1、2023 年 第 5 期 化学工程与装备 2023 年 5 月 Chemical Engineering&Equipment 35 柴油加氢装置能耗现状分析与改进措施 柴油加氢装置能耗现状分析与改进措施 于洪胜（中海石油中捷石化有限公司，河北 沧州 061000）摘 要：摘 要：随着我国柴油企业的不断发展，企业的重质高硫原油的加工数量也逐渐增长，导致企业周边的环境也受到了一些破坏，现如今人们对环境质量的要求逐渐增加，炼油企业更是面临着新的挑战与困难，因此，在炼油厂应用加强装置是具有重要意义的。目前据调查，加氢装置在炼油企业的消耗较小，占炼油企业总消耗的 30%比例，所以，应加强对加氢装置的优化
2、以及能耗分析，只有这样才能减少企业的消耗程度，有效地降低生产成本，促使企业绿色健康生产。关键词：关键词：柴油加氢装置；现状；措施 1 柴油加氢装置的现状及消耗情况 1 柴油加氢装置的现状及消耗情况 1.1 柴油加氢装置的现状 主要以我国A 炼油厂为主要分析对象，深入分析100 万吨/年加氢装置，该设备主要分为两方面：一方面是加氢反应，另一方面是产品分馏。其中冷高压分离、冷低压分离、循环氢脱硫都属于加氢反应；加氢装置的产品分馏环节主要采用的是双塔流程形式来进行运作。1.2 柴油加氢装置的消耗情况 1.2.1 加氢装置燃料气消耗情况 加氢装置的燃料气主要消耗来源于加热炉负荷以及效率因素。由于加氢装
3、置在运行过程中加热炉会产生较高的负荷，导致装置的热负荷过低，在这种情况通常会投入 30%50%的火嘴，因此在加氢装置加热炉运行中时长会存在燃烧情况异常或燃料气不足等情况，造成热效率低下，影响加氢装置正常运行。对于上述问题，应采用针对性的解决措施来加强加热炉的热效率，避免加热炉出现热效率低下的情况。1.2.2 加氢装置的用电消耗情况 泵、压缩机、空冷器等都是加氢装置在运行过程中必不可缺的设备。在加氢装置中的空冷器以及非变频机泵用电消耗较高，节电措施非常有限，通常在采用装置变频或者叶轮直径切割工作时都会在应用前对电负荷进行核算。但通过研究表明，如果在工艺优化方面进行加强，那么也会对节能降耗有着深远
4、影响。1.2.3 加氢装置的蒸汽消耗情况 在加氢装置中，应用的蒸汽设备主要是循环氢压缩机，其动力源主要是 3.5 MPa 蒸汽值，装置中的伴热、脱硫化氢汽提塔都是 1.0 MPa 蒸汽值。2 加氢装置的节能技术分析 2 加氢装置的节能技术分析 （1）在加氢装置的反应环节主要应用的措施为热高分工艺技术，该技术能够有效降低流出物冷却负荷度；加强加氢装置的换热环节能够充分回收装置散出的热量，降低装置消耗程度。（2）在加氢装置的油罐出口处应增加阻垢剂设备，避免油罐出口处出现结垢现象。应用该设备能够有效地解决一些问题，如：装置高负荷问题等等。当油罐出口处结垢得到有效改善后，可以带动整个高压换热器提高换热
5、效率，提升换热温度，降低加热负荷，更好的落实节能消耗措施。（3）炼油企业的原料油中都含有焦化汽油成分，为了更好地加强传热效率、解决出口结垢问题，可以将原料油与循环氢融合在一起，然后将融合后的原料倒入加热炉中，从而提升传热效率。（4）加氢装置中应用的压缩机一般都是对称平衡式压缩机，在常用的压缩机中设置一套 HydroCOM 系统，从而实现无限制调节。（5）为了促进装置更好的回收释放能量，应设置液力透平装置在热高压分离器与热低压分离器中间，从而加强加氢进料泵的效率。（6）在加氢装置的加热炉以及分馏塔底重沸炉中配置一套余热回收系统，有效回收热量以及装置产生的烟气，降低排烟难度，提高装置的运行效率。3
6、 节能降耗措施及效果 3 节能降耗措施及效果 3.1 鼓风机和引风机的变频改造 正常情况下这些装置操作的时候加热炉的热负荷都处于比较低的水平，因此，在设计的过程之中需要考虑到开工的具体需求。烟气余热回收系统通常选用的都是功率比较大的鼓风机或者引风机，这种情况下在其中引入了变频技术，衡量生产实际的需求，对加热炉的给风量和抽风量进行调节。变频改造完成之后，炉内的氧气含量从 4%直接降到了3.2%，加热炉的热效率也从原先的 89%直接提高到了 91%的水平，效果显著，得到了很大的改善。改造后的鼓风机和引风机每小时节省的耗电量足有 2.1 kWh，燃料气的消耗水平也整整降低了 10%的比例。3.2 压
7、缩机增设气量无级调节系统 新氧压缩机主要采用的是对称平衡性往复式压缩机，为了能够满足装置进行反应所需要的压力，其设有两级压缩。当装置进行降负荷操作的时候，压缩机依旧处于满负荷的操作工况，这种情况下有多余的氢气就将会直接通过压缩机的旁路阀返回到压缩机的入口位置，导致存在电能浪费。基于DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.04136 于洪胜：柴油加氢装置能耗现状分析与改进措施 这种情况，在其中引入了气量无级调节系统，通过设置进气阀门的延时关闭，这样就能够促使多余的氢气直接返回到进气总管内部，从而实现了降低新氧压缩机的操作目的，还能够在很大程度上降低压缩机的电能消耗。改造完
