加氫過程用能和能耗

加氫過程用能和能耗－前言〔縮空氣〕追源至燃料的能量的總和。催化加氫過程的裝置包括有不同類型的加氫裂化和加氫精制，雖然其過程有繁簡不同，能耗不同，但其用能過程均是不行逆的。過程中的傳熱、傳質(zhì)、流體流淌、化學(xué)反響的能量利用和變化是用能分析的根底。影響過程能耗大小的因素很多，是治理、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)諸多因素的綜合表達(dá)。加氫裝置是煉油廠中能耗較大的裝置之一。據(jù)對我國煉油廠的幾大主要裝置〔常減壓、催化裂化、催化重整、焦化、加氫精制、加氫裂化〕的能耗統(tǒng)計(jì)，加氫裝置的總能耗約占30%。消耗大量的燃料和動力，因此打算著它居于用能大戶的地位。加氫裝置大大降低能耗，滿足生產(chǎn)進(jìn)展的需要。藝?yán)眉澳芰炕厥杖齻€(gè)環(huán)節(jié)，三者之間是相互聯(lián)系和相互影響著的。能量轉(zhuǎn)換和傳輸環(huán)節(jié)可直接輸出一局部能量〔如背壓蒸汽，同時(shí)不行避開會有一局部直接損失的能量〔損失、散熱損失和無效動力能等。能量的工藝?yán)铆h(huán)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備完成其工藝過程。在進(jìn)入此環(huán)節(jié)的能量除了轉(zhuǎn)換和傳輸環(huán)節(jié)有效供入的能量外，還有回收環(huán)節(jié)回收的能量。在這一環(huán)節(jié)中，熱力學(xué)能耗〔產(chǎn)品帶出與原料帶入能量之差〕是能量的回收環(huán)節(jié)的回收輸出能量。未回收的能量則為以散熱、冷卻、物流排棄等方式排入四周環(huán)境的能量。加氫過程用能和能耗－加氫過程能耗的特點(diǎn)總輸入能多。進(jìn)料和氫氣升溫順升壓均需要供入大量能量。此外，為使反響過程保250～1000左右的氫油比的循環(huán)氫量，以及相當(dāng)局部為掌握反響溫度的急冷氫〔循環(huán)氫〕量，這些循環(huán)氫的升壓輸送也需要消耗循環(huán)氫壓縮機(jī)的動力，循環(huán)氫量越大，能耗越高。升壓用電在能耗中比例大。進(jìn)料和氫氣的升壓是通過電動的進(jìn)料泵和補(bǔ)充氫壓縮機(jī)進(jìn)展，像高壓加氫裂扮裝置所耗升壓電達(dá)全裝置總能耗30～35%?；瘜W(xué)氫耗量隨反響苛刻度〔或轉(zhuǎn)化率〕大小而變化。加氫反響過程一般包括脫硫、脫氮、烯烴飽和、芳烴飽和、加氫裂化等化學(xué)反響。全部反響均須耗氫，苛刻度大，氫耗大，相應(yīng)補(bǔ)充氫壓縮機(jī)壓縮能耗增高。反響熱隨耗氫量的增加而增加，可回收利用能數(shù)量大。耗氫量大，反響過程釋放反應(yīng)熱大，供有效利用的熱量多?？杉訌?qiáng)回收熱量，降低加熱爐輸入能。但反響熱量大，為掌握反響器內(nèi)溫度，需往反響器送入急冷氫〔循環(huán)氫〕調(diào)整床層溫度，相應(yīng)加大了循環(huán)氫壓縮機(jī)能耗。低溫?zé)岫?。高能級的能量輸入裝置后，通過加氫裝置的一系列化學(xué)和物理的過程大150～200℃以下油品通過冷卻的熱量以及400的一個(gè)主要因素。運(yùn)轉(zhuǎn)初期和運(yùn)轉(zhuǎn)末期操作條件不同，用能也有所不同。運(yùn)轉(zhuǎn)末期的用能。加氫過程用能和能耗－影響能耗的主要因素不同的催化加氫工藝對能耗的影響不同加氫精制工藝對能耗的影響不同加氫裂化工藝流程對能耗的影響渣油加氫工藝對能耗的影響不同加氫裂化工藝對能耗的影響主要在以下方面：由反響壓力打算的補(bǔ)充氫壓縮機(jī)和反響進(jìn)料泵的升壓電耗；操作苛刻度及耗氫量是否為循環(huán)流程，是否設(shè)高壓循環(huán)油泵和加熱爐；兩段流程較一段流程增加了一個(gè)反響系統(tǒng)〔包括加熱爐、循環(huán)氫壓縮機(jī)、反響產(chǎn)物空冷器等〕不同加氫精制工藝對能耗的影響與直餾煤、柴油加氫處理工藝相比較，二次加工油品焦化柴油、催化柴油加氫處理質(zhì)量差，為了到達(dá)肯定的脫氮率和芳烴飽和開環(huán)，一般承受較高的加氫反響壓力〔7.0~8.0MPa〕和較高的反響溫度。