加氢过程用能和能耗

加氢过程用能和能耗－前言〔缩空气〕追源至燃料的能量的总和。催化加氢过程的装置包括有不同类型的加氢裂化和加氢精制，虽然其过程有繁简不同，能耗不同，但其用能过程均是不行逆的。过程中的传热、传质、流体流淌、化学反响的能量利用和变化是用能分析的根底。影响过程能耗大小的因素很多，是治理、技术和经济诸多因素的综合表达。加氢装置是炼油厂中能耗较大的装置之一。据对我国炼油厂的几大主要装置〔常减压、催化裂化、催化重整、焦化、加氢精制、加氢裂化〕的能耗统计，加氢装置的总能耗约占30%。消耗大量的燃料和动力，因此打算着它居于用能大户的地位。加氢装置大大降低能耗，满足生产进展的需要。艺利用及能量回收三个环节，三者之间是相互联系和相互影响着的。能量转换和传输环节可直接输出一局部能量〔如背压蒸汽，同时不行避开会有一局部直接损失的能量〔损失、散热损失和无效动力能等。能量的工艺利用环节相应的设备完成其工艺过程。在进入此环节的能量除了转换和传输环节有效供入的能量外，还有回收环节回收的能量。在这一环节中，热力学能耗〔产品带出与原料带入能量之差〕是能量的回收环节的回收输出能量。未回收的能量则为以散热、冷却、物流排弃等方式排入四周环境的能量。加氢过程用能和能耗－加氢过程能耗的特点总输入能多。进料和氢气升温顺升压均需要供入大量能量。此外，为使反响过程保250～1000左右的氢油比的循环氢量，以及相当局部为掌握反响温度的急冷氢〔循环氢〕量，这些循环氢的升压输送也需要消耗循环氢压缩机的动力，循环氢量越大，能耗越高。升压用电在能耗中比例大。进料和氢气的升压是通过电动的进料泵和补充氢压缩机进展，像高压加氢裂扮装置所耗升压电达全装置总能耗30～35%。化学氢耗量随反响苛刻度〔或转化率〕大小而变化。加氢反响过程一般包括脱硫、脱氮、烯烃饱和、芳烃饱和、加氢裂化等化学反响。全部反响均须耗氢，苛刻度大，氢耗大，相应补充氢压缩机压缩能耗增高。反响热随耗氢量的增加而增加，可回收利用能数量大。耗氢量大，反响过程释放反应热大，供有效利用的热量多。可加强回收热量，降低加热炉输入能。但反响热量大，为掌握反响器内温度，需往反响器送入急冷氢〔循环氢〕调整床层温度，相应加大了循环氢压缩机能耗。低温热多。高能级的能量输入装置后，通过加氢装置的一系列化学和物理的过程大150～200℃以下油品通过冷却的热量以及400的一个主要因素。运转初期和运转末期操作条件不同，用能也有所不同。运转末期的用能。加氢过程用能和能耗－影响能耗的主要因素不同的催化加氢工艺对能耗的影响不同加氢精制工艺对能耗的影响不同加氢裂化工艺流程对能耗的影响渣油加氢工艺对能耗的影响不同加氢裂化工艺对能耗的影响主要在以下方面：由反响压力打算的补充氢压缩机和反响进料泵的升压电耗；操作苛刻度及耗氢量是否为循环流程，是否设高压循环油泵和加热炉；两段流程较一段流程增加了一个反响系统〔包括加热炉、循环氢压缩机、反响产物空冷器等〕不同加氢精制工艺对能耗的影响与直馏煤、柴油加氢处理工艺相比较，二次加工油品焦化柴油、催化柴油加氢处理质量差，为了到达肯定的脱氮率和芳烃饱和开环，一般承受较高的加氢反响压力〔7.0~8.0MPa〕和较高的反响温度。以脱硫为主的直馏煤、柴油加氢处理，反响压3.0~4.0MPa即能满足产品质量要求。二次加工油品加氢过程释放大量的反响热〔一般反响温升50℃以上，能供换热的热量多，根本能补偿较高反响温度所需的热负荷，不致过多影响反响进料加热炉热负荷，因此直馏油品加氢处理与二次加工油品加氢处理能耗的差异主要在于原料和氢气升压的电耗。对于二次加工焦化汽、柴油加氢处理，由于要对加氢生成油分馏切割汽、柴油，因此增加了分馏加热炉和分馏塔顶冷却等能耗。焦化汽、柴油加氢处理的能耗高于催化柴油加氢处理，也大于直馏煤油加氢处理的能耗。