直馏柴油加氢装置的能耗优势探析

直馏柴油加氢装置的能耗优势探析

张琪祯

中石油云南石化有限公司  云南 安宁 650300

摘要：直馏柴油加氢装置应用优势显著，在推动我国柴油低耗能、高质量、低投资、高安全发展上存在积极影响。现从直馏柴油加氢装置设计、与传统工艺能耗对比、实际应用中节能表现三方面对直馏柴油加氢装置能耗优势进行了探析，旨在加深对直馏柴油加氢装置的认识，了解其在我国柴油高质量发展中的应用和推广价值。

关键词：加氢装置；能耗；直馏柴油

引言：柴油机凭借热效率高、能源利用率高、经济性好等优势在众多领域等得到广泛应用。据最新数据，我国柴油机销售量占比已经超过内燃机总销售量的13%，且近些年销售量呈不断上升趋势。随着柴油机市场的不断扩大，对柴油产品（尤其是清洁柴油产品）的需求量增多，这对柴油生产提出了更高要求。直馏柴油加氢技术的研发使用促进了柴油产品高质量改善，实现了我国柴油低能耗、低投资、高品质、高安全发展。

1直馏柴油加氢装置节能设计

直馏柴油加氢技术平是在柴油产品质量升级要求下研发的一种柴油加氢处理技术，该技术至研发应用以来取得较好生产效益，大幅提高了柴油产品生产企业生产能力，加快了柴油产品质量升级速度，利于我国柴油事业稳定、健康、长久发展。直馏柴油加氢装置使用过程中：（1）原料油通过过滤装置、预热装置、升压装置等处理后和氢充分接触；（2）和氢混合进入加热炉，经加热处理后与循环油混合；（3）在反应器中进行精制反应；（4）反应产物经换热后输送到热高压汽提分离器进行气液分离，热高分气经换热器与氢气换热，经空冷器冷却后进入冷高压分离器。在冷高压分离器中进行气、油、水三相分离。冷高压分离器顶部出来的气体经脱硫后进入循环氢压缩机。冷高压分离器油相送至冷低压分离器进行再次闪蒸分离。从热高压分离器分离出来的液体减压后进入热低压分离器，继续进行气、油、水分离。热低分气经过空冷器冷凝后与冷高分油一起进入冷低压分离器，冷低分油与热低分油混合后进入脱硫化氢汽提塔；（5）热低分油与冷低分油混合进入气提塔获取柴油产品、粗石脑油产品，冷却后的热低分气与冷低分气混合进入低分气脱硫装置，脱硫后排放[1]。

直馏柴油加氢装置为获取高质量柴油产品，实现能耗、资源、成本的有效节约，进行如下设计：（1）应用冷热高低分分离技术，通过不同压力下多次的气液相产品分离保证溶解氢不断析出，让柴油生产加氢反应能够稳定进行[2]。同时，克服了传统加氢技术对大量换热循环系统的需求，简化整个系统，一方面利于企业投资节约，另一方面节省循环氢系统运行对蒸汽的消耗、电能的消耗。（2）反应器设置两段急冷氢流程，能更好控制各床层反应温度的同时，消除两相流动中气体局部聚集的影响，与此同时提高了催化剂利用率。（3）汽轮机合理选型与配置，降低了蒸汽消耗、电能消耗。（4）换热流程优化，热源利用率得到大幅度提高。（5）余热回收系统、蒸汽发生器等合理设置，降低余热损耗。（6）优化新氢压缩机控制方式，提高压缩机参数变频控制能力的同时，节约能耗。（7）积极引入节能环保型电气设备，提高电能利用率，减少电能消耗。（8）反应器入口温度、换热器温度得到科学控制，热能利用率提高。（9）新型材料的科学使用，增强了装置保温性能、安全性能等。（10）分馏系统采用单塔操作方式，促进汽提塔气液相负荷平衡，提高产品馏出效果，减少粗石脑油产出。

2传统工艺与直馏柴油加氢工艺能耗对比

为进一步了解直馏柴油加氢装置的能耗优势，将该装置与传统滴流床加氢装置能耗情况对比：

直馏柴油加氢装置：单位能耗约为232MJ·t-1；新鲜水能耗为0，消耗量为0；循环水能耗约为13.8MJ·t-1，消耗量约为879t/h；除氧水能耗约为23.4MJ·t-1，消耗量约为15.8t/h；燃料气能耗约为238.26MJ·t-1，消耗量约为1.79t/h；1.3Mpa蒸汽能耗约为-162.6MJ·t-1，消耗量约为-13.4t/h；电能能耗约为151.7MJ·t-1，消耗量约为4140t/h；低温热能耗约为-35.53MJ·t-1，消耗量约为-9256.8t/h；直供料能耗约为3.3MJ·t-1，消耗量约为937t/h。

1.0Mt/a传统滴流床加氢装置：单位能耗约为400MJ·t-1；新鲜水能耗为0，消耗量为0.28；循环水能耗约为28.4MJ·t-1，消耗量约为836t/h；除氧水能耗约为8.8MJ·t-1，消耗量约为2.9t/h；燃料气能耗约为69.4MJ·t-1，消耗量约为0.2t/h；1.3Mpa蒸汽能耗约为-125.7MJ·t-1，消耗量约为-4.9t/h；电能能耗约为167MJ·t-1，消耗量约为2152t/h；低温热能耗约为-0MJ·t-1，消耗量约为0t/h；直供料能耗约为0MJ·t-1，消耗量约为0t/h。

直馏柴油加氢装置的单位能耗低于传统滴流床加氢装置，提示直馏柴油加氢装置能耗优势更显著。在新鲜水、循环水、除氧水、蒸汽、电、燃料气、低温热、直供料等方面，直馏柴油加氢装置的循环水耗能、蒸汽耗能、电耗能、低温热耗能更低，这与直馏柴油加氢装置低分气冷却处理、空气冷却装置大量使用、小扬程机泵使用、压缩机变频控制、热源利用率提高、换热效率提高等因素相关；直馏柴油加氢装置除氧水耗能、燃料气耗能、直供料耗能更高，但从整体层面来看，直馏柴油加氢装置综合耗能更少。

3实际应用中直馏柴油加氢装置的节能表现

    云南石化利用直馏柴油加氢技术生产的国VI柴油产品优质，装置运行顺利平稳。对其能耗进行分析，得到表1所示结果，确定该装置能够降低能耗，让企业获得较好综合效益。

表 1 直馏柴油加氢装置能耗数据

结论：直馏柴油加氢装置经不断改进、优化已经具备了较好性能，其在柴油产品生产中的科学使用，能够满足国VI柴油标准，并有效降低柴油产品生产成本和能耗。这与直馏柴油加氢装置采用冷热高低分分离技术，分馏系统单塔流程，压缩机系统变频控制方式等密切相关。无论是和传统传统滴流床技术对比，还是生产实践考验，均是证明直馏柴油加氢装置能耗降低优势显著，值得推广使用。

参考文献：

[1]朱铖.280×104t/a直柴加氢装置操作规程[J].云南石化,2020-12-21.

[2]史开洪,艾中秋.加氢精制装置技术问答[J].中国石化出版社,2014-01-01.