加氢裂化装置在设计阶段的方案优化

2019年2月

Technology and Equipment

工艺与设备

Chemical Engineering Design Communications化 工 设 计 通 讯

加氢裂化装置在设计阶段的方案优化

田野飞

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315812）

摘　要：中海石油宁波大榭石化有限公司馏分油综合利用项目（大榭三期）新建210万t/a原料加氢处理装置，在可研阶段采用的是常规螺纹锁紧环式换热器，为了减少占地面积、降低投资和装置能耗，经过调研后决定采取绕管式高压换热器，并辅以超声波防垢技术有效延长装置运转周期。通过热水回收低温热、两反应器中间增设换热器取出高温位的反应热，进一步降低装置能耗。

关键词：加氢裂化；缠绕管式换热器；节能中图分类号：TE96　　文献标志码：B　　文章编号：1003–90（2019）02–0108–02

Scheme Optimization of Hydrocracking unit at Design Stage

Tian Ye-fei

Abstract：The new 2.1 million tons/year raw material hydrogenation treatment unit built by CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co.，Ltd.（Daxie III）is a conventional threaded locking ring heat exchanger in the research stage.In order to reduce the area occupied，investment and energy consumption of the unit，after investigation，it is decided to adopt a high-pressure heat exchanger with wound tubes，supplemented by ultrasonic anti-scaling technology.Extend the operation cycle of the device.By recovering low temperature heat from hot water and adding heat exchanger between the two reactors to remove high temperature reaction heat，the energy consumption of the unit is further reduced.

Key words：hydrocracking；wound tube heat exchanger；energy saving1 前言

中海石油宁波大榭石化有限公司馏分油综合利用项目（大榭三期），按照走差别化道路，以生产化工产品为主、少量煤柴油、不出汽油的目标，制定全厂产品方案和工艺总流程。

本项目加工原油800万t/a，主要产品为：丙烯、苯乙烯、芳烃、丙烷、液化气、MTBE、柴油、船用燃料油、重交道路沥青，副产碳五、己烷、导热油、航空煤油、硫磺等。其中新建210万t/a原料加氢处理装置以大榭石化生产的直馏蜡油、焦化蜡油为原料，主要生产加氢尾油（DCC装置原料），并副产LPG、航煤、石脑油（重整装置原料）、国4柴油和导热油等产品。原料加氢处理技术来源RIPP（中国石化石油化工科学研究院），由LPEC（中石化洛阳工程公司）承担装置工程设计工作。

根据全厂总流程的安排，原料加氢处理装置在可研阶段与同类装置相比，能耗和投资处于中等水平，因此在总体和基础设计阶段对该装置进行了大量的优化工作，力求装置进入能耗和投资较低的先进行列。2 采用缠绕管式高压换热器

我公司210万t/a原料加氢处理装置（加氢裂化），受原料品质差，产品要求高，投资受限，用地紧张等方面的影响。根据装置的实际情况在国内相关兄弟企业进行调研。

在调研中石化镇海炼化公司150万t/a加氢裂化装置时发现，其使用的高压换热器采用了由镇海炼化检修安装公司设计制造的新型缠绕管式换热器。从2007年3月在该装置上首次成功应用，运行至今未进行过检修，该换热器换热效果良好、高效可靠等优点，满足加氢装置大型化对高压换热器的要求。

中石化洛阳工程有限公司开发的第一代Sheer加氢裂化技术中使用高温高压逆流缠绕管换器，即使在低对数平均温差下，高温高压逆流缠绕管换热器也有较高的总传热系数。

2012年8月，我公司在装置总体设计审查时确定采用缠绕管式换热器的方案，并于基础设计阶段具体实施。按照LPEC提供的技术询价方案，大榭石化新建的210万t/a原料加氢处理装置，如选择螺纹锁紧环式高压换热器共需要10台，若选择缠绕管式高压换热器则需要6台。

缠绕管式换热器在节能性能表现在以下几个方面：①设备占地少；②重量轻、金属耗材少；③冷热端差小、（冷）热

收稿日期：2018–12–16作者简介：

田野飞（1983—），男，辽宁锦州人，工程师，主要从事石油炼制工作。

能得到充分利用，系统得到优化；④设备具备长周期运行的条件。

3 低温热的有效利用

加氢装置生产过程中有会产生大量的低温热能，其利用程度对装置能耗有较大影响。研究表明，对加氢裂化装置≥100℃以上的能量如果能够回收，则装置能耗可降低10%~ 20%。国内炼厂通常采用上下游装置的热联合，以及通过预热原料、各种工业用水（包括软化水、锅炉给水等）、用作轻烃装置的重沸器热源、预热加热炉用空气等方法回收低温热源所蕴含的热量。

1） 由于缠绕管式高压换热器其自身的特点，在设计时降低热高分气进入高压空冷的温度，不仅增大了热能的回收，也最大限度地减少了高压空冷的台数。调整前和调整后参数见图1，从图1可以看出，在热高分气与热水换热器换热后的温度下调了25℃，多生产热水73 257kg，高压空冷入口温度由97℃下降到81℃，高压空冷由原来的八片降到四片，降低了投资，降低装置设计单位能耗0.37kg/t。