不同加氢裂化工艺对能耗的影响由反响压力打算的补充氢压缩机和反响进料泵的升压电耗。是否为循环流程，是否设高压循环油泵和加热炉两段流程较一段流程增加了一个反响系统〔包括加热炉、循环氢压缩机、反响产物空冷器等〕一般来讲，单段一次通过流程能耗最低，双剂串联一次通过或全循环流程次之，两段、双剂全循环流程能耗最高。工艺条件对能耗的影响的影响。这些工艺条件与能耗大小有着直接关系。工艺条件对能耗的影响－反响压力反响压力是加氢过程最重要的工艺操作参数之一，直接影响催化剂的反响活性和稳定性以及产品的质量。反响压力实质上是指氢分压，它是取决于操作总压力，循环氢中氢纯度、氢油比及原料油的汽化率。操作压力大小将确定补充氢压缩机和反响进料泵的出口压力。原料重，杂质多，产品质量要求高时，则必定增加加氢的苛刻度，需要高的反响压力(高的氢分压)，为此就要上升补充氢压缩机和反响进料泵的出口压力。反响系统压力上升了，注水泵的出口压力也相应需提高。这些都要增加各自的升压电耗。工艺条件对能耗的影响－反响温度加氢过程的原料油和反响压力确定后，反响温度就是反响过程最敏感的操作参数，是加氢过程最敏捷便利的调控手段。调整反响温度来转变过程的反响苛刻度。工艺条件对能耗的影响－氢油比在加氢系统操作中需要保持较高的氢分压，是靠通过进入反响器的氢油比(体积比)来维持。提高循环氢气流量可降低催化剂外表油膜厚度，有利于氢的集中，加快加氢转化反响速度，同时还可抑制缩合反响，减慢生焦反响速度，延长催化剂的运转周期。所以加氢过程的氢油比均大大超过化学反响所需耗氢的数量。工艺条件对能耗的影响－耗氢量在加氢反响过程中必需依据化学反响消耗的氢气量以及溶解于反响生成油和机械漏损等的氢气量而不断将颖氢气升压加热补充入反响器，否则系统中的氢分压就会保持不住而下降，不能保证进料在反响器内反响产生合格产品。在这些消耗的氢气中，主要是化学反响耗氢，占耗氢量中的绝大局部，视原料性质好坏和目的产品要求而确定之。原料对能耗的影响加氢工艺技术的特点是所处理的原料油范围宽，产品敏捷性大，液体收率高和产品质量好。但原料的好坏，目的产品的质量要求对需要的加氢反响操作条件会有相当大的差异。加氢反响苛刻度是受原料性质、目的产品的质量要求而打算的。不同的原料性质,不同的目的产品要求，就有不同的加氢反响苛刻度。苛刻度的增加意味着增加加氢反响的压力和温度，增加耗氢量以及提高氢油比等。装置组成对能耗的影响加氢装置组成不同，其能耗也不同。装置组成越简单，其能耗越大。例如某炼化企业80万吨/年全循环流程加氢裂扮装置，增加气体和液化气脱硫局部后，能耗增加2kgfoe/t；增加液化石油气分馏局部，能耗增加0.23kgfoe/t。因此，评价加氢装置的能耗，应与装置组成联系起来。装置负荷率对能耗的影响负荷率能耗100基准76负荷率能耗100基准76基准+1.3270基准+2.0366基准+4.41加氢过程用能和能耗－能耗构成加氢处理〔精制〕装置和加氢裂扮装置都主要是由加氢反响、产品分馏和氢气压缩三个局部组成。某些装置从合理利用能量和便于操作治理动身，将脱硫系统〔包括脱硫剂再生〕和含硫污水汽提也并入加氢装置中，因此加氢装置能耗的大小、构成与所承受的工艺流程、反响条件以及装置的构成有关。催化加氢工艺过程高压加氢裂化〔单段一次通过〕高压加氢裂化〔未转化油循环〕

反响压力MPa12.0-17.016.0-18.0

