用電量較大。如加氫改質裝置電耗所占裝置總能耗的比例達30%以上。

（3）裝置可回收能量多。加氫反應過程為強放熱反應，可回收利用的熱量多。加氫反應產物需由高壓減至低壓進入分餾系統進行分離，減壓過程如果通過閥門進行，能量損失會較大，因此若通過增設液力透平進行能量回收，從而驅動進料高壓泵，這樣裝置能量得到充分利用。

（4）低溫余熱多。高品質的蒸汽輸入加氫裝置后，通過一系列的物理過程，大部分轉換成低溫熱，如中壓蒸汽作為驅動力經過循環氫壓縮機汽輪機背壓成低壓蒸汽。利用好這部分的低溫余熱，也是降低加氫裝置能耗的一個重要突破口。

利華益利津煉化有限公司170萬t/a汽柴油加氫聯合裝置的能耗計算范圍包括裝置的水、電、蒸汽和燃料氣等。其中能源輸入主要包括電、4.5 MPa中壓蒸汽、燃料氣，能源輸出主要包括凝結水、1.0 MPa低壓蒸汽。從表中可以看出，蒸汽消耗分別占兩套加氫裝置總能耗的45.93%和80.75%，其次是電耗分別占49.69%和12.68%。由此可見，蒸汽、電是裝置能耗比重最大的部分，也是170萬t/a汽柴油加氫聯合裝置節能降耗工作的重點[3]。為響應公司能效對標工作，汽柴油加氫裝置深入開展用能分析和節能挖潛，開工以來實施了一系列節能技術改造項目，解決了裝置生產過程中存在的問題[4]，取得了不錯的節能效果。加氫裝置能耗現狀見表1。

3? 裝置改造分析與效果總結

基于用能的三環節理論[5]，加氫裝置的節能思路主要包括以下方面：①優化工藝流程和操作，降低裝置能耗;②合理調整裝置換熱流程，減少裝置能量輸入;③整合公司公用工程管網，杜絕能源的高質低用;④做好設備和管道保溫伴熱管理，盡量避免不必要散熱損失。結合加氫裝置實際運行情況，170萬t/a汽柴油加氫聯合裝置實施以下節能改造。

3.1? 汽油加氫裝置重沸器凝結水系統改造

3.1.1? 改造背景

換熱器在石油化工生產中應用廣泛，在降低能耗與生產成本中的作用也日益明顯[6]。90萬t/a汽油加氫裝置有E0003選擇性加氫進料加熱器、E0005預分餾塔底重沸器和E00012穩定塔底重沸器三臺重沸器，這三臺重沸器均使用4.5 MPa中壓蒸汽作為熱源，運行過程中因蒸汽在重沸器中停留時間較短造成熱量浪費，外送凝結水溫度最高達110 ℃，因汽水共存，造成凝結水外送管道“水擊”現象，下游凝結水管道沖刷嚴重，多處出現穿孔、焊縫開裂等。在給裝置的長周期安全平穩運行帶來很大安全隱患的同時，因蒸汽熱量不能得到充分利用，造成能源浪費。

為解決以上問題，計劃在每臺重沸器后單獨增設凝結水罐，通過調整凝結水罐液位控制重沸器加熱溫度，不含蒸汽的凝結水在凝結水罐底部流出，罐頂蒸汽返回至重沸器蒸汽進口管道，重新進入重沸器加熱物料，從而間接延長蒸汽在重沸器中的停留時間，達到節約蒸汽目的，同時解決后路凝結水管道汽水共存沖刷問題。

3.1.2? 改造方案

利舊原重沸器凝結水出口管道及調節閥，在重沸器出口新安裝凝結水罐并設置跨線，必要時可改回原流程操作。改造前重沸器凝結水系統流程見圖1，改造后重沸器凝結水系統流程見圖2。

凝結水流程由“換熱器→調節閥→凝結水管網”改為“換熱器→凝結水罐→調節閥→凝結水管網”，凝結水罐設置液位控制聯鎖，不含蒸汽的凝結水在凝結水罐底部流出至裝置凝結水儲罐，頂部蒸汽通過調節閥送至重沸器蒸汽進口管道。