以脫硫?yàn)橹鞯闹别s煤、柴油加氫處理，反響壓3.0~4.0MPa即能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。二次加工油品加氫過程釋放大量的反響熱〔一般反響溫升50℃以上，能供換熱的熱量多，根本能補(bǔ)償較高反響溫度所需的熱負(fù)荷，不致過多影響反響進(jìn)料加熱爐熱負(fù)荷，因此直餾油品加氫處理與二次加工油品加氫處理能耗的差異主要在于原料和氫氣升壓的電耗。對于二次加工焦化汽、柴油加氫處理，由于要對加氫生成油分餾切割汽、柴油，因此增加了分餾加熱爐和分餾塔頂冷卻等能耗。焦化汽、柴油加氫處理的能耗高于催化柴油加氫處理，也大于直餾煤油加氫處理的能耗。不同加氫裂化工藝對能耗的影響由反響壓力打算的補(bǔ)充氫壓縮機(jī)和反響進(jìn)料泵的升壓電耗。是否為循環(huán)流程，是否設(shè)高壓循環(huán)油泵和加熱爐兩段流程較一段流程增加了一個(gè)反響系統(tǒng)〔包括加熱爐、循環(huán)氫壓縮機(jī)、反響產(chǎn)物空冷器等〕一般來講，單段一次通過流程能耗最低，雙劑串聯(lián)一次通過或全循環(huán)流程次之，兩段、雙劑全循環(huán)流程能耗最高。工藝條件對能耗的影響的影響。這些工藝條件與能耗大小有著直接關(guān)系。工藝條件對能耗的影響－反響壓力反響壓力是加氫過程最重要的工藝操作參數(shù)之一，直接影響催化劑的反響活性和穩(wěn)定性以及產(chǎn)品的質(zhì)量。反響壓力實(shí)質(zhì)上是指氫分壓，它是取決于操作總壓力，循環(huán)氫中氫純度、氫油比及原料油的汽化率。操作壓力大小將確定補(bǔ)充氫壓縮機(jī)和反響進(jìn)料泵的出口壓力。原料重，雜質(zhì)多，產(chǎn)品質(zhì)量要求高時(shí)，則必定增加加氫的苛刻度，需要高的反響壓力(高的氫分壓)，為此就要上升補(bǔ)充氫壓縮機(jī)和反響進(jìn)料泵的出口壓力。反響系統(tǒng)壓力上升了，注水泵的出口壓力也相應(yīng)需提高。這些都要增加各自的升壓電耗。工藝條件對能耗的影響－反響溫度加氫過程的原料油和反響壓力確定后，反響溫度就是反響過程最敏感的操作參數(shù)，是加氫過程最敏捷便利的調(diào)控手段。調(diào)整反響溫度來轉(zhuǎn)變過程的反響苛刻度。工藝條件對能耗的影響－氫油比在加氫系統(tǒng)操作中需要保持較高的氫分壓，是靠通過進(jìn)入反響器的氫油比(體積比)來維持。提高循環(huán)氫氣流量可降低催化劑外表油膜厚度，有利于氫的集中，加快加氫轉(zhuǎn)化反響速度，同時(shí)還可抑制縮合反響，減慢生焦反響速度，延長催化劑的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。所以加氫過程的氫油比均大大超過化學(xué)反響所需耗氫的數(shù)量。工藝條件對能耗的影響－耗氫量在加氫反響過程中必需依據(jù)化學(xué)反響消耗的氫氣量以及溶解于反響生成油和機(jī)械漏損等的氫氣量而不斷將穎氫氣升壓加熱補(bǔ)充入反響器，否則系統(tǒng)中的氫分壓就會保持不住而下降，不能保證進(jìn)料在反響器內(nèi)反響產(chǎn)生合格產(chǎn)品。在這些消耗的氫氣中，主要是化學(xué)反響耗氫，占耗氫量中的絕大局部，視原料性質(zhì)好壞和目的產(chǎn)品要求而確定之。原料對能耗的影響加氫工藝技術(shù)的特點(diǎn)是所處理的原料油范圍寬，產(chǎn)品敏捷性大，液體收率高和產(chǎn)品質(zhì)量好。