2019-10-15 16:24
随着原油重质化、劣质化趋势加剧，以及节能环 保、油品清洁化等方面的压力日益严峻，炼厂加氢精 制和加氢裂化装置越来越多，对氢气的需求会以每 年 6 % ～ 7% 的速度稳步增加。另一方面，炼油企 业的氢气资源在使用过程存在不优化的现象，增加 了炼厂的用氢成本。比如，高低浓度的中惠普氢气发生器做氢源直接混合，降低了高浓度氢源的利用效率; 重整氢无需提 纯即可供给某些装置使用，经过 PSA 提纯会降低氢 气回收率; 废氢气体没有有效回收; 化肥氢和乙烯氢 的压力能没有得到合理利用; 氢源和氢阱存在跨夹 点匹配; 瓦斯系统的氢气纯度偏高等。 氢气成本已成为炼油企业原料成本中仅次于原 油成本的第二成本要素，而且氢气无法储存，如果富 余只能排入燃气管网，如果不足则将影响加工装置 的正常运行。因此，氢气平衡优化是炼厂运行管理 中的重要内容，优化氢气系统、合理利用氢气资源， 对企业的节能降耗、降本增效具有重大意义。
制氢成本对比分析
炼油厂氢气来源主要有三种渠道:
①原油加工 过程副产氢气，包括重整装置副产、富氢气体回收、 炼化一体化配套的化工系统中乙烯、电解、脱氢装置 副产等;
②炼油厂配套独立制氢装置产氢;
③北京中惠普气体发生器做氢源。 炼油厂主要是重整产氢与炼厂干气或购买天然 气用于制氢，按照生产工艺流程，使用单厂生产计划优化 PIMS模型测算的天然气制氢、石脑油制氢与POX制氢的氢气成本。
目前氢气平衡现状及对策
洛阳石化的氢源主要由重整氢、自产氢和外购氢三部分组成，2016 年，公司共消耗氢气 54 100 t， 其中重整氢占 69． 3% 、自产氢占 1． 9% 、外购氢占 28． 8% 。外购氢系煤制氢气，氢纯度 99． 9% ，价格 高( 市场均价约 11 500 元/t) ，因其比例高，导致公 司用氢成本整体偏高，氢气资源优化利用需求迫切。 公司外购氢气压力为 2． 4 MPa，自产氢气为制氢 PSA( 压力为 2． 5 MPa) ，一起进制氢装置产品氢压 缩机入口，经增压至 3． 5 MPa 进入氢气管网，与重整 产的 3． 5 MPa 氢气一同构成了分公司的氢气管网。优化制氢 PSA 运行参数，引入芳烃异构化尾气 等富氢气体，实现制氢 PSA 长期高负荷高氢气回收 率运转，装置处理量由 9 000 m3 / h 提高到 13 000 m3 / h，使装置产氢量提高到 6 500 m3 / h 左右。 对芳烃 PSA 装置进行全面检修，2017 年 4 月开 工 ，回收催化干气约8000 m3 / h，实现产氢3500 ～ 4 000 m3 / h。停掉聚丙烯装置膜分离，将外购高纯 氢直接改入聚丙烯装置，满足其工艺用氢，节约氢气 150 m3 / h。催化柴油加氢装置仅在生产普通柴油期 间使用汽提氢气，作为 LTAG( 即催化轻柴油生产高 辛烷值汽油或轻质芳烃技术) 回炼进料时，不投汽 提氢气，节约氢气约 550 m3 / h。经过氢气资源优 化 ，至 2 0 1 7 年 6 月 ，公司外购氢气比例降至 1 4 ． 4 % ，刨除装置运行成本。
目前制氢装置无解吸气增压机，目前制氢 PSA 所产的解吸气由气柜压缩机增压后送至高压瓦斯管 网。气柜现有 5 台压缩机组( 3 台液环压缩机和 2 台螺杆压缩机) ，处理量均为 3 600 m3 / h，其中 1# 、 4# 、6# 、7# 压缩机与现制氢解吸气专线( DN350) 连 接，回收 6 000 m3 / h 左右解吸气。气柜低压瓦斯量 4 000 ～ 6 000 m3 / h。气柜压缩机回收能力已经接近 极限，分公司低压瓦斯平衡十分脆弱。2# 重整 与 80 000 m3 PSA 装置为联合装置，80 000 m3 PSA 所 产的解吸气纯度较高( 55% 左右) ，可将解吸气引入 目前制氢 PSA 回收氢气，但是产生的解吸气量会增 多，分公司低压瓦斯平衡会更为困难。 炼油结构调整项目实施后，2# 重整保持满负荷 是全厂氢管网的关键，由于其预加氢能力较小，重整 能力较大，需要加氢裂化装置提供重石直供重整，而 加裂投产工期的不确定性，使得外购氢气量存在变 数。
增上解吸气压缩机，尽可能回收制氢 PSA 目前 和以后所产的解吸气，降低低压瓦斯平衡压力，目前 制 氢PSA所产解吸气约为6 0 0 0 m3 / h，未来 约 为 10 000 m3 / h，可要求压缩机厂家适应两种工况，保 留足够的操作弹性。 在加氢裂化未产出重石之前，提前谋划 2# 重整 原料问题，保证 2# 重整满负荷长周期运行，同时积 极对接上游煤制氢项目，达到 2． 4 MPa 氢气充足供 应。增设 2． 4 MPa 升压至 3． 5 MPa 氢气升压机，要 充分考虑目前 3． 5 MPa 管网管线输送能力与未来输 送能力和布局问题，在大检修时合理布局，如有必 要，更换相应的管网管线。
结论
洛阳石化现阶段供氢主要是重整氢、两套 PSA 和外购北京中惠普气体发生器制氢。保持重整高负荷、采取氢气资源分 级优化利用，都有利于降低清洁燃料生产的氢气成 本。另外，由于氢气系统应急处置具有点多面广的 特点和难度，处理过程中要求各供氢、用氢装置统一 步调，协同应对，只有这样，才能在目前以两套 PSA 为主要调整手段的工况下保证全厂生产装置正常运 行。 下一步，在炼油结构调整项目实施各阶段，随着 供氢、加氢装置的逐步增多，在满足产品结构和质量 标准的前提下，运用氢夹点等技术，建立氢气网络详 细模型以及全厂经济模型，对于指导装置操作条件 优化和降低企业用氢成本，具有重要的意义。