单位能耗Kgfoe/t38.22-59.7166.40-75.95高压加氢裂化〔单段中油循环〕16.0-18.075.95渣油加氢处理15.0-17.026.27-40.96润滑油加氢处理13.0-15.055．89润滑油加氢处理、异构脱蜡、后精制14.0-16.088.85中压加氢改质8.0-10.042.28中压加氢裂化8.0-14.036.07-54.93焦化汽柴油加氢8.020.54-28.42催化柴油加氢6.0-8.020.42-26.27直馏柴油加氢3.0-5.015.52-17.91煤油加氢4.013.61-16.72总的来说，加氢装置的节能思路与各种炼油装置根本是一样的。改进工艺流程和操作条件，降低工艺总能耗；提高能量回收率，削减排弃能量；提高能量转换效率，削减装置供入总能；实现装置的热联合；削减能量损失，加强设备和管线保温，削减热损失。优选工艺是节能的前提承受炉前混氢技术，提高换热的传热效率，削减换热设备，降低系统压降；在反响系统承受热高压分别器流程，降低反响产物的冷却负荷及反响生成油分馏加热炉负荷；加氢裂扮装置双剂串联流程中，在精制反响器与裂化反响器之间设立反响进料加热炉的进料换热器，可回收局部热量，降低加热炉负荷，削减燃料耗量；分馏塔设置中段回流，回流取热做其它冷物流的热源或发生蒸汽，回收热量，降低能耗。开发和承受型催化剂气体产率和加氢反响热等。承受高活性、高稳定性的催化剂对降低装置能耗有着举足轻重的影响。充分合理利用反响热在加氢过程产生大量反响热，承受窄点技术进展换热网络计算，使换热流程优化匹配，充分回收反响热各温位热量，以之加热进料、氢气以及去下游分馏的加氢生成油或甚至产生蒸汽，最大限度地削减冷、热公用工程用量，是加氢装置节能的一大关键。承受高效设备承受双壳程换热器，以到达合理地高效换热，更适用于温差小的传热过程。除可多回收热量外，还避开了多台单壳程换热器的串联使用，降低了反响系统压力降，削减循环氢压缩机的压缩能耗；承受节能型电机，特别是对大型电机；尽量承受高效油泵。承受卧管双面辐射炉型的反响进料加热炉。回收利用低温热生产过程中有很大一局部高品位能量变成低品位能量，以各种形式排至环境损失掉。150～200℃以下油品的热量通过冷却排至环境；0.3MPa以下乏汽和分散水排入环境；400℃以下的加热炉烟气排入大气。置≥100℃以上的热量能够回收，则装置能耗可降低10～20%。① 预热原料，削减加热炉热负荷，节约燃料；②预热各种工业用水〔包括软化水、锅炉给水等，节约蒸汽；③用于采暖生活供热，节约蒸汽；④用于轻烃装置作重沸器热源；⑤预热加热炉用空气；⑥加热热水作工艺及仪表管线伴热。低温热的利用程度，将打算于其经济合理性。从工艺操作角度实行的节能措施合理掌握反响器温升：在一般的加氢装置设计中，原料先与反响器出口物流换热，再进入反响加热炉被加热到所需的反响器入口温度。在高的反响器出口温度下，换另外，按高反响器温升方式操作，也削减了催化剂床层间冷氢的注入量，循环氢压缩机负荷可以降低，也能节约局部能耗。维持适宜的氢油比：对某80万吨/年加氢裂扮装置进展能量平衡测试，在反响器的能量平衡中，循环氢带入的热量占反响器总热量的70%左右，比例格外大。因此控避开氢油比过高，增加能耗。氢油比的降低可以使系统压降降低，循环氢压缩机能耗降低，蒸汽用量削减，同时降低加热炉的热负荷和燃料消耗以及风冷器的电耗。此外，氢的纯度影响到装置的能耗，对于高压加氢裂扮装置，氢纯度每下降1.0%7%。降过大，会带来一系列的问题，循环气压缩机的负荷加大、能耗上升，反响器或管道的物流会变得混乱、影响加氢效果或换热效果，如压降上升过快，还会严峻影响压差变大的因素主要有以下几点：氢气纯度下降；循环气流量增加；原料油处理量增大或带水等；催化剂局部粉碎或结焦；反响器入口安排器堵塞；注水量削减，冷却器铵盐堵塞；换热器结垢或压缩机入口堵；循环压缩机及氢压缩机启动不正常，或常常开停紧急泄压引起床层压降超过催化剂强度值，使催化剂粉碎。