清洁燃料升级中炼厂氢气系统优化运行与探讨

李晓东

摘 要：介绍了长庆石化公司清洁燃料升级进程中，通过建设制氢装置和扩大重整副产氢能力，采取有效的技术和管理手段，围绕氢气系统运行过程中的突出问题和难点，优化氢气系统运行，达到了以最低氢气成本生产清洁燃料和提高企业经济效益，特别是提升企业竞争力的目的。

关 键 词：清洁燃料;氢气;氢管网优化;氢气管理

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1304-04

Optimal Operation of Refinery Hydrogen System in Upgrading of Clean Fuel

LI Xiao-dong

（PetroChina changqing Petrochemical Company，Shaanxi Xianyang 712000，China）

Abstract： The clean fuel upgrading process in Changqing petrochemical company was introduced. The hydrogen production plant was constructed， and production capacity of hydrogen as by-product in reforming unit was expanded. Aiming at problems and difficulties in operation process of the hydrogen system， the hydrogen system was optimized to achieve the minimum cost of hydrogen production and improve economic efficiency of enterprise.

Key words： Clean fuel;Hydrogen;Hydrogen network optimization;Hydrogen management

燃料清洁度的一个重要指标是硫含量。发展临氢工艺，建设加氢型炼厂，生产清洁燃料，已成为所有炼厂的必然选择。加氢工艺居炼油工艺之首，随着清洁燃料升级进程的不断加快、燃料规格要求的日益严格及加工含硫原油比例增大等原因，使得炼厂朝着全加氢型炼厂的方向大力发展，加氢工艺的处理能力占原油加工能力的比例近年来持续提高，08年全球加氢工艺的能力占原油加工能力的比例已超过50%。清洁燃料升级进程的加快必然带来临氢装置氢气用量的大幅增加。氢气是宝贵的清洁原料，选择廉价或尽可能低成本产氢方式、合理规划和利用宝贵的氢气资源、优化氢气系统平衡运行及产耗氢装置运行管理是现代化炼厂提高竞争力的必要手段和重要的发展战略要素。

1 升级前氢气系统平衡及清洁燃料升级进程概述

1.1 升级前氢气系统运行概述

长庆石化加工原油为长庆原油，在清洁燃料升级之前，燃料油生产的工艺路线主要是“催化裂化+加氢裂化”，汽油池中汽油组分以催化裂化汽油为主，占67%，再加上少量的重整汽油，汽油池汽油产品中硫质量分数小于0.05%;柴油池中主要组分包括直馏柴油和加氢处理柴油，柴油池柴油产品中硫质量分数不大于0.2%，汽，柴油质量均能满足当时的国Ⅱ排放标准要求[1]。

由于产品质量能够完全满足国Ⅱ排放标准要求，当时的氢气系统平衡运行比较简单。产氢装置主要为4×104 Nm3/h制氢装置和1.01×105 Nm3/h重整氢PSA装置，耗氢装置主要为120万t/a加氢裂化。实际所需氢气较少，仅占原油加工量的0.35%。

1.2 清洁燃料升级进程概述

在清洁燃料升级过程中，氢气资源得到了充分利用，长庆石化加氢装置处理量（不含重整预加氢处理）由占原油加工量的28.0%上升到48.0%，氢气需求量由占原油加工量的0.35%上升到0.60%。2014年产品质量升级项目140万t/a柴油加氢装置建成投产，长庆石化各类加氢装置（不计重整预加氢）占原油加工能力达到76%，氢气需求量占原油加工量达到0.73%[1]。。

1.3 清洁汽油的升级进程

2011年长庆石化产品质量升级项目60万t/a连续重整装置建成投产，但由于催化裂化汽油硫含量较高，导致汽油池汽油产品硫含量达124.9×10-6，全厂可生产部分国Ⅳ汽油和部分国Ⅲ汽油，国Ⅲ汽油生产能力占出厂产品的60%。为生产符合国IV排放标准的低硫汽油，结合现有加工流程，继续选择“催化裂化+加氢裂化“加工路线，2012年产品质量升级项目60万t/a催化汽油加氢脱硫装置建成投产，将汽油池中汽油产品硫含量降低到50×10-6以下，汽油质量能够完全满足国Ⅳ和部分满足国Ⅴ排放标准要求。

1.4 清洁柴油的升级进程

2012年長庆石化产品质量升级项目60万t/a液相柴油加氢脱硫装置建成投产，柴油池中柴油产品硫质量分数降低到350×10-6以下，处理后的柴油质量能够满足国Ⅲ排放标准要求。2014年产品质量升级项目140万t/a液相柴油加氢装置建成投产后，柴油池中柴油产品硫质量分数降低到50×10-6以下，同时继续依靠包括加氢裂化和加氢精制的加氢技术，柴油质量能够完全满足国Ⅳ和部分满足国Ⅴ排放标准要求。

2 升级前氢气系统平衡及清洁燃料升级进程概述

2.1 升级前氢气系统运行概述

长庆石化氢气系统主要由供氢系统，氢气管网，耗氢系统三部分组成。根据氢气来源和使用地点不同，采用统一供氢和用氢的运行方式。具体分为压力2.2～2.5 MPa的重整氢管网和压力2.1～2.3 MPa的工业高纯氢管网，且互为连通。