淺析煉油裝置用氫優(yōu)化思路

王象會 劉玉芹 安金海 吳華

摘要：在煉油裝置中，裝置氫氣平衡優(yōu)化尤為重要。優(yōu)化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑長周期運轉(zhuǎn)。實現(xiàn)了節(jié)能降耗目標(biāo)，并為同類裝置運行提出了改進方向和處理措施。

關(guān)鍵詞：氫源品質(zhì);平衡;優(yōu)化;氫耗;能耗

前言

在煉油裝置中，裝置氫氣平衡優(yōu)化尤為重要。優(yōu)化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑長周期運轉(zhuǎn)。實現(xiàn)了節(jié)能降耗目標(biāo)，并為同類裝置運行提出了改進方向和處理措施。裝置氫氣平衡優(yōu)化控制好，裝置氫耗節(jié)能效果顯著。

一直以來，煉油廠氫氣產(chǎn)耗平衡是裝置長周期平穩(wěn)運行的前提，是企業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵問題，如何平衡優(yōu)化氫氣，提高經(jīng)濟效益仍是當(dāng)前煉廠裝置運行過程中需要研究的重要課題之一。

一、氫氣生產(chǎn)消耗裝置設(shè)計參數(shù)及運行情況

100萬噸/年重整預(yù)加氫單元、80萬噸/年重整再生單元、140萬噸/年柴油改質(zhì)裝置、60萬噸/年汽油加氫裝置、100萬噸/年汽柴油加氫裝置、硫磺尾氣加氫單元以及配套1萬標(biāo)立/時制氫裝置、4萬標(biāo)立/時重整氫氣PSA裝置。

純度方面：重整預(yù)加氫、再生還原段使用提純前的重整氫氣;柴油改質(zhì)裝置使用重整氫與高純氫混合氫;其余為PSA提純氫。

產(chǎn)用較平衡：

按照粗氫算，使用量-產(chǎn)出量=-1432Nm3/h

汽油加氫SHU反應(yīng)器：該煉廠汽油加氫SHU單元用氫純度偏高，存在優(yōu)化空間;

重整氫預(yù)加氫：采用重整氫;

重整再生系統(tǒng)：采用重整氫，UOP要求還原氫C4以上含量不大于1.4v%即可。重整氫C4以上組份0.51%。建議嘗試重整氫作還原氫，并密切關(guān)注還原反應(yīng)器溫度變化和催化劑碳含量。

硫磺裝置：硫磺回收尾氣加氫單元均采用純氫，經(jīng)查文獻和咨詢催化劑廠家，可降低氫氣純度。

二、煉廠用氫優(yōu)化思路

（一）全廠噸油耗氫：實際消耗的氫氣量與原油加工量的質(zhì)量比

（二）氫氣利用率：燃燒耗氫/產(chǎn)氫總量*100%

（三）氫氣管網(wǎng)平衡控制方案

冬季燃料氣不足時，重整110%滿負(fù)荷運行，石腦油外采，制氫裝置低負(fù)荷運行，并負(fù)責(zé)調(diào)整氫氣管網(wǎng)平衡。燃料氣壓力低時，依次采用丙烷氣化、液化氣氣相、天然氣補充。

夏季燃料氣充足時，制氫調(diào)整至合適負(fù)荷，確保燃料氣平衡。重整平衡氫氣管網(wǎng)壓力，外購少量石腦油，以彌補石腦油產(chǎn)耗缺口。

石腦油產(chǎn)耗平衡，制氫負(fù)責(zé)平衡氫氣管網(wǎng)，燃料氣壓力低時，依次采用丙烷氣化、液化氣氣相、天然氣補充。

因制氫產(chǎn)氫成本較重整高，同時重整可產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，如果重整外購石腦油有效益的情況下，重整應(yīng)始終滿負(fù)荷運行。夏季燃料氣充足時，制氫最低負(fù)荷運行平衡氫氣;燃料氣通過DCC裝置調(diào)整，DCC裝置適量降低摻渣或提高主風(fēng)量轉(zhuǎn)較富氧再生，CO焚燒爐多消耗燃料氣，提高中壓蒸汽產(chǎn)量，降低鍋爐煤或水煤漿消耗;

三、氫氣優(yōu)化方向

（一）氫氣管網(wǎng)優(yōu)化原則。結(jié)合煉油廠裝置布局，充分利用現(xiàn)有氫氣管線，盡可能節(jié)省投資。

優(yōu)化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），確保產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑長周期運轉(zhuǎn)。

（二）根據(jù)各氫源組成 （H2純度、CH 4等輕烴含量 、 雜質(zhì)等）、壓力等品質(zhì)差別，對各氫源進行優(yōu)化匹配、梯級利用， 實現(xiàn)不同品質(zhì)的氫氣“高質(zhì)高用，低質(zhì)優(yōu)用”。

（三）優(yōu)化H2流程走向及氫氣管網(wǎng)布置，滿足各耗氫裝置氫氣壓縮機對氫氣管網(wǎng)壓力、流量等需求。

（四）通過文獻調(diào)研和咨詢催化劑廠家，硫磺回收尾氣加氫反應(yīng)器可采用90%左右且不含烯烴的低純氫取代純氫。結(jié)合實際情況，建議采用柴油加氫脫后低分氣作硫磺尾氣加氫反應(yīng)器氫源。

（五）經(jīng)查看某段時間記錄罐區(qū)精制柴油產(chǎn)品性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)柴油產(chǎn)品硫含量最大值7.3ppm，最小值0.9ppm，平均值為1.9ppm，產(chǎn)品質(zhì)量過剩。因柴油改質(zhì)裝置有提高柴油十六烷值的功能，而汽柴油加氫裝置加工常柴，對十六烷值改進有限，建議汽柴油加氫裝置適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，減少氫耗和能耗。

（六）重整PSA解吸氣可作為制氫原料的一部分，并完全替代補充氫，制氫裝置不再使用純氫氣作為補充氫。

（七）汽柴油加氫裝置低分氣系統(tǒng)增上壓縮機，升壓后與改質(zhì)低分氣共同脫硫，送重整氫PSA 回收氫氣。

（八）焦化汽柴油加氫低分氣單獨脫硫，一部分送重整氫增壓機，一部分作為硫磺回收裝置加氫反應(yīng)器用氫。

總之，結(jié)合煉油廠裝置布局，充分利用現(xiàn)有氫氣管線，盡可能節(jié)省投資。

優(yōu)化耗氫裝置用氫，滿足耗氫裝置工藝要求（氫油比、氫分壓等），對各氫源進行優(yōu)化匹配、梯級利用， 實現(xiàn)不同品質(zhì)的氫氣“高質(zhì)高用，低質(zhì)優(yōu)用”。最大負(fù)荷利用重整裝置重整氫氣，降低制氫裝置負(fù)荷或制氫裝置停工，在保證全廠氫氣平衡的情況下，降低全廠能耗，確保產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑長周期運轉(zhuǎn)。