加氢裂化装置用能三环节分析及改进.pdf
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1、第36卷第1期当 代 化 工Vol.36 ,No.1 2007年2月Contemporary Chemical IndustryFebruary ,2007 加氢裂化装置用能三环节分析及改进 戴宝华1,张 英2 (1. 中石化镇海炼化分公司,浙江 宁波315207; 2.中石化抚顺石油化工研究院,辽宁 抚顺113001) 摘 要: 基于用能分析的三环节模型及现场标定数据,以某套工业加氢裂化装置为例,对其 进行了能量平衡测试研究,提出节能改进方向,并对该装置已采用的节能措施进行分析,供其他同 类装置参考借鉴。 关 键 词: 加氢裂化;能量平衡;用能分析;节 能 中图分类号: TE 624.4+3
2、2 文献标识码: A 文章编号: 1671 0460(2007)01 0033 04 任何一个炼油生产过程用能都可以归纳为能 量的转换和传输、 工艺利用、 能量回收三个环节, 即用能分析三环节模式,如图1所示1。工艺过 程用能三环节方法以系统总体用能改进为目标, 考虑各个环节之间的相互关系,进行不同层次的 分析,由此得出每个环节的节能潜力和系统用能 改进方向。本文以某炼厂加氢裂化装置现场标定 数据为基础,采用用能三环节模式,进行装置能量 平衡计算,分析能量利用的合理程度,找出节能潜 力,并对装置设计和操作中采用的节能技术和措 施的效果进行分析。 1 加氢裂化装置能量平衡计算分析 1. 1 装置
3、概况 某套工业加氢裂化(HC)装置设计能力150 万t/ a ,年操作时间8 400 h ,采用单段两剂全循环 工艺,加工直馏蜡油和焦化蜡油的混合油。装置 生产目的为最大量生产中间馏分油,同时也可通 过调整产品切割点多产重石脑油。该装置由反应 (包括循环氢脱硫)、 分馏、 液化气分馏及脱硫、 轻 烃回收及气体脱硫、 溶剂再生5部分组成,其工艺 原则流程如图2所示。 1.2 用能三环节模式及评价指标 能量的转换和传输环节:供入体系的总能量 EP包括燃料化学能及部分电能等,经过加热炉及 各类机泵等设备转换,一部分为有效供给工艺过 程所需能量EU,还可直接输出一部分能量EB如 背压蒸汽,另有一部分回
4、收驱动能EUO如空冷风 机的有效动力,直接进入能量回收环节,用于驱动 能量回收或排弃过程,还有一部分能量EW通过 散热及排烟直接损失掉。 能量的工艺利用环节:是用能过程的核心,进 入该环节的能量,通过加氢精制/裂化反应器、 各 种塔器、 高低压分离器及其它容器等,完成工艺过 程。供入此环节的能量除了有效供能EU外,还 有回收循环利用的能量ER,热力学能耗ET是进 入产品中的能量,不能回收,剩余部分能量EO则 进入回收环节待回收利用。 能量的回收环节:主要是各种换热器、 蒸汽发 生器、 冷却器等设备完成的传热过程,还有功的回 收和能量的升级利用过程,如蒸汽透平回收压力 能。回收的能量一是循环能E
5、R,用于体系内部, 二是回收输出能EE,用于体系外或转换环节,如 收稿日期: 2006210219 修订日期: 2006211204 作者简介:戴宝华(1963 - ) ,男,高级工程师,浙江兰溪人,1984年毕业于华东理工大学石油炼制专业,长期从事炼油工艺与生产 的技术管理及行政管理工作。E- mail :zhangying ,电话:0413 - 6389229。 用于加热反应进料或供给其它装置,未回收的能量EJ以散热、 冷却、 物流排弃等方式排入环境。 图1 石油化工过程用能三环节分析模式 Fig.1 Energy - use three - link analysis model fo
6、r petrochemical process 图2 某加氢裂化装置工艺流程示意图 Fig.2 Simplified process flowsheet of hydrocracking unit 利用三环节法对HC装置系统用能进行分析 与评价,主要有三个指标:转换和传输环节的能量 转换效率u= EU+EUO+EB EP 100 %、 工艺利用 环节的工艺总用能EN=EU+ER、 回收环节的能 量回收率r= Er+EE EO+EUO 100 %。 1. 3 能量平衡分析计算 基于用能三环节模式,按照石油化工企业能 量平衡方法和炼厂能量消耗计算与评价方法,在 装置满负荷标定所得物料平衡和设备运行
7、数据基 础上,首先计算各环节设备的能量平衡,然后完成 整个装置的能量平衡测试分析。 2 HC装置三环节用能分析 HC装置在本次能量平衡测试中,净能耗为 1 625.99 mJ/ t ,折一次能耗为40.2 kg标油/ t ,与国 内其它加氢裂化装置相比,能耗较低,用能水平较 43 当 代 化 工 第36卷第1期 高,但仍存在进一步节能的空间和潜力。 2. 1 能量转换和传输环节 由能量平衡测试分析可知,能量转换和传输 效率U为87. 49 % ,有12. 54 %的能量损失 ,表 明转换环节能量利用较好。直接损失中,加热炉 排烟损失占39 . 5 % ,炉体及其他管线散热占 34.3 % ,因
8、此,提高能量转换效率关键在于减少 散热与排烟损失。 从各设备的用能情况看,燃料供入能占总供 入能量的52. 45 % ,因此,加热炉是HC装置的主 要热源,也是主要的耗能设备。在本次能平标定 测试中,三台加热炉的平均热效率为83. 87 % ,尚 需进一步提高。一要降低加热炉的排烟温度、 减 小排烟损失,此次标定中炉子排烟温度均在180 以上,排烟损失较大;二是减少加热炉体的热损 失,可考虑采用新型炉面保温材料,并加强堵漏; 三是优化加热炉燃烧工况,严格控制过剩空气系 数,一般需要保持在表12所要求的范围内,此次 标定期间,加热炉的过剩空气系数都在1. 6以上, 最高的达到2.0 ,没有达到理
9、想状态。 表1 空气过剩系数范围 Table 1 Excess air coefficient range 自然通风燃油1.30 燃气1.25 强制通风燃油1.20 燃气1.101.15 占总供入能量近20 %的电能需经各类机泵 设备转换供给工艺流体,而直接损失中机泵的无 效动力占26. 1 % ,这主要是因为此次标定中,机 泵的机组效率普遍不高,机组平均效率仅为 47 % ,而最高的达86 %以上,最低的只有21 %。 这与机泵的负荷率有极大关系,有的机泵负荷偏 低,大马拉小车现象严重,造成机泵的无效动力损 失较大;另外,机泵的扬程过高,使动力白白消耗 于阀门的节流,造成电力浪费,因此应针对
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