但原料的好壞，目的產(chǎn)品的質(zhì)量要求對需要的加氫反響操作條件會有相當(dāng)大的差異。加氫反響苛刻度是受原料性質(zhì)、目的產(chǎn)品的質(zhì)量要求而打算的。不同的原料性質(zhì),不同的目的產(chǎn)品要求，就有不同的加氫反響苛刻度。苛刻度的增加意味著增加加氫反響的壓力和溫度，增加耗氫量以及提高氫油比等。裝置組成對能耗的影響加氫裝置組成不同，其能耗也不同。裝置組成越簡單，其能耗越大。例如某煉化企業(yè)80萬噸/年全循環(huán)流程加氫裂扮裝置，增加氣體和液化氣脫硫局部后，能耗增加2kgfoe/t；增加液化石油氣分餾局部，能耗增加0.23kgfoe/t。因此，評價(jià)加氫裝置的能耗，應(yīng)與裝置組成聯(lián)系起來。裝置負(fù)荷率對能耗的影響負(fù)荷率能耗100基準(zhǔn)76負(fù)荷率能耗100基準(zhǔn)76基準(zhǔn)+1.3270基準(zhǔn)+2.0366基準(zhǔn)+4.41加氫過程用能和能耗－能耗構(gòu)成加氫處理〔精制〕裝置和加氫裂扮裝置都主要是由加氫反響、產(chǎn)品分餾和氫氣壓縮三個(gè)局部組成。某些裝置從合理利用能量和便于操作治理動身，將脫硫系統(tǒng)〔包括脫硫劑再生〕和含硫污水汽提也并入加氫裝置中，因此加氫裝置能耗的大小、構(gòu)成與所承受的工藝流程、反響條件以及裝置的構(gòu)成有關(guān)。催化加氫工藝過程高壓加氫裂化〔單段一次通過〕高壓加氫裂化〔未轉(zhuǎn)化油循環(huán)〕

反響壓力MPa12.0-17.016.0-18.0

單位能耗Kgfoe/t38.22-59.7166.40-75.95高壓加氫裂化〔單段中油循環(huán)〕16.0-18.075.95渣油加氫處理15.0-17.026.27-40.96潤滑油加氫處理13.0-15.055．89潤滑油加氫處理、異構(gòu)脫蠟、后精制14.0-16.088.85中壓加氫改質(zhì)8.0-10.042.28中壓加氫裂化8.0-14.036.07-54.93焦化汽柴油加氫8.020.54-28.42催化柴油加氫6.0-8.020.42-26.27直餾柴油加氫3.0-5.015.52-17.91煤油加氫4.013.61-16.72總的來說，加氫裝置的節(jié)能思路與各種煉油裝置根本是一樣的。改進(jìn)工藝流程和操作條件，降低工藝總能耗；提高能量回收率，削減排棄能量；提高能量轉(zhuǎn)換效率，削減裝置供入總能；實(shí)現(xiàn)裝置的熱聯(lián)合；削減能量損失，加強(qiáng)設(shè)備和管線保溫，削減熱損失。優(yōu)選工藝是節(jié)能的前提承受爐前混氫技術(shù)，提高換熱的傳熱效率，削減換熱設(shè)備，降低系統(tǒng)壓降；在反響系統(tǒng)承受熱高壓分別器流程，降低反響產(chǎn)物的冷卻負(fù)荷及反響生成油分餾加熱爐負(fù)荷；加氫裂扮裝置雙劑串聯(lián)流程中，在精制反響器與裂化反響器之間設(shè)立反響進(jìn)料加熱爐的進(jìn)料換熱器，可回收局部熱量，降低加熱爐負(fù)荷，削減燃料耗量；分餾塔設(shè)置中段回流，回流取熱做其它冷物流的熱源或發(fā)生蒸汽，回收熱量，降低能耗。開發(fā)和承受型催化劑氣體產(chǎn)率和加氫反響熱等。承受高活性、高穩(wěn)定性的催化劑對降低裝置能耗有著舉足輕重的影響。充分合理利用反響熱在加氫過程產(chǎn)生大量反響熱，承受窄點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展換熱網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，使換熱流程優(yōu)化匹配，充分回收反響熱各溫位熱量，以之加熱進(jìn)料、氫氣以及去下游分餾的加氫生成油或甚至產(chǎn)生蒸汽，最大限度地削減冷、熱公用工程用量，是加氫裝置節(jié)能的一大關(guān)鍵。