裂解汽油加氫裝置的節(jié)能改造方案

王志磊

中沙（天津）石化有限公司 天津 300271

裂解汽油加氫裝置在裂解裝置與碳五分離、芳烴抽提等裝置之間起到了承上啟下的作用，該裝置主要由脫碳五系統(tǒng)和九系統(tǒng)、一段和二段加氫反應(yīng)系統(tǒng)，以及硫化氫汽提系統(tǒng)構(gòu)成，主要任務(wù)是脫除粗裂解汽油中的不飽和烴和含硫化合物等雜質(zhì)，對汽油中的各組分進(jìn)行初步分離，其中，脫碳九系統(tǒng)的熱源來自塔底物料的強(qiáng)制循環(huán)，二段加氫反應(yīng)系統(tǒng)的熱源則由加熱爐提供，燃料氣用量過大，能耗過高，難以達(dá)到國家規(guī)定的節(jié)能降耗要求。鑒于該裝置存在節(jié)能潛力，有必要對其進(jìn)行節(jié)能改造。

一、裂解汽油加氫裝置的運(yùn)行工況

1.裝置加氫工藝的換熱流程

在換熱流程中，二段加氫反應(yīng)器進(jìn)料為穩(wěn)定塔釜的再沸器供熱，然后再對氫氣壓縮機(jī)排出的氫氣進(jìn)行加熱，出料后經(jīng)循環(huán)水冷卻，通過氣液分離罐分出氫氣等輕組分，氫氣壓縮機(jī)排出的氫氣再經(jīng)過二段加氫反應(yīng)器出料兩次加熱后，最后進(jìn)入加熱爐升溫，從而達(dá)到二段加氫反應(yīng)器所需要的入口溫度。裂解汽油加氫裝置換熱網(wǎng)絡(luò)主要在二段加氫反應(yīng)器和穩(wěn)定塔系統(tǒng)內(nèi)，采用As?pen Plus流程模擬軟件對裂解汽油加氫裝置的換熱流程進(jìn)行模擬，對先分離后加氫工藝的換熱流程進(jìn)行節(jié)能潛力分析，對裝置加氫先分離后加氫工藝進(jìn)行節(jié)能改造具有良好的借鑒意義[1]。

2.裝置運(yùn)行工況的用能分析

結(jié)合裂解汽油加氫裝置的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對換熱器、加熱爐、精餾塔等進(jìn)行用能分析，設(shè)備用能主要存在以下幾個(gè)問題：其一，加熱爐的熱效率比較低，參照集散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，加熱爐的排煙溫度為452℃，熱效率為77%，以標(biāo)準(zhǔn)油計(jì)，模擬計(jì)算加熱爐的凈供熱量為186kg/h，根據(jù)裂解汽油加氫裝置的月度燃料和物料平衡數(shù)據(jù)計(jì)算，模擬工況下加熱爐的實(shí)際消耗燃料為377kg/h，這說明裝置的實(shí)際熱效率會更低；其二，換熱器有效能損失比較高，二段加氫反應(yīng)器出料水冷卻器的有效能損失通常要占到總有效能損失的50%以上，在浪費(fèi)熱量的同時(shí)，也增加了循環(huán)水負(fù)荷；其三，脫C5塔進(jìn)料的溫度比較低，一般情況下，脫塔進(jìn)料溫度僅為22℃，致使外界供入塔內(nèi)的熱量不足，塔內(nèi)溫差大的物流會直接進(jìn)行混合，造成混合有效能損失，進(jìn)而導(dǎo)致再沸器負(fù)荷增大[2]。

