蜡油加氢装置氢耗影响因素分析及降耗措施

蜡油加氢装置氢耗影响因素分析及降耗措施

黄智涛

中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司  广东 揭阳  515200

摘要：在加氢裂化装置中，氢气是非常重要的一种原料，在蜡油加氢工艺中，装置工艺越来越先进。加氢处理、加氢反应均要消耗氢气，机械泄漏、溶解损失以及微量排放等也会消耗氢气。氢气成本约占加氢裂化装置加工成本的7%~13%。蜡油加氢处理装置的氢耗与原料油的密度、硫含量及反应温度有直接的关系，研究蜡油加氢处理装置的氢耗，优化装置的生产过程，提高蜡油加氢处理的效率很有必要。基于此，本文就影响蜡油加氢装置氢耗的因素进行了详细分析，明确了反应温度、原料油含硫量和原料油密度等因素会影响装置氢耗。为了降低氢气消耗，应注意控制反应温度、原料油含硫量和原料油密度。同时做好点火检查工作，避免机组发生漏氢，确保生产顺利进行。

关键词：蜡油加氢；氢消耗；影响因素；节能降耗

0前言

蜡油加氢处理是炼油工业生产的重要环节之一，其氢耗量与炼油企业的生产成本密切有关。因此， 实现蜡油加氢装置氢耗的节能优化在炼油企业中有着非常重要的意义，尤其是在当前油价持续走高的情况下，蜡油加氢装置要想实现节能降耗就必须明确导致蜡油加氢装置氢耗的主要影响因素，进而采取针对性的措施进行降耗。

1 蜡油加氢处理装置介绍

蜡油加氢处理工艺的实施，主要是为了对蜡油进行精制，得到合格的蜡油。装置生产过程中，具有高压，强放热的特点。对原料油的预热、反应物的加热、产品的冷却处理过程均涉及热能的转换和储存。合理控制反应温度，能够有效地降低氢耗。蜡油加氢处理过程中，是氢气与催化剂存在的条件下的高温高压的反应过程 。实现加氢脱硫的反应，通过硫和氢的化学反应，得到硫化氢。加氢脱氮反应以及加氢脱氧的反应，通过氢气的消耗，使原料油中的杂质硫、氮和过多的氧消耗掉，实质是对原料油的一个提 纯的过程。

2蜡油加氢装置氢耗影响因素

影响蜡油加氢能耗的原因有很多，根据生产实践，蜡油加氢装置的氢耗受反应温度、食用油含硫量和食用油密度的影响。因此，在满足生产要求的基础上，做好这些参数的研究工作，掌握其影响规律，优化这些参数，并将其控制在合理范围内，以降低氢耗，更好地实现生产和经济目标。

2.1反应温度

反应温度是加氢过程的主要工艺参数之一，从动力学角度来看，提高温度能加快反应速度，促进加氢反应，提高加氢精制的深度，加氢装置的反应温度与装置的能耗以及氢气的耗量有直接关系。本文以某装置在系统压力为10.7~11.0mpa、原料油密度为895~897kg/cm3、反应温度为299~337℃的条件下，研究了反应温度对氢耗的影响。结果表明，在原料油密度相近的情况下，氢耗随温度的升高而增加，在此温度范围内，产品中硫的质量分数不超过0.460%，满足生产规范的要求。温度升高影响氢消耗的原因是，温度升高会提高反应速度和单位时间内的氢消耗，最终导致氢消耗增加。

2.2原料油含硫量

当系统压力和反应温度分别为330℃和10.7~11.0mpa时，原料中的硫含量控制0.674~1.097%之间。结果表明，随着原料硫含量的增加，化学氢消耗量不断增加，产品硫含量满足生产要求。氢消耗量增加的原因是原料中硫的增加会导致更大的脱硫和反应中氢消耗量的增加。因此，除去硫之后才能实施正常的蜡油加氢处理，达到预期的产品质量标准。

2.3原料油密度

在系统压力为10.7~11.0mpa，反应温度为330℃的条件下，研究了原料油密度对氢耗的影响。结果表明，随着燃料油密度的增加，氢气消耗量增加，产品中的硫质量分数满足生产要求。通过分析氢消耗增加的原因，我们知道食用油的密度越高，馏分越高，S、N和其他成分被去除的越多。为了确保产品质量，有必要增加反应深度，从而增加氢消耗。

