優化航煤加氫裝置操作提質降耗

馮志宏　王莉娟

摘 要：蘭州石化分公司60萬t/a航煤加氫裝置經過長周期運行裝置能耗增加。通過對裝置能耗和產品質量的分析，闡述造成裝置能耗增高和質量不穩定的原因，并通過優化操作降低裝置能耗、提高產品質量。

關鍵詞：節能;氫油比;加熱爐;燃料氣;抗氧劑;提質

蘭州石化公司第二套航煤加氫裝置由中石油工程建設公司華東設計分公司設計，采用石油化工科學研究院開發的RGO-1保護劑、RSS-2直餾航煤加氫精制催化劑，以直餾航煤為原料，生產3#噴氣發動起燃料，或以重煤油為原料，生產精制航煤。裝置包括原料預處理系統、反應系統、分餾系統、輔助系統及公用工程系統。

1 裝置能耗分析

2 燃料氣消耗增高的分析

來自常減壓裝置的原料經反沖洗過濾器過濾后經加氫進料泵（P-01A/B）加壓，與氫氣混合，經反應流出物/混氫原料油換熱器（E-101/A，B，C管程）與反應產物換熱，經過加氫進料加熱爐（F-101）加熱后，進入反應器（R-101），在催化劑作用下發生脫硫、脫氧、脫金屬、脫氮、烴類的加氫飽和等反應。經反應器發生反應后，反應物經反應流出物/混氫原料油換熱器（E-101/A，B，C殼程）換熱，經反應流出物空冷器（A-101）冷卻至50℃一下，進入高壓分離器（D-102）。為防止反應產物中銨鹽在低溫部位結晶，通過注水泵P-06將除鹽水注入反應流出物空冷（A-01）前，以溶解銨鹽。

圖2為混氫油在相同處理量相同系統壓力下在換熱器殼程入出口溫度。從圖2中可以看出，2018年12月E-101/C殼程入口溫度在48℃左右，E-101/A殼程出口溫度在239℃左右;2019年10月E-101/C殼程入口溫度在50℃左右，E-101/A殼程出口溫度在234℃左右。隨著裝置長周期運行，換熱器換熱效果變差，加熱爐熱負荷隨之增大。燃料氣耗量增大。

分析原因，由于E-101內銨鹽結晶，換熱效果差，E-101A殼程出口溫度低，經爐子加熱后達不到所需溫度。由于原料中含有氯離子，經過加氫反應會生成氯化氫，氯化氫與加氫脫氮產生的反應NH3生成NH4Cl;而加氫脫硫后產生的H2S會與NH3反應生成NH4HS與（NH4）2S。加氫工藝條件下NH4Cl結晶溫度是180-200℃，NH4HS與（NH4）2S結晶溫度是150℃左右。結晶溫度不同，晶體在設備中析出的部位也不同。E-101/A管程入口溫度270℃左右，故E-101/A管束內不會有銨鹽析出;E-101/B管程入口溫度210℃左右，故E-101/B管束內不會有銨鹽析出;E-101/C管程入口溫度170℃左右，故E-101/C管束內有NH4Cl析出。

2.1 改進措施

①將注水由空冷前改至E-101/C管程入口，減少E-101/C銨鹽的沉積，提高E-101/C換熱效率;②提高上游裝置原料進料溫度。E-101/C殼程入口溫度已由先前的45℃左右提高到54℃，E-101/A殼程出口溫度已由239℃左右提高到261℃左右;提高加熱爐入口溫度降低了加熱爐的負荷，減少燃料氣的耗量。

2.2 優化裝置氫油比，降低反應加熱爐和高壓空冷的負荷

氫油比是加氫工藝重要參數，它影響著加氫反應的過程，影響催化劑的壽命。過高的氫油比將增加裝置的操作費用。航煤裝置的氫油比平均值在190（體積比）左右。航煤加氫裝置原料性質比較好，原料硫含量設計值為600mg/kg實際為250-350mg/kg，氮含量設計值60mg/kg實際為7-10mg/kg。可以根據加工量將氫油比按指標下線卡邊控制（150-335），既可以保證產品的質量又可以降低氫損耗，一方面可以降低壓縮機的負荷達到節電的效果。另一方面可以通過循環氫量的降低減少混氫油的流量，在反應器入口溫度不變的前提下，降低反應加熱爐的負荷，減少燃料氣的用量，循環氫量的減少還降低進入高壓空冷的物料流量，節約電量。

3 分餾塔頂全回流，減少重化物外排，降低加工損失

第二套航煤加氫裝置設計為分餾塔頂全回流，但在實際操作中由于原料組分變化分餾塔底溫度過高，造成回流罐液位過高部分作為重化物外排，造成物料的損失。采取的措施，優化分餾塔操作，根據原料組分的變化將重沸爐出口溫度控制在258±1℃，避免過高的塔底溫度造成回流罐的液位過高。

4 及時調節抗氧化劑加注量，保證產品100%合格

為了提高精制航煤產品的氧化安定性，避免在儲運過程中精制航煤燃料與空氣直接接觸氧發生作用生成膠質，所以在以加氫精制工藝生產的噴氣燃料中加入T-501抗氧劑。采用在裝置餾出口加氫聚結器脫水后注入T-501抗氧劑。使用加注泵在餾出口按規定行程連續注入抗氧劑溶液，精制航煤產品抗氧劑含量要求在17-24mg/L。在2017-2019年的精制航煤產品質量統計中發現每年都出現過1-2次滿罐抗氧化劑分析不合格的現象，產品降級處理經濟損失較大。出現這個現象原因是：①抗氧劑加注操作調節不及時;②抗氧劑配置濃度有偏差。

針對這個現象：①制定了<抗氧劑加注操作法>，全面具體的做出了操作規范和操作標準;②優化配置操作，按要求的油劑比例配置抗氧化劑加注罐母液，保證濃度穩定;③根據加工量變化及時調節抗氧化劑泵行程;④加強操作監管。采取措施后精制航煤產品抗氧化劑滿罐分析100%合格，同時為了節能降耗，控制操作裕量將產品抗氧劑含量控制在18-20mg/L減少抗氧化劑的用量。