炼厂氢气平衡与应急

2023-01-30

一、前言

随着汽柴油产品质量升级、原油劣质化和化工轻油需求的日益增长, 加氢工艺得到越来越广泛的应用, 相对氢气的需求量也迅速增加。优质、稳定的高纯氢气已成为炼油企业提高轻油收率, 改善产品质量不可缺少的基本原料。由于氢气无法大量储存, 短时间内无法平衡利用, 只能排入燃气管网烧掉;出现不足或中断, 则将影响临氢装置的正常运行和产品质量。因此, 炼油厂氢气优化平衡难度比较大, 应建立先进控制氢气平衡、应急系统, 加强炼油厂氢气平衡管理, 最大限度地平衡利用氢气, 减少耗用新鲜氢气, 降低制氢负荷。本文通过对长庆石化分公司用氢气现状调查, 重点对该公司氢气管网出现压力不足或中断时应急处置原则, 产氢装置恢复顺序、次序进行分析, 提出长庆石化公司氢气管网应急平衡原则。

二、长庆石化分公司氢气平衡

1. 氢气需求量

公司目前主要产氢装置为60万吨/年连续重整、4万标方/时制氢装置, 附属富氢气体提纯装置为13000 Nm3/h重整氢PSA、两套膜分离。耗氢装置有120万吨/年加氢裂化、60万吨/年柴油加氢、60万吨/年汽油加氢、140万吨/年柴油加氢 (拟建) 、10万吨/年植物性溶剂抽提、60万吨/年连续重整、咸阳石化、硫磺回收装置, 装置氢气供需方如下表:

上表数据显示, 140万吨/年柴油加氢装置全部建成投产氢气能基本达到平衡, 产氢装置能够满足后续氢气的需要。现阶段运行状态是:60万吨/年连续重整满负荷运行 (多产高辛烷值汽油需要) 、4万标方/时制氢装置30%负荷 (最低负荷) , 由于氢气还有富裕, 加氢裂化膜分离装置停工未开, 连续重整装置膜分离装置也未开, 重整部分使用制氢产高纯度氢进行反再系统再生用氢。现阶段平衡难度氢气富裕约5600 Nm3/h富裕全部补入燃料气管网, 导致燃料气管网氢气含量高, 尤其是夏季燃料气管网压力高, 加热炉膛热值低, 炉管受热不均过热情况严重。最明显表现是常减压炉为了达到炉膛温度, 烧燃料油 (平均10吨/天) , 连续重整加热炉长期汽化自产部分液化气, 如下表所示。

2. 氢气管网压力控制与平衡

氢气管网压控调节最先由制氢装置用手阀控制, 根据管网压力向燃料气管网泄压, 如下图所示。氢气管网平衡通过阀A手动开关调节补入或退出燃料气管网, 手动调节容易造成氢气管网波动、燃料气管网较大幅度波动, 影响装置平稳运行。鉴于手动控制的影响因素, 2013年4月20日对氢气管网压力控制进行改造, 富裕氢气经过植物性溶剂抽提预处理部分通过自控阀D (PV4201A) 自动调节, 抽提溶剂反应废氢通过阀C (PV4150) 调节, 整个氢气管网压力控制、氢气补入燃料气实现了自动控制, 避免了手动调节的干扰。氢气管网平衡时一定要兼顾燃料气管网, 若不能及时发现会引起燃气管网压力较大波动影响装置平稳运行, 所以调节氢气管网时也应该提前预判、及时沟通、全盘考虑、缓慢调整避免较大冲击。

三、氢气管网压力不足、中断应急处置原则

目前氢气管网主要氢源为60万吨/年连续重整, 制氢装置负荷约30% (最低) , 作为氢源补充和应急协调, 一旦氢气出现不足或中断情况表现为以下三种情况:连续重整、制氢装置全部停工;连续重整装置停工;制氢装置停工。

以2013年7月12日公司晃电事故为例, 由于外网上级变出现故障, 导致公司电源晃电, 造成连续重整、制氢装置自保停车, 氢气供应中断, 加氢裂化装置、柴油加氢装置切进料系统保压循环, 临氢装置退守。两套产氢装置全部停工, 这也是最为严重的一次氢气系统供应中断事件。由于停工原因明显, 确认供电正常后装置进入恢复状态, 表3就是产氢装置恢复时间表。

从上表可以看出, 连续重整装置用时约2小时就产出合格氢气, 制氢装置需用时约5小时, 相应的氢气恢复原则为:两套产氢装置同时停工, 若是原因明确, 同时具备开工条件连续重整产氢速度要远远快于制氢, 应该全力保证连续重整开工尽快产出氢气。协调的关键点是保证中压蒸汽、燃料气管网稳定, 能满足连续重整K201循环氢压缩机正常运行或正常启机。一旦发生氢气管网压力不足或中断应急处置原则是:

1. 关闭补燃料气、去咸阳石化氢气, 维持氢气管网压力。

2. 植物性溶剂抽提直接停工, 原料、抽提溶剂并入汽油。

3. 加氢裂化、两套柴油加氢、汽油加氢装置根据氢气管网压力适当降低加工量, 减少耗氢量保证氢气系统压力。若产氢装置紧急停工氢气中断, 应尽量保持氢气循环, 系统压力, 根据情况停进料、熄炉、停氢压缩机。

4. 若发生连续重整氢气中断, 相应制氢装置紧急提加工量, 增加氢气产量。