3蜡油加氢处理装置氢耗控制

研究发现，溶解损失、机械损失和残余氢排放也会导致氢消耗增加；因此，在生产中应注意这些问题，并采取有效措施加以控制。

3.1 丧失溶解和控制

氢气在循环过程中，有一部分会溶解在热高压分离器(简称热高分)和冷高压分离器(简称冷高分)的液相中，称之为溶解损失。相关研究文献指出，热高分温度180℃和240℃是2个拐点。180℃左右，循环氢的体积分数最低，温度高于180℃后，随着温度的升高，循环氢的体积分数逐渐增加；温度超过240℃后，循环氢体积分数的增加趋势变缓。综合考虑循环氢浓度和设备的承受能力，装置的热高分温度应选择在240~260℃。对于冷高分，降低操作温度有利于提高氢纯度，但温度过低，高压空气冷却器及高压换热器的负荷较大，会导致能耗较大。综合考虑，冷高分的操作温度应控制在45~55℃。

3.2机械损耗与控制

蜡油加氢处理系统压力高，原料油中含有的杂质具有一定的腐蚀性。一旦装置发生腐蚀和泄漏，不可避免地会导致氢气消耗增加。例如，新氢压缩机的位置包含许多法兰面和阀门。如果频繁启动和关闭，将在管道中造成较大的压力波动，并增加氢气泄漏的可能性。同时，低碳钢密封圈的垫片和法兰具有不同的膨胀系数。如果压力波动很大，也容易发生泄漏。

基于以上情况，为降低氢气的机械漏损，装置在开、停工过程中要精心操作，严禁超温超压，以保证生产安全。为防止上述不利条件的发生，可采取以下控制措施：一方面，加强生产管理。要求技术人员严格按照规范操作，将温度和压力控制在允许范围内。另一方面，做好氢气泄漏的日常检查。要求技术人员在夜间关灯，用肥皂水清洗低温部件，及时发现和处理氢气泄漏。此外，还可以使用氢气报警器进行检测，及时管理氢气泄漏。

3.3氢废物的排放与控制

在实际生产中，为了将硫化氢含量和氢气纯度控制在合理的范围内，当循环氢气的纯度小于80%时，需要适当排放氢气。氢气的排放将不可避免地导致氢气成本的增加。此外，当残余氢气排入原料加热炉时，会导致加热炉波动，所含硫化氢会腐蚀加热炉，增加安全隐患。因此，为了防止上述情况的发生，生产中应加强对残余氢排放的控制。装置的循环氢在满足生产的前提下，应尽量减少废氢气排放。

4结论

结合蜡油工艺和加氢处理装置的特点，分析了生产过程中氢气的流向和影响氢气消耗的因素，得出以下结论：

（1）影响氢气化学消耗的因素有：反应温度、原料油含硫量、原料油密度等。随着这些参数的增加，氢消耗增加。因此，如果在生产过程中没有正确设置这些参数，氢气消耗将增加，从而导致生产成本增加。

（2）研究发现，溶解损失、机械损失和残余氢排放也会影响氢消耗。为了降低氢耗，一方面，热高压分离器和冷高压分离器的温度应分别控制在240~260℃和45~55℃以减少氢的溶解损失。同时，应在符合生产要求的基础上控制氢气排放。此外，要求技术人员采用专业方法控制氢气泄漏，提前发现问题并提前解决，以防止问题发生。

参考文献：

[1] 黄天旭.蜡油加氢装置用能分析与优化[J]．河南化工，2018，30(3):139-143．

[2] 马宏建,于建,曾奇,景润,陈占刚.影响蜡油加氢处理装置氢耗的因素[J].化学工程与装备,2017,43(10)：148-154.

[3] 李明,肖风良,赵战东.影响蜡油加氢处理装置氢耗因素的分析[J].炼油技术与工程,2012,42(10)：24-26.

[4] 李明,肖风良,翟志伟,许楠.加氢装置氢耗影响因素分析[J].石油化工设计,2015,32(02)：20-21+5-6.

[5] 刘峰奎,卢华,杨维鹏.渣油加氢装置能耗分析及节能降耗措施[J].齐鲁石油化工,2016,44(01)：34-37.