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图1 热高分气冷却方案

2） 回收分馏塔顶低温热。分馏塔顶温度149℃属于低温热源，很难在与其他工艺介质换热，又需要消耗大量电能将其冷却。在分馏塔顶引入分馏塔顶气与热水换热器详见图2，不仅通过加热低温热水的方式回收了能量，同时减少空冷负荷，分馏塔顶空冷由原来的8片降低至2片，减少空冷的投资。分馏塔顶气与热水换热器可以将466t低温70℃的热水加热到95℃。降低装置设计单位能耗2.33kg/t。

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Technology and Equipment

工艺与设备第45卷第2期

2019年2月

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图2 分馏塔顶物料冷却方案

3） 装置还在一些产品出装置线上增设了热水换热器，回收装置低温热，降低装置能耗。

4） 热水系统的引入，回收了大量的低温热。再通过预热加热炉用空气、装置伴热等措施，有效的利用这部分低温热。4 增设混和进料与精制反应流出物换热器

受到加氢精制催化剂与裂化催化剂级配的制约，精制反应生成油的温度比裂化反应器入口的温度高20℃，在传统的设计中这部分温度要靠80℃的冷氢来降低，增加了循环氢压缩机的动力消耗，又为生产带来了安全隐患。冷氢温度低，直接注入反应器入口的高温管线，较大的温差容易造成反应器入口法兰的泄漏，引发事故。在两反应器中间引入高压换热器，两反应器中间加入高压换热器，取出两反应器之间20℃的高温位热能，为装置运行降低了运行成本，将原料温度提升18℃。即减小了安全风险又有限的回收了高温位的热能。5 换热器采取的保护措施

运转末期换热器结垢严重，换热效率低，高压空冷器入口物流温度高，反应加热炉负荷大，造成加氢裂化（改质）反应热流失，装置能耗大。

加氢裂化高温高压缠绕管换热器非直接接触在线防垢、除垢技术的应用。该技术利用超声波在金属管、板壁传播时，产生高速震荡波，使与该界面接触的液体产生高速微涡，阻碍了易结垢、结晶等物质的附着，同时对金属界面进行清理，起到防垢和除垢的双重作用。

高压绕管式换热器在流程设计上，为防止设备结垢，将传统的反应产物走管程、原料走壳程改为反应产物走壳程、原料走管程的方式，通过管程高流速和无死区的特点，降低原料结垢速率；同时流程配管采用非全部逆流换热，充分利用绕管式换热器高传热系数的特点，减少配管投资。6 结论

缠绕管式换热器的引入，降低了装置占地面积和投资，辅以超声波防垢技术和管程走易结垢的原料油，可以有效降低换热器的结垢速率，延长装置运转周期。低温热、精制反应流出物热量的充分利用，有效降低装置的能耗。经过以上设计优化，降低了装置的设计能耗2.7kg/t，降低投资约1 200万元，也为以后的安全生产运行奠定了良好的基础。

参考文献

[1] 张贤安.缠绕管式换热器的工程应用[J].大氮肥，2004，27（1）.[2] 何文丰.缠绕管式换热器在加氢裂化装置的首次应用石油化工设备技术J].静设备，2008，29（3）：14.[3] 李立权.加氢裂化装置的能耗及节能[C].加氢裂化协作组第三届年会报告论文集，1999.[4] 李立权.Sheer加氢裂化技术——第一代Sheer加氢裂化技术开发J].炼油技术与工程，2013，43（2）：1-6.

（上接第50页）

517.11m-650.97m，套管内被灰固钻杆贴边严重。4 结束语

由于W103井身落物结构复杂，该井采用多种工艺技术结合成功打捞修复，恢复了储气库的正常施工，为储气库老井修复提供了较强的技术保障。

（上接第69页）

然后我国的化工企业就好迎来属于它的“春天”。

参考文献

[1] 李自立.化学分析在化工材料检测中的应用研究[J].云南化工，

2018，45（7）：-90.

[2] 陈建义.化学分析对化工材料检测的有效性研究[J].现代商贸工业，2017，（26）：187-188.

（上接第79页）

会对油田企业的经济效益造成一定影响。S11节能型变压器的应用，能有效减少变压器在远程输送电能过程中的电能损耗，同时提高了变压器的运行效率，为油田企业节约了大量的经济成本，有利于企业的可持续发展。随着科学技术以后不断进步，将会研发出更为节能的变压器，带动社会经济的发展，增加社会效益。

参考文献

[1] 陈玉萍，王卫煌，张双民.油田变压器节能技术研究及应用[J].石油石化节能，2013，（2）：35-39.[2] 陈勇，王小军.节能型变压器在油田供配电系统的应用[J].石油石化节能，2013，（6）：31-33.[3] 陈洪禹.节能型变压器在油田供配电系统中的应用[J].电世界，2016，57（7）：28-29.

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