炼油厂加氢脱硫工艺夹点分析与节能

赵禄山

乌鲁木齐石化公司炼油厂加氢车间 新疆乌鲁木齐市 830019

摘要：本文首先阐述了夹点技术的基本原理及应用原则，接着分析了加氢脱硫工艺换热网络夹点分析，最后对加氢脱硫工艺换热网络夹点分析与改造进行了探讨。

关键词：加氢脱硫；夹点；节能

引言：

所谓的夹点技术作为炼油厂加氢脱硫工艺当中的一种过程系统，通过过程分析的方法在工业生产当中取得了良好的节能性效果，大量的炼油工业生产实践分析可以看出，夹点技术对提高整个生产系统的工作效率，以及降低加氢脱硫的节能效果有着重要的保障，实现了整个炼油厂生产的经济提高，降低了整个反应操作的经济成本。在加氢脱硫工艺的换热网络结构当中，通过集成处理的方式和夹点技术的配合应用，在很大程度上提高了加油脱氢工作效率以及质量，在该应用领域当中慢慢扩展到了炼油原材料的控制以及原材料污染物的排放工作当中。

1夹点技术的基本原理

夹点技术是以化工热力学为基础，以经济费用为目标函数，对换热网络的整体进行优化设计。优化过程包括冷热物流之间的匹配，冷热公用工程的类型和能级选择；加热器、冷却器及系统中一些分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置；节能、投资和可操作性的三维权衡。最终的优化目标是确定出具有最小的设备(换热器、加热器和冷却器)投资费用和操作(公用工程加热与冷却)费用，并满足把每一个工艺物流由初始温度加热或冷却到目标温度的换热网络。

2夹点技术在炼油厂的应用原则

要把整个工厂用水当成1个水网络的优化配置问题，进行总体规划，尽可能将进入系统的水进行多次利用、清污分流、分散再生、污水回用。炼油厂的用水系统优化应遵循“整体优化、重点优化、科学优化、分步实施”的原则：

2.1整体优化

就是针对企业实施全方位优化，充分考虑厂际之间、车间之间、装置之间、系统之间、本企业与外转供单位之间的用水网络之间的有机联系，做到伞面考虑，合理设计，经济改造。

2.2科学优化

就是在实施用水优化过程中，应遵循“水平衡测试一用水优化一污水回用”工作步骤。在水平衡测试完成后进行用水优化设计：用水优化设计要依据夹点技术和数学规划方法的基本原理，选取适合本企业的软件进行用水系统的网络设计和经济评价；并选择合理的水处理技术，作好污水处理回用导向性方案研究。

2.3重点优化

就是对企业的主要用水装置，即关键用水单元，进行用水优化：每个企业结合具体情况，关键抓好重点耗水装置，优化循环水系统运行，提高给水系统水的利用率、做好冷凝水的回收，最大限度降低污水处理负荷，解决关键问题和主要矛盾。

3加氢脱硫工艺换热网络夹点分析

夹点技术作为一种过程系统用能分析方法，在过程工业中的应用已取得显著的节能效果。大量的工业实践表明夹点技术对提高系统能量利用率、降低投资与操作成本等具有重要的作用。在换热网络的集成思想和夹点技术的基础上其应用领域逐步扩展到提高原料利用率降低污染物排放和过程操作等方面。

目前，夹点分析已经广泛用于炼油厂的原油常减压蒸馏换热网络用能分析，说明换热网络热回收夹点温差越小回收的热量越大。对于柴油加氢精制工艺的夹点分析说明该装置不需外加热源。夹点技术用于已有装置的节能改造时，由于各装置过程、条件的差异，尽管已做了很多研究心“J，仍难以找到一定的规律。

特别是利用夹点分析部分解决炼油厂汽油脱硫加氢工艺能耗瓶颈问题的研究很少，该工艺消耗了大量中压蒸汽，而这部分能量目前需要消耗公用工程来提供。本文采用过程集成节能的分析方法对某炼油厂汽油脱硫加氢工艺进行夹点分析，从冷热物流总复合曲线的特点找出用能薄弱环节，通过换热集成降低中压蒸汽消耗量和部分换热器热负荷，达到降低公用工程用量的目的。

