蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施

蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析

及措施

摘要：在炼油企业降耗增效的大形势下，降低氢耗对于降低加工成本尤为重要。蜡油加氢处理装置的氢耗在加工成本中占很大比例。为了降低蜡油加氢处理

装置的氢耗，有必要分析其影响因素并提出改进建议，为车间节能生产提供参考。基于此，对蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施进行研究，以供参考。

关键词：新氢；反应温度；原料组分；溶解损失；转化率

引言

加热炉的燃料气消耗在炼油装置能耗中占有相当大的比例，少则20%～30%，

多则80%～90%，加热炉技术水平及操作性能极大地影响着炼油装置的能源消耗水平。因此，提高加热炉热效率，降低燃料气消耗，对降低能耗具有十分重要的意义。

1氢耗的影响因素

1.1溶解损失

在氢气循环过程中，一部分氢气会溶解在热高压分离器(简称热高压分离器)

和冷高压分离器(简称冷高压分离器)的液相中，称为溶解损失。相关研究文献指出，180℃和240℃的高温是两个拐点。在80℃左右，循环氢的体积分数最低。

当温度高于180℃时，循环氢的体积分数随着温度的升高而逐渐增加。当温度超

过240℃时，循环氢体积分数的增加趋势减缓。考虑到循环氢浓度和设备的承受

能力，装置的高温应为240℃～260℃。对于高冷含量，降低操作温度有利于提高

氢气纯度，但温度过低和高压空冷器、高压换热器负荷过重会导致能耗过高。综

合考虑，冷高分操作温度应控制在45℃～55℃。

1.2压力控制

装置的压力控制采用循氢机入口的压力控制器控制新氢返回量和循氢机入口

分液罐顶排放循环氢来控制，这样可以有效控制系统压力，又可以对临氢系统的

氢分压进行调节，这种方式避免了循环氢连续排放造成的氢气浪费。

1.3浓度

一般钢材在水溶液中，浓度越高，越容易产生硫化物应力腐蚀开裂。有日本资料报导：当水溶液中的浓度低于50～60ppm时，应力腐蚀开裂的可

能性很低。对任何一种钢，都存在一个浓度的门限值，超过此门限值都可发

生应力腐蚀开裂。Troiano曾对16Mn钢试样进行研究，考察常温下浓度对裂

纹扩展的影响，试验结果表明，常温条件下，钢材内部裂纹扩展非常缓慢。

1.4过剩氧含量高

加热炉燃料气不可能在化学平衡空气量（即理论空气量）下完全燃烧，需要

在过剩一定量空气的条件下才能完全燃烧。在实际操作过程中，如果过剩空气量

增加，排烟时大量的过剩空气会将热量带走排入大气中，造成烟气排烟损失增加，加热炉热效率降低。过剩空气量过大时，还会加速炉管和内构件氧化，增加对流

段吸热量，促进向转化，加剧烟气低温露点腐蚀等。空气预热器热管老

化失效，将导致空气漏至烟气，加热炉负压波动大，风门调整不及时，看火门、

人孔门、直排烟道挡板等关闭不严，都将导致炉膛过剩氧含量高，排放烟气氧含

量高。

1.5排放废氢气

新氢从界区外来，含有少量的甲烷。加氢裂化反应过程中也会产生少量甲烷。氢气在加氢裂化装置中会有反应消耗和前面谈到过的其它损失，甲烷在循环氢中

能形成一个平衡浓度：溶解在反应生成油中甲烷数量加上泄放或者是泄漏的甲烷

数量等于新氢中的甲烷数量加上反应形成的甲烷数量。由于甲烷不像其它轻烃分

子那样易溶于重烃组分中，致使循环氢中的甲烷含量将高出新氢中的甲烷含量，

结果导致反应器中的氢分压降低。为了维持氢分压和减少杂质含量，新氢的氢纯

度必须维持在设计指标（99.9mole%氢气）。如果新氢纯度达不到设计指标，可

能需要更多的排废氢来维持系统氢分压。

2装置概述

1劣质重油加氢装置的工艺流程为:原料油经加氢进料泵加压后与氢气

换热后混合，与加氢反应产物换热后进入加氢进料加热炉，在加热炉中加热至所

需温度后进入加氢反应器，在催化剂作用下进行加氢反应。反应产物与氢气混合

原料油换热后进入热高压分离器。从热高压分离器分离出的液体经减压后进入热

低压分离器，溶解气体在低压下进一步闪蒸出来。热高压分离器中的气体与混合

氢气换热后，经热高压分离器和空冷器冷却后，进入冷高压分离器进行气、油、

水分离。为了防止热高压分离器气体中的和在低温下生成铵盐结晶而堵

塞空冷器，在热高压分离器气体进入空冷器之前注入反应水。从冷高压分离器分

离出的循环氢先经循环氢脱硫塔脱除，再经循环氢压缩机增压后与氢气混合，再与热高压分离器的气体换热后与原料油混合。冷高压分离器分离出的液体经减

压后进入冷低压分离器，继续进行气、油、水三相分离。

3蜡油加氢裂化装置氢耗的解决措施

3.1材料损伤问题解决措施

冷高压分离器定检中发现的开裂是低碳钢在低温湿碱性介质中常见的材

料损伤问题，必须采取相应的措施，减缓损伤的进程。(1)设备开车、停车过程

应采取适当措施，应避免开车、停车过程对设备造成损伤。(2)控制稳定的介质

PH值，尽量降低进入设备的含量，进行水相排出部位的污水铁离子跟踪分析。

(3)选取裂纹比较严重的部位，从外壁采用超声端点回波法、相控阵等技术对筒

体的内表面进行监控，每半年监测一次，当发现内壁出现新的裂纹后，监测周期

相应间短，或停车检测。(4)定期进行超声测厚，每半年监测一次，当发现设备

有减薄迹象后，监测周期相应间短，或停车开盖检查。(5)缩短定检周期，尽快

掌握裂纹成长规律，以及时采取相应措施。

3.2空气预热器改造

新空气预热器于2021年6月正式投用。投用后热空气温度由改造前的240℃

提高至250℃，排烟温度由改造前的127℃降至115℃左右。2021年6月和7月

的加热炉热效率分别为93.31%和93.17%，和上一年同比分别增加0.39%和0.48%。