加氢装置新氢压缩机节能优化

加氢装置新氢压缩机节能优化

针对加氢装置新氢增压机富裕量过大,不利于节能的情况,分别采用安装气量无级调节系统和建立8.0MPa氢气管网的方式,进行节能改造,取得了较好的效果,达到了节电、节能的目的。

标签：装置压缩机无级调节优化节能

0 引言

某石化公司原油适应性改造项目全部实施后,加氢总能力可达560万t/a。其中主要有三套汽柴油加氢装置、一套蜡油加氢装置、一套航煤加氢装置以及一套加氢裂化装置。以上装置除了航煤加氢装置反应压力较低不需要新氢压缩机外,其他装置均采用新氢压缩机作为系统反应需要的补充氢气来源。由于新氢压缩机在选型时为了适应不同的工况,各台新氢压缩机均有一定的富裕量,长期靠“出口返回”来控制反应的耗氢,存在较大的节电潜力。

1 新氢压缩机节能优化措施

1.1 加氢裂化装置增加配置气量无级调节系统加氢裂化装置有三台新氢压缩机,每台压缩机出口排量为30800Nm3/h,轴功率为2893~2855kW,电机功率为3300kW,在日常的生产中采用两开一备。两台新氢机满负荷可以提供66000Nm3/h 氢气,实际生产中耗氢约48000Nm3/h,此情况下有约18000Nm3/h的富余氢气通过“三返一”角阀返回至新氢机进口,这样造成了很大的浪费。目前常用的压缩机气量调节方法通常主要有负荷调节(顶开吸气阀法)、余隙调节、旁路调节、转速调节等。以上措施虽然投资较少,但在运行过程中,浪费了大量的能量。本装置考虑到高压、大功率及准确控制的需求,采用旁通调节,即将富余的被压缩的气体通过旁通阀节流到进气总管。而近年一种被称为气量无级调节系统的技术被逐步应用在压缩机上。在新氢机上增加无级气量调节系统,可以将富余的气体在压缩前直接流回到进气腔,使得压缩机仅对实际需要的气量进行压缩,从而最大限度地节电。无级气量调节系统(HydroCOM系统)就具有这样的功能。HydroCOM系统是专为往复式压缩机设计的无级气量调节系统,可以实现0-100%全行程范围内压缩机排气量的无级调节。使用HydroCOM气量调节系统,在满负荷运行工况下,压缩过程沿曲线进行;在部分负荷运行工况下,气缸进气终了时,进气阀阀片将在执行机构作用下仍被卸荷器强制地保持在开启状态,此时原吸入气缸的部分气体经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩,待活塞运动到特定的位置时(对应所要求的气量),执行机构作用在进气阀片上的强制外力消失,进气阀关闭,气缸内剩余的气体开始被压缩,压缩过程再从某个位置到达另一位置。采用这种调节方法,压缩机的指示功消耗与实际容积流量成正比。当压缩机的负荷为50%时,压缩机所消耗的能量只有满负荷时的一半左右,这就是HydroCOM系统“回流省功”的原理。

其具体的工作原理是:DCS中的PID控制器根据实际负荷得出4~20mA的控制信号,送给CIU(DCS系统和执行机构之间的中间接口单元)转换成电子指令控

制执行机构。液压驱动的执行机构根据4~20mA的控制信号控制进气阀延迟关闭的时间,控制每个行程所需压缩的气量。在压缩行程的开始阶段,进气阀在卸荷器的作用下保持全开状态,气缸里的气体不被压缩直接回流到进气腔。当发出进气阀关闭指令时,进气阀关闭,气缸里的气体被压缩,到达排气压力排出气缸。为了更便捷、准确、可靠地调节压缩机的实际处理量以满足系统的实际生产需要,并同时满足对压缩机各级进排气压力进行精确控制,在K3101C机组上增加一套贺尔碧格公司生产的HydroCOM压缩机无级气量调节系统。其主要配置有:①在DCS 系统中组态的控制程序;②安装在机柜间的控制柜上的DCS系统和执行机构之间的中间接口单元(CIU);③安装在进气阀上方的执行机构(HA)(根据DCS的信号控制进气阀的延迟关闭时间);④安装在压缩机附近的液压油站(HU)(给执行机构提供顶开进气阀所需的油压动力)。

2008年底项目立项,2009年3月设备到货并进行安装调试,2009年4月27日压缩机无级气量调节系统投用。

2 使用效果

2.1 压缩机无级气量调节系统根据生产的需求,加氢裂化装置处理量经常维持在130t/h以下。此工况下,两台压缩机同时运行,返回量为20000Nm3/h,实际所需流量仅为一台满负荷加另一台压缩机设计负荷的30%,70%通过旁通回流到进气总管。投用前后的状况为进料量125t/h,装置负荷为71.4%,投用前K3101C电流为270A,投用后电流为150A,降低了120A。折合每小时节能量为1100kWh,考虑到装置耗氢量以及氢气压力波动等因素,按节能量为900 kWh计算,年经济效益270万元以上。

2.2 8.0MPa氢气管网2009年3月12日投用时由于3#加氢装置因为物料平衡原因停工待料,因此将4#加氢装置富裕的氢气供给蜡油加氢装置作为新氢补充,停用了蜡油加氢装置的新氢压缩机。从初步的运行情况看,由于目前仅开了蜡油加氢装置和4#加氢装置,因此只能在这两套装置间投用管网。这两套装置在接近满负荷的状况下耗氢量较大,单用4#加氢的新氢压缩机供应氢气不够,只能依然开蜡油加氢装置的新氢压缩机。因此目前生产上采用满负荷和低负荷间隙性调整,如前半个月满负荷,后半个月低负荷,这样就能够保证每个月有一半以上的时间投用8.0MPa氢气管网,也意味着蜡油加氢装置的新氢压缩机能够每月停运半个月以上。按蜡油加氢装置停运的压缩机功率为1500kW计算,全年可节约160万元。

3 结论

加氢裂化的新氢压缩机增加配置HydroCOM气量无级调节系统,取得了很好的节能效果,年效益可达270万元以上。

参考文献:

[1]韩宗仁主编加氢裂化工艺与工程中国石化出版社.

[2]禹晓伟.Hydro COM气量调节系统在新氢压缩机上的应用石油化工设备技术.石油化工.设备技术:2003,24(4):29-31.

[3]姚建国.往复式压缩机气量调节系统的应用.高桥石化:2004.04:29-31.