承受高效設(shè)備承受雙殼程換熱器，以到達(dá)合理地高效換熱，更適用于溫差小的傳熱過程。除可多回收熱量外，還避開了多臺單殼程換熱器的串聯(lián)使用，降低了反響系統(tǒng)壓力降，削減循環(huán)氫壓縮機(jī)的壓縮能耗；承受節(jié)能型電機(jī)，特別是對大型電機(jī)；盡量承受高效油泵。承受臥管雙面輻射爐型的反響進(jìn)料加熱爐。回收利用低溫?zé)嵘a(chǎn)過程中有很大一局部高品位能量變成低品位能量，以各種形式排至環(huán)境損失掉。150～200℃以下油品的熱量通過冷卻排至環(huán)境；0.3MPa以下乏汽和分散水排入環(huán)境；400℃以下的加熱爐煙氣排入大氣。置≥100℃以上的熱量能夠回收，則裝置能耗可降低10～20%。① 預(yù)熱原料，削減加熱爐熱負(fù)荷，節(jié)約燃料；②預(yù)熱各種工業(yè)用水〔包括軟化水、鍋爐給水等，節(jié)約蒸汽；③用于采暖生活供熱，節(jié)約蒸汽；④用于輕烴裝置作重沸器熱源；⑤預(yù)熱加熱爐用空氣；⑥加熱熱水作工藝及儀表管線伴熱。低溫?zé)岬睦贸潭?，將打算于其?jīng)濟(jì)合理性。從工藝操作角度實(shí)行的節(jié)能措施合理掌握反響器溫升：在一般的加氫裝置設(shè)計(jì)中，原料先與反響器出口物流換熱，再進(jìn)入反響加熱爐被加熱到所需的反響器入口溫度。在高的反響器出口溫度下，換另外，按高反響器溫升方式操作，也削減了催化劑床層間冷氫的注入量，循環(huán)氫壓縮機(jī)負(fù)荷可以降低，也能節(jié)約局部能耗。維持適宜的氫油比：對某80萬噸/年加氫裂扮裝置進(jìn)展能量平衡測試，在反響器的能量平衡中，循環(huán)氫帶入的熱量占反響器總熱量的70%左右，比例格外大。因此控避開氫油比過高，增加能耗。氫油比的降低可以使系統(tǒng)壓降降低，循環(huán)氫壓縮機(jī)能耗降低，蒸汽用量削減，同時(shí)降低加熱爐的熱負(fù)荷和燃料消耗以及風(fēng)冷器的電耗。此外，氫的純度影響到裝置的能耗，對于高壓加氫裂扮裝置，氫純度每下降1.0%7%。降過大，會帶來一系列的問題，循環(huán)氣壓縮機(jī)的負(fù)荷加大、能耗上升，反響器或管道的物流會變得混亂、影響加氫效果或換熱效果，如壓降上升過快，還會嚴(yán)峻影響壓差變大的因素主要有以下幾點(diǎn)：氫氣純度下降；循環(huán)氣流量增加；原料油處理量增大或帶水等；催化劑局部粉碎或結(jié)焦；反響器入口安排器堵塞；注水量削減，冷卻器銨鹽堵塞；換熱器結(jié)垢或壓縮機(jī)入口堵；循環(huán)壓縮機(jī)及氫壓縮機(jī)啟動不正常，或常常開停緊急泄壓引起床層壓降超過催化劑強(qiáng)度值，使催化劑粉碎。從工藝操作角度實(shí)行的節(jié)能措施提高加熱爐熱效率：選用型節(jié)能燃燒器；加強(qiáng)氧表的維護(hù)和治理；搞好余熱回收，降低排煙溫度；應(yīng)用型隔熱襯里材料，削減熱損失；重視“三門一板”的優(yōu)化操作；加強(qiáng)對積灰、積垢、結(jié)鹽的去除工作。承受技術(shù)和助劑節(jié)能在氫氣壓縮機(jī)應(yīng)用HydroCOM氣量調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置液力透平，回收壓力能損失應(yīng)用阻垢劑節(jié)能公用工程系統(tǒng)節(jié)能節(jié)電高壓注水由除鹽水改為凈化水加強(qiáng)循環(huán)水治理，削減循環(huán)水用量節(jié)汽其它節(jié)能裝置熱聯(lián)合加強(qiáng)保溫、伴熱治理避開產(chǎn)品質(zhì)量過剩，降低氫耗加氫過程能耗的特點(diǎn)總輸入能量多升壓用電在能耗中所占比例大化學