分析影响加氢装置耗氢波动的因素
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分析影响加氢装置耗氢波动的因素
发布时间：2023-02-20T05:54:14.499Z 来源：《中国科技信息》2022年19期 作者： 王楠
[导读] 对于加氢装置耗氢波动的研究，发现加氢装置中反应深度受到反应温度的直接影响，虽然空速变化、原料油性质等也会产生一定影响，但是主体上以反应温度影响为主。
王楠
身份证：62272719871206****
摘要：对于加氢装置耗氢波动的研究，发现加氢装置中反应深度受到反应温度的直接影响，虽然空速变化、原料油性质等也会产生一定影响，但是主体上以反应温度影响为主。积极制定对反应温度控制的方案，并加大对操作团队专业性的培训，以此去科学控制加氢装置
的耗氢波动变化，保证加氢装置运行的稳定性。
关键词：加氢装置；耗氢波动；反应深度；空速变化
加氢装置耗氢波动的研究，主要针对当前石脑油、未转化油生产方面，以加氢装置为载体，生产原料为减压蜡油，通过全循环设计，加上加氢裂化工艺技术的支持，顺利完成反应、裂化等多方处理。但是加氢装置在实际应用中，会出现氢气消耗量不稳定现象，若不能及
时解决，增加氢气管网运行安全风险的同时，频繁波动下加氢装置自身运行也会出现问题，并伴随平稳性下降，不利于加氢装置的应用。
基于此，加大对加氢装置耗氢波动因素进行分析，及时梳理加氢装置耗氢波动影响因素，为后续问题的解决提供参考。
一、加氢装置耗氢波动研究现状
此次研究主要基于某炼厂为载体，该炼厂于2020年投入使用加氢装置，安装对象为220万t·a-1蜡油加氢裂化装置，安装设置完毕立即投入生产。设备投入使用后，从多方面为炼厂生产创造了有利条件，但是也出现一些问题。如设备虽定期清理，并按照规定更换过滤器，但依
然出现过滤器堵塞情况；装置的反应系统频繁出现压降增大情况；换热器因为铵盐结晶的出现，波及循环氢运行，继而引发换热效率异常
情况等1[]。这些问题的出现，必然会影响到加氢装置耗氢波动运行稳定性，增加炼厂维修成本与养护压力。
根据对炼厂加氢装置维修养护记录可以发现，目前加氢装置系统运行期间，炼厂管网不仅是氢气压力从初始值变为2.15MPa，而且波动幅度十分频繁。装置投入使用的第三运行周期，各方面参数值出现明显异常，尤其是燃气与蒸汽，对比第一运行周期与第二运行周期消耗
量明显增加。2021年上半年装置的综合能耗明显高于2020年下半年装置的综合能耗，增加率达到8.91%。受到在氢气管网压力波动的影响，
装置在运行过程中，氢气生产期间不定期出现间歇性排放火炬现象，这是能源消耗增加的重要原因。
二、加氢装置耗氢波动的影响因素研究
加氢装置在应用期间，耗氢波动的出现，不仅会增加炼厂生产成本，同时还会缩短加氢装置运行寿命，因此必须对影响因素进行研究，明确改善处理方向。产氢装置是炼厂氢气生产的重要载体，待氢气生产完毕，则加氢装置会对氢气进行消耗[2]。结合此次研究的炼厂
生产情况，氢气装置供应的主要装置为400t·a-1万油渣加氢脱硫装置，220万t·a-1蜡油加氢裂化装置主要使用剩余氢气。综合炼厂氢气管网
压力变化值以及加氢装置氢气消耗参数，发现加氢装置运行期间，消耗量的波动变化与加氢装置运行时间为反比例关系。根据此情况着手
分析，认为加氢装置气压波动异常主要因为氢气消耗量异常导致。加氢装置运行期间的氢气消耗，主要体现在几方面：其一是化学耗氢；
其二是废氢排放；其三是溶解耗氢。
综合对加氢装置的研究以及现场排查等资料，发现溶解耗氢环节并不会引起较大波动，废氢排放同样反应不是很明显，故而影响因素研究中，将这两项排除，继而锁定对加氢装置影响最明显的为化学耗氢。待影响因素锁定后，着重对加氢装置的化学耗氢方面加大研究力
度。炼厂加氢装置运行工作期间，加氢装置对比其他装置单耗量比较大，从而威胁到加氢装置应用的稳定性。具体对化学耗氢因素细化，
发现反应深度影响条件比较明显，如空速变化、催化剂的选择与应用、反应温度的控制等。
