加氢裂化装置用能分析及节能解析

李力丰(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315830)

0 引言

现代社会经济的迅猛增长，受资源环境的约束，我国经济社会发展面临较多挑战，在此背景下，石化企业面临严峻的市场竞争压力。为了推动石化企业的可持续发展，针对企业内部的加氢裂化装置进行全面节能改造特别重要，基于此，本文重点探讨加氢裂化装置用能特点与节能措施。

1 加氢裂化装置用能特点分析

从实践角度来分析，此种类型的装置，其生产条件和运行环境比较复杂，在具体运行期间，需要消耗较多能量，生产过程包含氢气高压的压缩、油品的分馏与催化加氢反应。装置用能特点主要如下：

第一，装置在具体运行环节，会产生大量的低温热，虽然在加氢反应期间会产生较多的高温热，但是，因为装置运行所产生热量主要为低温热，低温热源占据比例大。

第二，在催化加氢反应环节，能够产生较多的可以回收利用的能量。催化加氢反应属于强放热过程，要确保反应的连续进行，并向外部环境散发一定反应热，如果可以回收此部分的热量，能够显著减少能源损耗。

第三，装置在实际运行期间，其用电大部分为升压过程，装置自身的生产条件和作业环境位于高压环境下，进料环节，也要使用泵机，进行有效的升压，泵机的稳定运行，主要依赖电能。所以，升压耗电是重要的耗电体。当前时期，装置内部高压进料泵设备可以利用高分液体，节省大量电能[1]。

第四，装置自身的输入总量较大，因为装置运行条件与环境较为特殊，具有高压、高温的特点，所以，工作人员要对加氢裂化所需要的氢气原料，实施升压处理，一般而言，升压电机功率均比较高，故需消耗较多能量。当前时期，循氢压缩机主要利用中压蒸汽，进行有效的驱动，所消耗能量也特别多。

2 加氢裂化装置节能措施

2.1 改善操作条件

加氢裂化需要在高温、高压状态下进行，在指定的范围之内，通过有效提升温度，可以显著提升加氢裂化反应转化效率，但是，如果温度特别高，超过规定标准要求，对装置要求比较高，需要较多投资。例如，反应炉出口温度过高，热炉负荷增加，瓦斯消耗量增加。为了减少能源的消耗量，在确保产品质量的基础之上，工作人员可有效降低加氢裂化的反应温度。

此外，反应压力作为加氢裂化操作当中的核心参数，如果反应压力较大，则表明加氢裂化化学反应有利，但是，若压力过高，进料泵和循环压缩机所消耗的能量也越高。在加氢环节，总压力不是特别重要，氢分压起到主导作用[2]。结合有关文献得知，若新氢的纯度过低，会降低装置运行能耗，针对高压加氢裂化装置的运行状态可以得知，新氢纯度下降1%，其反应能耗可以增加大约7%左右，因此，工作人员要科学控制新氢的纯度。

在反应加热炉内部，瓦斯和循环氢压缩机需要消耗较多资源，故工作人员可适当降低混氢量，不断降低反应加热炉的运行负荷，在具体操作环节，要合理控制加热炉的运行温度，并降低循环氢压缩机的运行速度，显著减少混氢量。通过严格控制混氢量，不仅可以降低反应加热炉瓦斯消耗量，而且能够提高燃料利用效率。工作人员在日常工作之中，在确保产品质量和安全的基础上，适当降低循环氢压缩机的运行速度，显著降低装置运行能耗。

加氢裂化装置主要是利用反应生成油和原料混氢油换热，不断提升反应进料的温度，工作人员需要有效调节装置自身的反应温度，在科学范围之内，适当提升反应的出口温度，并完全利用产物自身温度，安装高压换热器，为原料混氢油进行加热，不断提升反应加热炉的入口温度，显著减少加热炉负荷，节约燃气，真正达到节能降耗目标。

2.2 冷空气节能

冷空气运行时间较长，翅片管表面容易出现大量积尘，对最终的空冷散热效果带来较大影响，因此，工作人员要在规定的时间之内，全面清洗池片管，不断提升空冷冷却效率。在指定的条件之下，装置对空冷温度要求比较高，若将周围的空冷装置关闭，温度过高，若不关闭，温度也会突然下降，故工作人员通常不关闭，可以适当调整顶部百叶窗，确保制空冷温度得到有效控制，避免出现冷空负荷浪费现象[3]。

另外，若空冷采取变频电机驱动模式，则可以适当增加空冷启动量，温度降低之后，电机的转速急剧下降，采取此种操作方法，不仅能够保证空冷温度更加稳定，而且可以节省较多电能，提高节能降耗效果。