3.1.3? 改造效果

（1）改造效果。汽油加氫裝置重沸器凝結水系統改造于2018年4月改造完成，通過一段時間的工藝調整，近一年來改造后的三套重沸器凝結水系統運行穩定，凝結水罐流出凝結水溫度控制在90℃左右，凝結水外送管道“水擊”現象消除，解決了管道水擊沖刷問題，有助于裝置的長周期安全穩定運行;同時，因蒸汽在重沸器中停留時間加長，蒸汽熱量得到充分利用，裝置蒸汽消耗量明顯降低。

（2）節約能量核算。裝置4.5 MPa中壓蒸汽單耗由改造前的245 kg/t降至161 kg/t、1.0 MPa低壓蒸汽外送單耗由50 kg/t降至29 kg/t，按照裝置年加工原料油能力90萬t計，可實現年節約4.5MPa中壓蒸汽75 181 t、減少1.0 MPa蒸汽外送18 448 t，因節約的中壓蒸汽消耗量遠大于減少的低壓蒸汽外送量，計算的年節約能量折合8 264.32 t標煤。改造前后蒸汽消耗/產出情況見表2，節約能量核算見表3。

3.2? 柴油改質裝置穩定系統改造

3.2.1? 改造背景

80萬t/a柴油改質裝置分餾系統，產品分餾塔塔頂油氣經冷卻后一部分作為回流調整分餾塔頂溫度，一部分進入穩定塔調控;同時100萬t/a加氫精制裝置自以加工常壓柴油為主以來，因輕組分減少，分餾系統回流較小，柴油閃點不易調整。

考慮到100萬t/a加氫精制裝置分餾系統存有一定余量、柴油改質裝置分餾塔塔頂油氣中輕組分含量較高，計劃通過現場局部改造，停用80萬t/a柴油加氫改質裝置穩定系統，將原來需穩定系統調控的石腦油引至100萬t/a柴油加氫精制裝置低分出口，由100萬t/a柴油加氫精制裝置分餾系統進行處理，這樣既降低了80萬t/a柴油加氫裝置能耗，也使100萬t/a柴油加氫精制裝置分餾系統操作更易控制、方便柴油閃點調整。

3.2.2? 改造方案

80萬t/a柴油改質裝置現場增加穩定進料至石腦油外送跨線，原流程不變，特殊情況時，可投用原石腦油穩定塔流程，石腦油外送線經100萬t/a加氫精制裝置南側外，增設新線，將石腦油引至100萬t/a加氫精制裝置低壓分離器出口，進入分餾系統脫除H2S，同時用于調整柴油閃點，100萬t/a加氫精制裝置后路流程保持不變。

3.2.3? 改造效果

（1）改造效果。柴油改質裝置穩定系統改造于2018年5月改造完成，改造后80萬t/a柴油加氫改質裝置穩定系統停用，包括停用機泵、空冷，降低裝置電耗;停用換熱器3臺及穩定塔，降低裝置蒸汽消耗;100萬t/a加氫精制裝置穩定系統增量后生產平穩運行，柴油閃點控制穩定。

（2）節約能量核算。改造前，80萬t/a柴油加氫改質裝置穩定系統蒸汽消耗1.23 t/h，用電設備功率79 kW。改造后，穩定系統停用，節約原先穩定系統蒸汽和用電消耗。電機運行效率按0.8、年運行按8 400 h計，實現年節約用電55.31萬kW·h、蒸汽10 349 t，折合1 296.53 t標煤。節約能量核算見表4。

4? 結束語

（1）汽油加氫裝置通過優化蒸汽消耗大的重沸器凝結水系統流程，增加凝結水罐和液位自動調節系統，實現延長蒸汽在重沸器中的停留時間，同時降低設備凝結水出水溫度，節能效果顯著，也解決了外送凝結水管道水擊沖刷問題， 值得相關煉油廠同類裝置的借鑒。

（2）柴油改質裝置穩定系統改造在沒有對原有裝置進行本質節能改造的情況下，利用柴油改制與加氫精制裝置間工藝流程的互補性，通過工藝流程調整，停用柴油改質裝置穩定系統，實現了企業資源合理優化分配，既解決了柴油閃點不易操作的問題，也降低了能耗，證明改造是成功的。

參考文獻：

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