从工艺操作角度实行的节能措施提高加热炉热效率：选用型节能燃烧器；加强氧表的维护和治理；搞好余热回收，降低排烟温度；应用型隔热衬里材料，削减热损失；重视“三门一板”的优化操作；加强对积灰、积垢、结盐的去除工作。承受技术和助剂节能在氢气压缩机应用HydroCOM气量调整系统设置液力透平，回收压力能损失应用阻垢剂节能公用工程系统节能节电高压注水由除盐水改为净化水加强循环水治理，削减循环水用量节汽其它节能装置热联合加强保温、伴热治理避开产品质量过剩，降低氢耗加氢过程能耗的特点总输入能量多升压用电在能耗中所占比例大化学耗氢量与反响苛刻度〔或转化率〕有关可回收利用能量多低温热多影响能耗的因素工艺条件对能耗的影响反响压力〔氢分压〕反响温度氢油比耗氢量不同的催化加氢工艺对能耗的影响不同加氢处理〔精制〕工艺对能耗的影响不同加氢裂化工艺流程对能耗的影响原料、目的产品对能耗的影响装置组成对能耗的影响装置负荷率对能耗的影响加氢装置能耗的构成催化加氢工艺过程反响压力，催化加氢工艺过程反响压力，Mpa单位能耗，kgfoe/t高压加氢裂化〔单段一次通过〕12.0~17.038.22~59.71高压加氢裂化〔未转化油循环〕16.0~18.066.40~75.95高压加氢裂化〔单段中油循环〕16.0~18.075.95渣油加氢处理15.0~17.026.27~40.96润滑油加氢处理13.0~15.055.89润滑油加氢处理、异构脱蜡、后14.0~16.088.85精制中压加氢改质8.0~10.042.28中压加氢裂化8.0~14.036.07~54.93焦化汽、柴油加氢8.020.54~28.42催化柴油加氢6.0~8.020.42~26.27直馏柴油加氢3.0~5.015.52~17.91煤油加氢4.013.61~16.72加氢裂扮装置的能耗12.0010.008.00%6.004.002.000.00燕山齐鲁金陵扬子 高桥 镇海 茂名大型企业加氢裂化能耗占综合能耗的比例各企业加氢裂扮装置能耗占炼油综合能耗的比例一般在6%~10%。加氢裂扮装置的能耗大型企业加氢裂化能耗占综合能耗的比例3535水电蒸汽燃料3025e20k151050茂名1＃金陵1＃燕山1＃股份平均加氢裂扮装置能耗构成电耗和燃料消耗在能耗中所占比例最高，分别高达30%~40%、30%~60%，蒸汽的消耗依据各装置的不同差异较大，所占比例从5%20%3%~4%。基准能耗与节能潜力典型的国产140万吨/年一段双剂串联一次通过加氢裂扮装置的基准能耗E1=＝18.888kgfoe/t电耗： E2=18.76kgfoe/t蒸汽能耗：E3=1.949kgfoe/t循环水： 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总能耗 E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7＝44.763kgfoe/t基准能耗的校正：反响局部为热高分流程，取热高分比冷高分节能3.5kgfoe/t。装置的基准能耗：44.763－3.5＝41.263kgfoe/t707065605550454035302520151050加氢裂化能耗比照实际能耗基准能耗节能潜力燕山齐鲁桥名均镇海扬子金陵高金陵茂平9kgfoe/t的节能潜力。加氢裂化能耗国际先进水平为38kgfoe/〔全循环流程，而我国平均一般水平为46因此节能潜力较大。加氢装置节能措施从装置设计角度实行的节能措施从工艺操作角度实行的节能措施承受技术、助剂节能公用工程系统节能装置热联合及回收利用低温热加强保温、伴热治理其他节能措施优化制〔产〕氢、加氢网络，合理产氢、用氢，降低产氢、用氢本钱，降低能耗从装置设计角度实行的节能措施优化工艺流程承受炉前混氢技术承受热高压分别器流程精制反响器与裂化反响器之