加氢裂化装置用能分析及节能

1 前言
随着我国经济的快速增长 , 资源环境约束已成 为未来中国经济社会发展严峻挑战 。与此同时在国 际原油价格长期居高不下的情况下 , 石化企业面临 竞争和发展的压力日益增大 。 石油 、石化企业是耗 能大户 , 能耗费用占加工成本的比例最大 。 温家宝 总理 2006 年 3 月 5 日在十届全国人大四次会议上 的政府工作报告中提出 , “十一五”期间单位国内生 产总值能耗降低 20 %左右 , 2006 年单位国内生产总 值能耗降低 4 %左右 。 因此 , 节能降耗不仅 是石油 石化行业自身挖潜增效求发展的需要 , 也是完成国 家宏观发展目标的必然要求 。
第 25 2007
卷 年
, 总第 141 1 月,第1
期 期
《 节 能 技 术》 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY
Vol .25 ,Sum .No .141 Jan .2007 , No .1
加氢裂化装置用能分析及节能
赵孟姣 , 陈保东 (辽宁石油化工大学 , 辽宁 113001)
(2)在现有的工艺条件和催化剂条件下 , 对本装 置能量转换环节中包含的加热炉 , 压缩机及泵做如 下改进 , 可减少总供入能量 。
(3)加热炉的节能 , 应控制好燃烧所使用的空气 量 , 空气过剩系数应控制在1 .05 ～ 1 .1ห้องสมุดไป่ตู้范围 , 满足完 全燃烧要求 , 从而减少了总供入能的量 。 适时对燃 料气的组成进行测定 , 确定合适供应空气量 , 满足燃
三台加热炉的燃料总量占总供入能的41 .29 %。 其中两台加热炉的热效率都达到了 80 %以上 , 三台 加热炉平均效率为大于 76 %, 比整个装置的能量转 化率低了 16 %, 而且是用能大户 , 可得出结论 , 提高 加热炉的热效率对提高整个装置的能量转换有很重 要的贡献 。
供入装置的电能占总供入能的13 .27 %。大部分 的电能都消耗在驱动设备上 。 在本装置的泵中 , 平 均效率 为24 .44 %, 最 高达 到 67 %, 而最 低 的只 有 7 .23 %。由此可知 , 泵的电机与泵绝大多数都是不相 配的 。 3 .2 能量利用环节
与传输 、工艺利用和能量回收三个环节 。依据 图 1 的用能原理图 , 进行加氢裂化装置的能量平衡测试 及用能分析 。 3 .1 转换环节
装置的总 供入能为79 087 .29 kW 。能量转换 环 节的能量效率为92 .47 %, 火用转换效率为75 .91 %, 说 明转换环节的能量和火用 效率很高 。 从能量平衡计 算结果看出 , 有5 954 .539 kW能量损失掉了 , 其中排 烟损失和无效动力损失都很大 , 它们都分别占热损 失的41 .82 %, 45 .13 %。从数 据上看 , 无效动力 损失 最大 。
Abstract :According to some refining industry practices , this paper analyses the hydrocracking equipment characteristics of energy balance .Based on it , this paper suggest saving energy ways and discuss its feasibility . Key words:hydrocracking ;energy balance ;saving energy
摘 要 :结合某石化企业加氢裂化装置的实际情况 , 通过装置的能量平衡测试 , 对加氢裂化装 置的用能特点进行量化分析 , 并以用能分析为依据 , 探讨加氢裂化装置的节能途径及其可行性 。
关键词 :加氢裂化 ;能量平衡 ;节能 中图分类号 :TE683 文献标识码 :A 文章编号 :1002 -6339 (2007)01 -0050 -03
装置的总 工艺用能为 111 566 .3 kW 。主要用 能 设备是两台反应器和分流塔系统的五个塔及相关系 统 。在工艺总用能中 , 有效能占31 .83 %, 被 换热器 回收的循环能占55 .72 %, 反应 热提供了6 .73 %。由 此看出 , 提高换热器的传热效果 , 增大物流循环能量 的换热回收可以减少用能设备的外界功能 , 已达到 节约能源的目的 。
(4)采用目前的新型高效节能技术 , 如某石化公 司加氢裂化装置的新氢压缩机采用奥地利贺尔碧格
技术 , 控制压缩机单向阀的延迟关闭时间来调节新 氢压缩 机流量 , 比改 造前 采用 回流调 流量 可节 电 48 %左右 。
(5)对于正在运转的加氢裂化装置 , 注抗垢剂是 一种简单易行的办法 , 如法国石油研究院在给国内 某厂加氢装置的基础设计文件中就要求在原料油换
(7)常减压 、焦化装置可以和加氢裂化装置联合 起来 , 蜡油出装置前不用冷却 , 直接进入加氢裂化装 置 , 既可以降低常减压装置风冷电机电耗 , 又可以减 少加氢裂化装置加热炉负荷 , 降低燃料消耗 , 加氢裂 化装置进料温度每降低 10 ℃, 可节能1 .1 kgEO/t 左 右。