8、成后的装置，其每年能够节约大约 267 万 kWh 的电量。3.3 蒸汽用量的优化措施 首先，降低循环压缩机的转速，在能够确保反应氢油比不低于 600 的情况下，循环压缩机的转速每降低 100r/min的时候，就能够省下 3.5 MPa 蒸汽 1 t/h。因此，在进行了改进以后，其蒸汽量降低了整整 4 t/h。为了进一步降低汽提塔的蒸汽消耗水平，采用每次降低 0.5 t/h 的频率的方式进行研究，发现当汽提塔蒸汽降低到 3 t/h 的水平时，就会出现小概率的油品腐蚀不合格的情况，但是将其提升到3.5 t/h 的水平以后，油品腐蚀就能够长期处于合格的状态，这样一来比设计值降低了 1.0 t/h。
9、通过利用 0.35 MPa 的蒸汽取代 1.0 MPa 蒸汽对装置进行伴热的功能，这样一来能够实现 1.0 MPa 蒸汽的耗量的节约。与此同时还能够将精制柴油的余热利用起来，进行蒸汽的生产，实现了综合节能的目的。经过了上述的改造措施，能够保证柴油生产质量的同时，其整个装置的耗能从最初的 16.67 kgEO/t 下降到现如今的 13.53 kgEO/t，具有非常明显的节能效果，其最终的成果显著。4 进一步节能措施及建议 4 进一步节能措施及建议 4.1 提高加工量 装置的处理量过低也会造成经济损失，因此，在结合具体生产以及设备现状的情况下，如果能够进一步提升其加工处理量，势必能够进一步降低能源
10、的消耗水平，达到更好的节能效果。4.2 增加低温热水量 装置内部的低温热水器一共设有两个，一个是分馏塔顶的油气换热，一个是精制柴油换热。设备的低温热水当前的供应量大约处在 310t/h 的水平，由于低温热水量没能够达到生产的需要，导致存在很多的低温热没有被取走的情况。这样一来不仅仅会浪费大量的能源，再加上冷后的温度过高也很容易诱发安全事故等问题。因此，建议后续改造的过程中关注低温热水量的问题，适当增加低温热水量，节省能源，排除安全隐患。4.3 调整循环氢压缩机转速 现如今的装置大概有普通柴油以及国柴油两种生产模式。在进行普通柴油生产的过程之中，其处理量达到了310t/h，混合氢量的水平为 12
11、.5104m3/h，氢的纯度大概是 91%，而氢油体积比大约是 313。在进行国柴油生产工作之中，其处理量大致上处于 250t/h 的水平，混合氢量为16.5104m3/h，氢纯度为 86.5%，氢油体积比大约是 489。而对于柴油加氢装置来讲，其氢油体积比应当要大于 300，这种情况下进行普通柴油的生产氢油比就正好，如若要想生产国柴油氢油比稍微偏高，就容易产生多余的蒸汽损耗。汽轮机的转速调节氛围大约在 7800-12600r/min 之间，一般情况下来讲只要满足其最低转速 7800r/min 就能够进行普通柴油的生产工作，但是由于在进行国柴油生产的时候汽轮机的转速无法再继续下调，就容易出现氢
12、油比过大的情况。因此再设计的过程之中可以将汽轮机的最低调节转速设置的更低一些，只有能够满足生产的氢油比要求就可以，避免多余能源的消耗。4.4 循环氢脱硫塔至富氨液罐之间增设液力透平 在循环氢脱硫系统之中，富氨液从循环氢脱硫塔底部流出到达富氨液罐之中，循环氢脱硫塔的压力为 7.0MPa，而富氨液罐压力则处于 0.65MPa 的水平。在这之中有非常多的能量，能够通过液力透平进行回收再利用，节省能源。因此，在后续的改进过程之中，建议可以增加液力透平的设置，进一步提升节能效果。5 结 论 5 结 论 通过以上我们可知：在上文叙述之中，对 A 炼厂的柴油加氢装置能源的组成进行了浅要的分析研究，通过研究表
13、明，加氢装置的控制燃料气、电以及蒸汽的消耗量是节省能源消耗程度的关键所在。在通过诸多装置的改进之后，成功实现了降低能源消耗的目的，取得了不错的效果。希望本文的研究能够对柴油加氢装置改造工作提供一些借鉴和建议，能够对读者有所帮助，同时希望对相关部门和单位有所帮助。参考文献 参考文献 1 Li Dadong.Hydrotreating process and engineering M.Beijing:Sinopec press,2004.2 郭文豪,许金林.炼油厂的能耗评价指标及其对比J.炼油技术与工程,2003,33(11):5558.3 李大东.加氢处理工艺与工程M.北京:中国石化出版社,2
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