（一）加氢装置中空速变化因素深入研究
加氢装置运行中，化学耗氢环节，受到空速变化影响而出现耗氢量增加现象。空速即加氢装置运行期间内部空间速度，作为加氢装置的重要反应参数组成，空速参数变化可以对催化剂床层情况加以反应，以停留时间与装填量等数据显示。随着空速的逐渐降低，催化剂反
应时间延长，那么加氢装置的裂化反应也会出现深度高的变化，如此一来，加氢装置的氢气消耗量必然增加[3]。参考公式（1）对体积空速
计算可以发现，炼厂加氢装置单位进料量的变化，与空速变化为正比例关系，而空速变化与催化剂填装量为反比例关系。此次参与研究的
炼厂，加氢装置从投入使用至今，反应器进料方面并未出现过明显波动，因此从反应深度方面研究，可以将空速影响因素排除。
公式（1）：SV=VFEED/VCAT
SV是加氢装置空速变化研究中的空速；VCAT则代表催化剂填装体积，单位为m3；VFEED则代表催化剂在单位时间内的表面原料体积，单位为m3。
（二）加氢装置中原料油性质因素的深入研究
炼厂加氢装置所选择的原料油以轻蜡油为主，因为其性质与应用属性良好，并且反应相对稳定，这对保持加氢装置反应器运行稳定非常关键。由此对加氢装置反应器波动因素分析，可以排除原料油因素。
（三）加氢装置中催化剂影响因素的深入研究
催化剂作为加氢装置化学耗氢变化的重要影响因素，根据对加氢装置的检修情况分析发现，部分装置受到催化剂的影响而必须做出调整，甚至需要更换零部件。定期更新催化剂后，维修情况得到明显改善，在保证催化剂活性稳定基础上，加氢装置的运行效果明显优化，
并且氢气消耗量得以控制。由此可以看出，催化剂对加氢装置运行稳定性有直接影响，但是在反应深度方面可以排除其影响性。
（四）加氢装置中反应温度影响因素的深入研究
反应温度影响因素的研究，首先从原料转化率方面着手，以反应器为基础，反应温度变化与氢气消耗量有直接联系。其次是从不同床层反应深度角度着手，结合温度变化取记录不同床层的反应深度变化，尤其是入口冷却现象，随着反应深度的明显波动而出现波动。由此
可以肯定，反应温度是影响加氢装置反应深度变化的主要因素之一。
三、加氢装置耗氢波动的有效处理 通过对加氢装置耗氢波动研究，锁定直接影响因素与间接影响因素，随后制定有效的解决方案。反应温度是加氢装置反应深度异常的主要因素，加上加氢装置运行期间，频繁调整控制阀，导致其功能下降，基于此，着手对加氢装置系统进行优化处理。
第一，加大对加氢装置操作团队的培训力度，尤其是精细化操作技巧的培训考核，保证加氢装置操作团队的专业性与职业素养，这是加氢装置平稳运行的基本条件，同时也是提高加氢装置操作安全性的前提。
第二，针对加氢装置中的PSA装置处理，必须及时整合参考耗氢量变化，并紧密联系耗氢装置支持灵活调整。调节阀更换期间，必须及时将前后手阀关闭，以此保证系统不会受到影响，调节阀顺利更换完成。
第三，反应口温度的控制，需随时就是温度变化趋势图，根据趋势图的变化，对氢气消耗量进行控制。搭配氢气管网的调整以及氢气提纯装置的加入，系统运行过程中对氢气纯度进行在线测试，反应口温度实时监测，实现不同床层温度变化的同步控制。
四、结论
综上所述，通过锁定加氢装置耗氢波动影响因素与针对性的处理，加氢装置耗氢波动幅度明显减小，并且保证了氢气提纯效果，炼厂氢气管网的稳定性得到保证。不仅如此，耗氢量降低，炼厂的生产安全性提高，经济效益得到保障，同时加氢装置系统运行寿命得以延长。
参考文献：
[1]李宝军,邱林.影响蜡油加氢处理装置氢耗的因素[J].当代化工研究,2018(04):8-9.
[2]王东锋,黄琬淇,陈振军,董鹏涛,毛威,董标,钟文彬,王伟,赵亮.蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施[J].化工技术与开发,2021,50(11):69-71.
[3]史卜建.蜡油加氢处理装置长周期运行影响因素分析[J].炼油技术与工程,2021,51(02):18-21.
