分析煤直接液化油加氫改質(zhì)裝置的節(jié)能降耗技術(shù)

黃勇(中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

通常的加氫裂化工藝，主要原料為高硫原油，其在石化企業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，常用的加氫裂化工藝裝置比較適合高硫原油，通過在較高的壓力及催化劑的作用下，烴分子與氫氣會(huì)發(fā)生裂解及加氫反應(yīng)等相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成分子量較小的化學(xué)物質(zhì)，這個(gè)過程就是加氫裂化的過程，稱為加氫裂化工藝。當(dāng)壓力大于10MPa，稱為高壓加氫裂化，當(dāng)壓力小于10MPa時(shí)，稱為低壓加氫裂化[1]。而神華集團(tuán)加氫改質(zhì)實(shí)質(zhì)上是加氫精制與加氫裂化這兩種工藝的串聯(lián)組合，采用的是高壓加氫改質(zhì)工藝。加氫改質(zhì)裝置由于開工初期能耗較大，工藝方面的設(shè)計(jì)在細(xì)節(jié)方面不是很完善，因而需要經(jīng)過一系列的改良，并通過投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)以來的改善，最大限度的減少裝置的能源和資源的浪費(fèi)，使其在節(jié)能降耗方面成效顯著。

1 裝置概括

神華集團(tuán)加氫改質(zhì)裝置由中國(guó)石化工程建設(shè)公司承擔(dān)設(shè)計(jì)、采購(gòu)和建設(shè)，于2007年全面建成。

作為神華煤液化項(xiàng)目中的一個(gè)主要生產(chǎn)裝置，是深度改善加氫穩(wěn)定油的質(zhì)量，提高柴油十六烷值，以生產(chǎn)合格柴油(航煤)產(chǎn)品的必要手段，同時(shí)也生產(chǎn)芳潛含量高的石腦油產(chǎn)品。

設(shè)計(jì)原理是將原料通過加氫改質(zhì)技術(shù)轉(zhuǎn)化為清潔燃料，這個(gè)過程中提升了原料油的質(zhì)量，以此來達(dá)到節(jié)能降耗的目的并同時(shí)改善了油品的顏色。這樣一方面可以脫除油品中的硫、氮、氧等易形成能耗的雜質(zhì)，另一方面能夠使烯烴、芳烴等化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，如芳烴及烯烴的加氫飽和、環(huán)烷烴開環(huán)等，之后生產(chǎn)出合格的柴油和石腦油餾分。這就需要實(shí)際中的氫分壓及反應(yīng)溫度達(dá)到一定的高值，同時(shí)還需要保證較低的空速。所以工藝設(shè)計(jì)很重要，能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的同時(shí)，將盡量的降低裝置的能源損耗和浪費(fèi)，合理的利用資源，將企業(yè)效益最大化。

2 加氫改質(zhì)裝置工藝及節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 加氫改質(zhì)裝置的工藝流程圖

液化項(xiàng)目加氫改質(zhì)工藝流程如圖所示。

液化項(xiàng)目的加氫改質(zhì)裝置的主要原料是煤液化生成油并經(jīng)加氫穩(wěn)定過的＞145℃的餾分油和部分輕烴回收裝置來的石腦油，與循環(huán)氫氣混合加熱后分別進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器和加氫改質(zhì)反應(yīng)器，經(jīng)過加氫深度精制和改質(zhì)，混氫油在催化劑的作用下，進(jìn)行加氫脫氮、脫硫、脫氧、烯烴及芳烴加氫飽和等反應(yīng)，使其所含的氮、硫、氧轉(zhuǎn)化為硫化氫、氨氣和水。反應(yīng)油進(jìn)過一些列的換熱進(jìn)入冷高分分離出氫氣循環(huán)利用，高分油減壓進(jìn)入冷低分進(jìn)一步油氣水三相分離，低分油換熱后作為分餾塔的進(jìn)料進(jìn)入分餾塔分餾，塔底產(chǎn)出大量的優(yōu)質(zhì)合格的低凝輕柴油。分餾塔頂分餾出的石腦油進(jìn)入塔頂回流罐由泵打入石腦油穩(wěn)定塔脫去含硫氣體，生產(chǎn)出芳潛含量高的重石腦油，其硫、氮含量均低于0.5ppm，是非常好的重整原料[2]。本裝置具有投資少、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)方案靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以深度改善產(chǎn)品質(zhì)量，減少對(duì)設(shè)備的損耗，以及降低了對(duì)大氣的污染。