(xué)耗氫量與反響苛刻度〔或轉(zhuǎn)化率〕有關(guān)可回收利用能量多低溫?zé)岫嘤绊懩芎牡囊蛩毓に嚄l件對能耗的影響反響壓力〔氫分壓〕反響溫度氫油比耗氫量不同的催化加氫工藝對能耗的影響不同加氫處理〔精制〕工藝對能耗的影響不同加氫裂化工藝流程對能耗的影響原料、目的產(chǎn)品對能耗的影響裝置組成對能耗的影響裝置負(fù)荷率對能耗的影響加氫裝置能耗的構(gòu)成催化加氫工藝過程反響壓力，催化加氫工藝過程反響壓力，Mpa單位能耗，kgfoe/t高壓加氫裂化〔單段一次通過〕12.0~17.038.22~59.71高壓加氫裂化〔未轉(zhuǎn)化油循環(huán)〕16.0~18.066.40~75.95高壓加氫裂化〔單段中油循環(huán)〕16.0~18.075.95渣油加氫處理15.0~17.026.27~40.96潤滑油加氫處理13.0~15.055.89潤滑油加氫處理、異構(gòu)脫蠟、后14.0~16.088.85精制中壓加氫改質(zhì)8.0~10.042.28中壓加氫裂化8.0~14.036.07~54.93焦化汽、柴油加氫8.020.54~28.42催化柴油加氫6.0~8.020.42~26.27直餾柴油加氫3.0~5.015.52~17.91煤油加氫4.013.61~16.72加氫裂扮裝置的能耗12.0010.008.00%6.004.002.000.00燕山齊魯金陵揚(yáng)子 高橋 鎮(zhèn)海 茂名大型企業(yè)加氫裂化能耗占綜合能耗的比例各企業(yè)加氫裂扮裝置能耗占煉油綜合能耗的比例一般在6%~10%。加氫裂扮裝置的能耗大型企業(yè)加氫裂化能耗占綜合能耗的比例3535水電蒸汽燃料3025e20k151050茂名1＃金陵1＃燕山1＃股份平均加氫裂扮裝置能耗構(gòu)成電耗和燃料消耗在能耗中所占比例最高，分別高達(dá)30%~40%、30%~60%，蒸汽的消耗依據(jù)各裝置的不同差異較大，所占比例從5%20%3%~4%?；鶞?zhǔn)能耗與節(jié)能潛力典型的國產(chǎn)140萬噸/年一段雙劑串聯(lián)一次通過加氫裂扮裝置的基準(zhǔn)能耗E1=＝18.888kgfoe/t電耗： E2=18.76kgfoe/t蒸汽能耗：E3=1.949kgfoe/t循環(huán)水： E4＝1.369kgfoe/t除氧水： E5＝3.34kgfoe/t其它水： E6=0.05kgfoe/t其它能耗：E7=0.407kgfoe/t總能耗 E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7＝44.763kgfoe/t基準(zhǔn)能耗的校正：反響局部為熱高分流程，取熱高分比冷高分節(jié)能3.5kgfoe/t。裝置的基準(zhǔn)能耗：44.763－3.5＝41.263kgfoe/t707065605550454035302520151050加氫裂化能耗比照實(shí)際能耗基準(zhǔn)能耗節(jié)能潛力燕山齊魯橋名均鎮(zhèn)海揚(yáng)子金陵高金陵茂平9kgfoe/t的節(jié)能潛力。加氫裂化能耗國際先進(jìn)水平為38kgfoe/〔全循環(huán)流程，而我國平均一般水平為46因此節(jié)能潛力較大。加氫裝置節(jié)能措施從裝置設(shè)計(jì)角度實(shí)行的節(jié)能措施從工藝操作角度實(shí)行的節(jié)能措施承受技術(shù)、助劑節(jié)能公用工程系統(tǒng)節(jié)能裝置熱聯(lián)合及回收利用低溫?zé)峒訌?qiáng)保溫、伴熱治理其他節(jié)能措施優(yōu)化制〔產(chǎn)〕氫、加氫網(wǎng)絡(luò)，合理產(chǎn)氫、用氫，降低產(chǎn)氫、用氫本錢，降低能耗從裝置設(shè)計(jì)角度實(shí)行的節(jié)能措施優(yōu)化工藝流程承受爐前混氫技術(shù)承受熱高壓分別器流程精制反響器與裂化反響器之