本文结合某石化加氢裂化装置的实际情况 , 通 过装置的能量平衡测试研究 , 分析加氢裂化装置的 用能特点 , 并对加氢裂化装置节能降耗的途径进行 了初步探讨 。
收稿日期 2006 -11 -10 修订稿日期 2006 -11 -17 作者简介 :赵孟姣(1979～ ), 女 , 硕士 。
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能量的工艺利用环节中 , 可以发现通过优化用 能设备的操作条件 , 可以达到节能降耗的效果 。
(1)保持合理的氢油比 , 即低于 1000 :1 , 使循环 氢稳定在合理的水平 , 避免增加压缩机和加热炉的 负荷 , 也不要过低 , 过低则会降 低反应过程的 氢分 压 , 导致催化剂快速失活而不能长期运转 。
Analyses on Energy Balance and Energy Saving in Hydrocracking Equipment
ZHAO Meng -jiao , CHEN Bao -dong (Liaoning Petrochemical University , Liaoning 113001 , China)
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热器一侧加注抗垢剂 , 以保证换热器的传热效率 。 (6)加热炉的长期使用会使炉管结灰 , 会显著降
低炉管的传热系数 , 降低加热炉的效率 , 致使加热炉 燃料消耗增加 , 排烟温度升高 。 目前加热炉的除灰 设计多采用蒸汽除灰器 , 但实践证明 , 除灰器效果不 佳 , 而且容易损坏 。 而国内某企业在加热炉中投放 了除灰剂 , 使烟气入余热锅炉的温度由投放前的大 于 690 ℃降低至 620 ℃以下 。
分流塔系统的底部供热为2 .011 MW , 而另一方 面塔中段回流及冷却器带走0 .826 6 MW的热量 , 因 此要平衡好操作中供热与取热的关系 , 减少能源的 浪费 。 尾油产品从分馏塔带走的热量占整个塔热量 的46 .68 %, 比 例很大 。 这说明 减少尾 油带走 的能 量 , 对装置的节能非常有益 。 3 .3 能量回收环节
回收环节的能量回收率为40 .14 %, 火用回收率更 低 , 为29 .50 %。还处于低水平 , 表明有很大的改进潜 力 。在各种未回收的排弃能量中 , 冷却排气能占 59 .31 %。这说明由 空冷器和 水冷器带 走得热 量太 大 , 造成 很 大 的 浪 费 。 空 冷 器 A501 , A604 , A605 , A606 就可回 收47 667 .05 kW的能 量 。 其 中空 冷器 A501 的冷却负 荷最大41 283 kW , 占整个空 冷负荷 的86 .6 %。在装置余热资源中 , 还有一项是高分到低 分的液体压差达到了7 MPa , 可采用液力涡轮泵来回 收这部分能量 。
本环 节 的 能 量 效 率 为 81 .54 %, 火用 利 用 率 为
35 .73 %。能量利用率较高 , 它的损失仅为散热这一 项引起 。 而火用效率较低 , 客观地反映了能量在使用 环节降质的属性 。 从设备的火用能情况看 , 火用 损失主 要是过程火用损 。过程火用损中 , 各种塔的火用损最大 , 占总过程火用 损的65 .89 %, 反应器的火用 损占过程火用 损的34 .10 %。因此 , 我们应在保证产品生产的条件 下 , 注意减少反应器和塔的过程火用 损 , 特别是塔的 过程火用损 。
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烧的要求 , 提高炉子的效率 。 (4)本装置新氢压缩机的电机功率过大 , 应用小
型号的电机与之匹配 。 由于本装置有剩余的热量 , 可以考虑用作产生蒸汽的热源 , 采用蒸汽驱动的新 氢压缩机 。 上述改进措施 , 即可以提高压缩机的效 率 , 也能减少了对电能的需求 , 使总供入能也减少 。
3 加氢装置的“ 三环节”用能分析〔1 -3〕
进行生产的装置用能分析 , 常用以“三环节”分 析法 , 也就是把炼油过程的用能归纳为能量的转换
图 1 用 能原理图 EP -总 供入 能 ;EW -直 接损 失能 ;EB -直 接输 出 能 ; EU -有效供 能 ;ED -回 收驱 动 能 ;ER -回 收循 环 能 ; ET -热力学 能 耗 ;EO -待 回 收能 ;EE -回 收 输 出 能 ; EJ -排弃能
2 加氢裂化装置能量平衡测试及用能特点
2 .1 能量平衡测试与用能分析的依据 任何一个炼油生产过程用能都可以归纳为能量
的转换和输出 、工艺利用 、能量回收三个环节 , 因此 , 依据图 1 的用能原理图〔1〕 , 进行加氢裂化装置的能 量平衡测试及用能分析 。 2 .2 某石化加氢裂化装置概况
4 节能的途径
从以上分析看出 , 能量的回收环节是能量利用 的薄弱环节 , 能量的工艺利用环节是装置的核心 , 决 定着回收环节可供出回收能量的数量和需要由转换 环节的能量的数量 。因此节能措施首要从工艺总用 能着手 , 然后依次考虑能量回收环节和能量转换环 节。 4 .1 降低工艺总用能