1—原料油罐2—反應(yīng)加熱爐3—加氫精制反應(yīng)器4—加氫改質(zhì)反應(yīng)器5—高壓換熱器6—空冷器7—高壓分離器8—低壓分離器9—分餾塔10—塔頂罐11—石腦油穩(wěn)定塔

2.2 加氫改質(zhì)裝置的技術(shù)特點(diǎn)

裝置處理的原料油硫含量較低，且氮含量低，所以不需要專門設(shè)置循環(huán)氫脫硫設(shè)施，節(jié)約了成本。自常壓分餾塔分出石腦油、航煤餾分和柴油產(chǎn)品,塔底用重沸爐直接加熱，設(shè)置分餾塔重沸爐，優(yōu)化了分餾部分換熱流程，比傳統(tǒng)的流程具有投資省、能耗低等特點(diǎn)。但是由于石腦油產(chǎn)品考慮直接外售，分餾部分采用分餾塔—石腦油穩(wěn)定塔的流程，以脫除溶解的氣體和H2S，以使產(chǎn)品合格。因裝置不出液化氣產(chǎn)品，氣體組分去輕烴回收裝置集中處理，這樣節(jié)省了本裝置設(shè)備上的投資，合理的利用了資源。

3 加氫改質(zhì)裝置具體節(jié)能措施

3.1 增加原料油預(yù)熱系統(tǒng)

解決裝置加工冷料時(shí)原料溫度低的問題

3.1.1 改造原因

由于裝置遇到非正常停車時(shí)柴油產(chǎn)品需要改不合格線送罐區(qū)儲(chǔ)存，等到回?zé)捈庸す迏^(qū)油時(shí)油的溫度較低，在35℃到50℃之間，回?zé)捈庸す迏^(qū)油流量大時(shí)與來的液化油145℃混合造成原料進(jìn)料溫度很快下降，反應(yīng)進(jìn)料泵為熱油泵，原料溫度過低將難以達(dá)到泵的操作條件，也加大了反應(yīng)加熱爐的負(fù)荷，造成加熱爐燃料氣的很大浪費(fèi)，且加熱爐爐管的溫度上限有要求不能大于450℃，原料溫度過低加熱爐將滿足不了反應(yīng)溫度的需求，所以經(jīng)過設(shè)計(jì)協(xié)商增加一臺(tái)罐區(qū)來原料油換熱器來提高罐區(qū)來原料的溫度。

3.1.2 改造內(nèi)容圖例

增加了一臺(tái)罐區(qū)來原料油換熱器，利用3.5MPa蒸汽給原料進(jìn)行加熱。

3.1.3 改造效果

利用3.5MPa蒸汽通過罐區(qū)來原料油加熱器給罐區(qū)來原料加熱，用控制閥控制少量的蒸汽量就可以大量的節(jié)約反應(yīng)爐的燃料氣，且蒸汽換熱降壓后可以進(jìn)一步回收利用。加熱后原料溫度滿足了正常的生產(chǎn)要求。

