炼油厂氢气资源优化利用研究

葛伟，李鑫，辛欣

（玉门油田炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200）

炼油厂氢气资源优化利用研究

葛伟，李鑫，辛欣

（玉门油田炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200）

氢气是清洁能源，在石油炼化生产中，氢气既是石油炼化产出品，又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料，这些年，随着炼化工业对氢气的需求量与日俱增，对炼油厂的氢气资源进行优化在生产中就显得尤为重要。

氢装置优化； 氢气质量相对平衡； 模拟相对数量优化

0 前言

氢气是清洁能源，在炼化工业中，氢气既是石油炼化产出品，又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料。历经石油发展的100多年，石油加工技术在不段的进步，加工中需要的催化剂经过多次技术革新。

1 氢气资源优化利用研究综述

炼厂中的许多加工中都产生浓度各异的H2。H2的浓度度如表1所示。

表1 尾气中的典型氢浓度

这里面部分尾气不需要加工可以直接送入装置，例如深度加氢处理设备制造的尾气可排入中度加氢处理设备；但大部分产出的尾气由于含氢的浓度不高，需要进行再次回收。回收过程中，氢气的浓度和压力是关键方面。氢回收技术包括膜渗透法、变压吸附法。各个技术都是自己的优缺点，各技术方案比较如表2。

2 回收氢气2种方法分析

表2 氢回收技术比较

2.1 膜渗透法

膜渗透法尽管回收氢气的浓度要低与别的方法，基本上够用了。

缺点是氢气压力比进料压力低很多，生产前必须要对H2再次处理，进料的纯度问题也不小。

2.2 深冷分离法

这项技术的资金成本比较高，所以这项技术并没有被大量使用，只是在大规模生产时才应用。

3 采用优化方法

按照环境保护要求，生产符合要求的低S的清洁燃料是炼油厂生产原油的目标之一，而氢气平衡对整个工厂有着重大作用，所以必须对氢气进行技术优化。

氢气资源优化的主要方法：

（1）模型优化法

模型优化法通过对产氢、耗氢装置进行分析，建立产氢、耗氢装置的氢气关联模型，找出氢气消耗量的重要原因，对这些原因使用最优方法来减少氢气的消耗量。

（2）网络优化法

绘出较详尽的氢气网络图，采用数学优化方法，算出氢气的最小消耗量及从如何对氢气网络进行技术改进，从而通过减少整个氢气耗量降低炼厂操作成本或制氢厂能力。详细的氢气网络模型用以对网络进行调整使氢耗降至目标水平。这些细微的调整的资金成本比较低。

（3）改善提纯装置性能

修正提高纯度装置的进料速度、进料物质构成。对减少氢消耗量来说，这个方法成本较低。由于实际工作中对提纯的设备来说，压力有不小的应先个，选择对进料和尾气的压力进行技术优化，就需要考虑成本和投资间的关系。改造后的制氢流程示意图如图1。

4 总结

考虑提高H2的产量，提供回收H2质量，减少生产H2的价格成本，氢气回收成本曲线如下：应使用网络优化法方法和模拟优化技术对制氢、用氢和回收三环节的氢气网络进行合理的优化配置，优化不同浓度H2利用，提高H2的使用率，减少H2压缩机成本等技术层面进行分析，如图2所示。

图1 制氢流程示意图

图2 氢气回收成本曲线

［1］ 梁铁伟 . 国外炼厂氢气的回收与优化利用［J］. 国外油田工程，2002（02）.

［2］ 孙恒慧. 炼油厂氢气网络的窄点分析［J］. 炼油设计，2001，（10）.

［3］ 沈静珠，等.“加氢裂化反应动力学模型的建立及参数拟合方法研究”.

［4］ 沈静珠，等. “产品集总加氢裂化动力学模型的研究”石油炼制与化工，1995.9.

［5］ 陈苏.在炼油厂中寻找新的氢源和制氢原料.石油炼制与化工，2001，9（32），57～60.

Optimal utilization of hydrogen resources in refi neries

TE624

1009-797X （2015） 20-0135-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.043

葛伟（1992-），男，助理工程师，大学本科，研究方向为炼厂干气制氢工艺的研究。

2015-09-07