2.3 合理利用反应热

催化加氢反应属于强放热过程，如果可以将此部分热量快速回收，并全面利用，能够在一定程度上减少能源消耗量。对于工作人员来讲，需要对既有的换热流程，进行全面的优化，将不同部位热量快速回收，并进行高效利用。比如，通过采取低温热源，适用于产品分馏预加热，可以减少冷热公用工程使用次数，明显减少能量损耗。

2.4 科学使用催化剂

结合加氢裂化装置运行特点可以得知，催化剂占据重要作用，对加氢裂化反应影响较大，科学使用性能较好的催化剂，可以显著降低反应压力，进而降低反应温度。需要特别注意的是，工作人员不宜追究性能较为单一的高性能催化剂，要结合催化剂特性，以及工艺条件情况，进行有效匹配。催化剂的性能和工艺条件保持密切配合，如果催化剂的性能出现较大变化，压力和温度等一系列条件，也会发生较大改变。

除此之外，在使用催化剂的过程当中，工作人员需要合理控制使用量，如果催化剂的使用量过高，会降低加氢裂化装置的运行效率，影响产品的安全性，如果催化剂使用量过低，则会影响产品生产质量。因此，工作人员要根据催化剂类型，有针对性地使用催化剂，并结合加氢裂化装置的实际运行情况，进行科学的调整，在确保加氢裂化装置稳定、安全运行的前提下，延长装置的使用寿命[4]。

2.5 确保装置安全、稳定运行

要想更好的降低加氢裂化装置运行损耗，确保该装置安全运行，可从以下几方面着手：

第一，严格控制氢油比，确保氢油比处于规定标准范围之内。结合具体的反应特点可以得知，虽然提升氢油比，能够提升反应转化效率，但是，在一定程度上会产生较多能源的消耗。故工作人员在具体生产环节，要科学控制氢油比。

第二，根据加氢裂化装置的具体运行状态，在实际运行环节，密切关注系统的压力降情况，避免出现压力降过大现象，减少系统动能的损耗。

第三，严格控制反应器温度。通过在进料之前，确保反应器出口和物料有效换热，物料在进入到反应器之前，需要进行充分的预加热，有效降低反应器的内部温度，确保加氢裂化装置能够安全、稳定运行。

2.6 运用先进的节能设备

因为加氢裂化装置结构组成较为复杂，重点包含换热装置、压缩装置、泵及和电机等等，为了有效减少装置运行环节的能源损耗，需要使用运行效率比较高的节能装置，比如，先进的节能电机与节能泵机等等，同时，工作人员要对既有的管线布局，进行合理的优化。工作人员在日常工作之中，需要科学确定出泵机的运行负荷，运用压力变化，安装U型管，实现热量的快速回收与利用，提高节能效果[5]。

2.7 加热炉

加氢裂化装置运行期间，需要消耗较多的燃料，燃料气占比高，可以占据装置能耗的33%左右。若加热炉自身的排烟温度过高，不但会浪费大量能源，而且会影响设备装置的安全运行，给周围生态环境带来严重影响。加热炉燃烧需要较多氧气，这些氧气主要由空气来提供，若空气的温度比较低，会显著提升瓦斯消耗量。因此，工作人员可安装余热回收装置，确保加热炉内部排烟温度得到高效利用，针对加热炉内部的冷空气有效加入，在提升能量利用效率的同时，不断减少能源消耗量，显著降低加热炉自身的运行负荷。结合大量的数据得知，装置排烟温度降低17℃到20℃左右，加热炉运行效率能够提升1%左右[6]。

要想提升加热炉燃烧水平，对炉膛内部的空气量要求较为严格，在确保正常燃烧的条件之下，适当降低炉内的复压，将复压降低到最小数值，避免大量空气进入到炉内，不断减少燃料使用量，提高烟气排放效率。但是，如果过剩下空气量过小，会出现不完全燃烧现象，延期内部的灰尘快速增加，流室内部空气量过小，使得延期内部的灰尘快速增加，出现较多积尘。

对于工作人员来讲，要严格控制空气炉内部的空气系数，在具体操作环节，要进行有效的摸索，找到影响加热炉正常运行的核心因素，并进行有效的调整。通常而言，加热炉内部的排烟温度在200℃到500℃范围之内，其内部的空气系数下降0.1，加热炉的燃烧效率能够提升0.8%到0.9%左右。

3 结语

综上所述，通过对加氢裂化装置节能措施进行合理性的分析，例如改善操作条件、冷空气节能、合理利用反应热、科学使用催化剂、确保装置安全、稳定运行、运用先进的节能设备等等，可以显著降低加氢裂化装置的运行能耗。工作人员在实际工作当中，要密切观察加氢裂化装置的运行状态，并根据装置运行环节容易出现故障的位置，定期进行维修，不断提升加氢裂化装置的整体运行效率，提高产品质量。