3.2 反應(yīng)器注入冷氫控制閥增加副線閥

3.2.1 改造原因

在裝置的首次開工過程中，反應(yīng)器溫升很大，現(xiàn)有冷氫控制閥全開后仍不能很好控制溫升，閥門的開度限制了冷氫的流量，達(dá)不到操作要求。正常應(yīng)該是冷氫流量在達(dá)到操作要求的情況下控制閥的開度保持在40%-60%，留有一定的余量，開度過大時(shí)冷氫余量將不足。如遇緊急情況反應(yīng)器床層溫升過快需要大量注入急冷氫時(shí)原設(shè)計(jì)滿足不了操作要求，增加了操作的危險(xiǎn)性，如處理不及時(shí)將發(fā)生飛溫影響反應(yīng)催化劑的使用壽命。冷氫的不足造成反應(yīng)溫升波動(dòng)，也限制了裝置油品加工處理量，油品產(chǎn)出少，且質(zhì)量得不到保證，造成企業(yè)的收益降低。

3.2.2 改造內(nèi)容圖例

3.2.3 改造效果

冷氫控制閥增加副線閥后，合理的利用了冷氫量對(duì)反應(yīng)器床層溫度進(jìn)行控制，避免了反應(yīng)溫升的波動(dòng)，溫升穩(wěn)定使產(chǎn)出油品的質(zhì)量得到了保證，創(chuàng)造了效益。經(jīng)過實(shí)際的運(yùn)行后，達(dá)到了很好的改造效果。

3.3 分餾塔底加熱爐進(jìn)料泵葉片改造

3.3.1 改造原因

分餾塔底加熱爐進(jìn)料泵作為油品分餾的關(guān)鍵設(shè)備，其泵出口流量不能持續(xù)的保持恒定，運(yùn)行一段時(shí)間后出口流量會(huì)逐漸的下滑，下滑過程很慢，但流量下滑會(huì)對(duì)分餾塔底液位和溫度造成波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。流量過低時(shí)現(xiàn)場(chǎng)泵體噪音增大，加大泵體磨損，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)損壞設(shè)備造成泄漏，另外此泵與塔底加熱爐有連鎖，泵出口流量低于下限會(huì)導(dǎo)致加熱爐連鎖，嚴(yán)重影響操作。經(jīng)分析認(rèn)為泵的葉片設(shè)計(jì)不合理，需要進(jìn)行打磨。經(jīng)過摸索對(duì)其中一臺(tái)泵葉片打磨處理后進(jìn)行觀察，泵的出口流量得到很好的穩(wěn)定。

3.3.2 改造前后流量趨勢(shì)對(duì)比

3.3.3 改造效果

經(jīng)改造后，流量得到穩(wěn)定控制，避免了分餾塔底液位和溫度的頻繁波動(dòng)，優(yōu)化了操作，并節(jié)約了更換設(shè)備的資金，達(dá)到了節(jié)能降耗的效果。

3.4 石腦油穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器與塔底重沸器改三通閥控制

3.4.1 改造原因

石腦油穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器與塔底重沸器為石腦油穩(wěn)定塔提供熱源，影響塔的熱量平衡和產(chǎn)品質(zhì)量，在控制塔底以及塔頂溫度的時(shí)候，即要使熱源走換熱器，還要使一部分熱源走跨線，來調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)溫度。原設(shè)計(jì)在跨線設(shè)一控制閥，這樣調(diào)節(jié)起來比較麻煩，還要經(jīng)常需要外操去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)進(jìn)入換熱器的量，所以經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商換為三通閥。

3.4.2 改造內(nèi)容圖例

3.4.3 改造效果

石腦油穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器與塔底重沸器改為三通調(diào)節(jié)閥控制穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度和塔底溫度后，石腦油穩(wěn)定塔的溫度控制比以前平穩(wěn)很多，改造效果比較好。

4 結(jié)語

本文通過分析加氫改制裝置的概況，討論了加氫改質(zhì)裝置的節(jié)能降耗措施，并經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)收到了良好的效果。

[1]汪加海.柴油加氫改質(zhì)裝置的節(jié)能技術(shù)和挖潛措施[J].廣東化工,2014（7）.

[2]康開通.煤直接液化加氫精制催化劑再生效果評(píng)價(jià)［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014年.