二、裂解汽油加氫裝置的節(jié)能改造方案

1.優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，采用高效換熱器

改造裂解汽油加氫裝置，首先應(yīng)優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，采用高效換熱器。二段加氫反應(yīng)器進(jìn)料和出料的熱容流率盡量接近，減小傳熱溫差，使其能夠在滿足最小傳熱溫差的前提下，確保傳熱過程的不可逆性，避免跨夾點(diǎn)傳熱，降低最小傳熱差和循環(huán)水用量，增加工藝熱量的回收。在同類型裂解汽油加氫裝置流程模擬中，傳熱量最大的二段加氫反應(yīng)器的進(jìn)料和出料采用單程純逆流高效換熱器，取得的換熱效果最好。流程模擬表明，采用高效換熱器，對二段加氫反應(yīng)器進(jìn)出料換熱，再適當(dāng)增加一些補(bǔ)充加熱措施，可徹底停運(yùn)進(jìn)料加熱爐[3]。

2.改用工藝余熱或其他公用工程熱量替代加熱爐

改造加熱爐，提高熱效率，或者直接停用加熱爐，改用工藝余熱或其他公用工程熱量。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，加熱爐能夠回收的熱量并不多，所以回收熱量的溫度品位也不高，對其節(jié)能改造的投資回收期比較長，改造費(fèi)用和對技術(shù)的要求又很高，停用加熱爐不僅能夠節(jié)能降耗，還能夠消除安全隱患，具有可行性。流程模擬表明，采用超高壓蒸汽補(bǔ)充加熱，完全能夠滿足實(shí)際運(yùn)行的要求，此外，對進(jìn)出料管線和反應(yīng)器本體進(jìn)行改造，使其更為保溫，也能夠增加進(jìn)出料的換熱量。

3.利用裝置余熱加熱脫C5塔進(jìn)料

采用循環(huán)氫氣熱分離流程回收余熱，盡量利用裝置余熱加熱脫C5塔進(jìn)料。裂解汽油加氫裝置與加氫精制裝置的循環(huán)氫氣分離過程比較類似，可以借鑒加氫精制裝置運(yùn)用的熱分離流程對裂解汽油加氫裝置進(jìn)行改造，即在二段加氫反應(yīng)器出料水冷卻器前安置一個(gè)熱分離罐。改造后的流程不僅能夠降低循環(huán)水帶走的熱量，還能夠提高穩(wěn)定塔的進(jìn)料溫度以及塔釜出料和進(jìn)料換熱后的溫度，完全可以應(yīng)用于脫C5塔進(jìn)料預(yù)熱。流程模擬表明，對脫C5塔進(jìn)料進(jìn)行預(yù)熱十分必要，改造前的裂解汽油加氫裝置因脫C5塔進(jìn)料溫度過低，增加了對塔釜蒸汽的消耗，尤其是在冬季，脫C5塔的提餾段汽液負(fù)荷會顯著增大，嚴(yán)重影響了裂解汽油加氫裝置的正常運(yùn)行。改造后的裂解汽油加氫裝置不僅克服了原裝置存在的不足，還起到了穩(wěn)定塔底出料富余熱量的作用，二這部分富余的熱量正好用于脫C5塔進(jìn)料預(yù)熱[4]。

結(jié)論

綜上所述，結(jié)合裂解汽油加氫裝置的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，該裝置在改造前，存在二段加氫反應(yīng)器進(jìn)料加熱爐熱效率較低、出料水冷卻器有效能損失比較大等問題，裝置消耗量過大，對此進(jìn)行節(jié)能改造，采用熱分離流程以及優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的改造方案，大大降低了裂解汽油加氫裝置的能耗，取得了較好的收益。

[1]張煒.裂解汽油加氫裝置的節(jié)能改造方案[J].石油化工，2013，16（7）:797-801.

[2]于強(qiáng)，王成威，林生宏，等.催化劑LY-2008在裂解汽油加氫裝置上的應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2013，11（5）:404-406.

[3]呂爽，張文斌.裂解汽油加氫裝置節(jié)能改造[J].乙烯工業(yè)，2013，12（4）:50-53.

[4]安兆輝.裂解汽油加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的改進(jìn)[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2010，13（5）:305-307.