3.1加氢工艺换热网络的生成

某炼油厂汽油加氢脱硫工艺主要包括预分馏部分、反应部分和汽提部分。根据加氢脱硫工艺流程以及现场数据，提取了12个物流的数据(7个热流和5个冷流)和2种加热公用工程(加热炉和3．5MPa中压蒸汽)。

由加氢脱硫工艺流程得知，重汽油和混合氢存在混合换热，为便于提取换热网络，假定重汽油和混合氢之间存在一换热器，其作用为使得混合氢与重汽油经换热达到其原来混合后的温度再混合，换热器热负荷为原来其混合时交换的热量。其他部分存在的混合换热忽略不计。

3.2加氢脱硫工艺换热网络夹点位置的确定

在加氢脱硫工艺当中，对换热网络卡点的位置进行合理的确定，通过使用复合温度线的测量方法，其中会存在很多困难并且测量的数据不科学，通过问题表格确定的方法，可以准确的确定出夹点的具体大小和区域。现阶段在炼油厂的生产工作当中，夹点分析被广泛的运用在原油的减压以及换热网络结构当中，在实际的应用过程当中可以看出，换热网络结构的回收夹点温度不断降低，那么整个这样的回收量也就不断上涨，对于炼油厂当中的柴油加氢处理工艺来讲，在夹点分析工作当中，可以看出该装置内部不需要额外进行热源处理。夹点分析技术在对现有的加氢脱硫设备进行节能改造工作当中，因为在各个装置的改造过程以及使用条件方面的差异，造成了该项工作在研究工作当中无法找到一种统一的规律来进行处理和实施。

4加氢脱硫工艺换热网络夹点分析与改造

4.1加氢脱硫工艺换热网络夹点分析

通过实验分析可以得出，新增夹点的温度差超过了5摄氏度的情况下，热交换网络当中的最小加热值为275摄氏度，换热器和塔底重油之间存在的夹点热量会不断向上传递，使得公用工程的能源消耗量上涨了772.76千瓦，由此可以看出在该区域当中是节能工作的主要环节。

充分考虑到了最小能源消耗量需要将部分换热器进行去除，同时还需要去掉加热炉设备，最大限度上降低增压器当中的能源消耗量达到一种能量平衡条件。在新增的E1热换器当中热负荷测定为907.246千瓦，新增加换热器E2的热负荷大小为456.8千瓦，新增加的换热器E3的整个负荷大小为126.378千瓦，新更换的E4热负荷大小为525.16千瓦。通过数据的对比分析可以看出，换热器在被去掉之后整个负荷降低了1363.46千瓦，然后去掉了加热炉之后，在将蒸汽区域当中的整体能量消耗量降低了458.6千瓦，同时在冷却环节当中消耗的能源量降低了635.55千瓦，通过以上的数据分析最终可以看出，通过改造之后的节能效果比较明显。

4.2加氢脱硫工艺换热网络调优

在全新更换的E4换热器的工作过程当中，换热器两端的温度差远远低于甲E2中的温度差，因此需要进行能量释放，换热器当中E2两端温度差和其他工作环节的温度差可以忽略不计，通过能量释放的方法可以将换热器E4两端的温度差值接上升到150摄氏度。但是换热器E3当中存在夹点传热现象，因此在换热器两端的温度差都相对较小。为了充分保证换热器两端温度差保持一种平衡的状态，在冷却器换热负荷达到110千瓦之后，可以看出换热器E3的整个负荷大小达到了205.36千瓦，同时换气工作当中整个负荷大小达到了986.376千瓦。又换季换热器E2当中的负荷大小上涨到350.55千瓦。通过测定可以看出换热器两端温度差大小相对较小可以忽略不计，可以对单元热交换项目进行降低，并且实现和E1和E2热换器之间进行并行连接。

结束语：

对炼油厂汽油加氢脱硫工艺换热网络能流关系进行了夹点分析，结果说明该换热网络用能的薄弱环节是存在跨越夹点的热量传递。对换热网络进行调优并提出了节能技术方案。采用换热集成措施可使汽油加氢脱硫工艺能耗降低,进而提高了整个炼油厂的经济效益。

参考文献：

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[2]杜洪.催化汽油加氢脱硫工艺技术现状及节能方向分析[J].化工管理.2017(07)

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