加氢装置流程优化项目建议书

*公司加氢装置工艺优化项目建议书一、总论1、项目名称：加氢装置用能量分析优化2 .建设地点：3、建设内容和规模：增加反应流出物-混合氢油热交换器、柴油-分馏塔供给热交换器、分馏塔顶油气和低分油热交换4、建设年限： 3个月五、概算投资： 409万元六、利润分析： 488.12万元二、项目建设的必要性和条件2.1、建设的必要性分析1 .通过装置换热过程的匹配调整，实现换热回收热量与加热炉供热负荷的协调。2、合理分配混合氢油、低分油的换热负荷，有效回收反应流出物的热量，提高混合氢油的换热最终温度，降低反应炉的加热负荷和燃料消耗，提高干气的有效利用率。3 .通过分馏过程和换热网络的综合优化，提高装置换热网络操作的弹性，有效降低装置能耗。2.2装置状况热不平衡介绍：东营市海科瑞林化工有限公司60万吨/年油品精制装置是以精制材料-1、精制材料-2(教练汽油、教练柴油)为主的混合原料，生产改性材料-1、2#柴油等产品。 装置主要包括反应部、分馏部，主要设备有反应器、塔、加热炉、泵和压缩机等。由于原料油的不饱和烯烃含量高，氢化反应的温度上升设计可以控制在4050，反应流出物会产生大量的高温位热量。 装置循环氢分离设计采用冷高分工艺，高温反应产物冷却至40左右后进行循环氢分离，然后低油分油通过加热升温至210左右进行汽提分离，由于不合理的物流反复冷却和加热，装置的低温位置热量大，能源利用效率低。装置能耗主要来自两台加热炉，反应炉的热负荷约为495104 kcal/h，分馏塔再沸炉的热负荷约为436104 kcal/h。 由于换热工艺的设计和操作问题，一些关键台位换热器面积不足，高温反应流出物的热回收利用不太理想，混氢原料油换热温度低，240左右，反应加热炉加热负荷大。 另外，装置的低温热不考虑回收利用，全部冷却废弃，装置的能源消耗量达到25.1 kgEo/t。 在确保产品质量的基础上优化汽提、分馏工艺。三、装置现状和预测：1 .物料平衡此次改善装置能量优化的基准处理量为83 t/h，主要参照装置操作规程数据，相关资料平衡如表2.1-1所示。表2.1-1装置物料平衡项目订阅源名称流量/kg/h收率/%原料原料油(焦化柴油)83000100.0氢6640.8合计83664100.8产品改性材料-1(精制汽油)1500018.12#燃料油(精制柴油)6800081.9干燥的空气6600.8合计83660100.82 .能源消费指标根据装置操作规程的数据，装置处理量为60万吨/年的能源消耗状况如表2.2-1所示。表2.2-1装置的功耗数据序列号项目单位数值功耗/MJ/t1循环水t/t2.9312.292凝结水t/t-0.01-2.993电气kWh/t35.91425.174燃料气体t/t0.01511.915氮气Nm3/t1.096.876净化风Nm3/t1.562.4871.0MPa蒸汽t/t0.0129.7083.5MPa蒸汽t/t0.0258.949除去盐水t/t0.055.14装置的总耗电量1049.51(25.1kgEo/t )燃料和电在装置能耗中占主要部分，加热炉、压缩机构成为装置的主要能耗单元。3 .换热网络夹点分析在设备换热过程的设计问题上，高温反应流出物、精制柴油等热物流热回收尚未优化。 表2.3-1列出了有关装置冷热物流的数据。 考虑到高压区的热交换器、配管等投资高，选择40作为热交换网络改造设计的最小传热温度差(可根据投资情况进行调整)，热交换网络的把手分析如图2.3-1所示。 结果表明，最小热公共工程为307104 kcal/h，抓地温度为220。 传统的热交换网络网格图如图2.3-2所示。表2.3-1装置冷热物流数据项目物流名称流量t/h初始温度目标温度热负荷104kcal/h热物流反应流出物104.4346502688汽提塔顶油气151006231分馏塔顶油气2117040272精制柴油6326150802连续物流混合氢油105553001904低分油8445210775分馏塔进料83200235185分馏塔底重沸110261300340图2.3-1热交换网络的抓取分析图(DT=40、Tpinch=220)34650反应流出物10062汽提塔顶油气26150精制柴油混合氢油55300210低分油c.cc.c17040分馏塔顶油气h45c.c200240分馏塔进料200233烧重油303h261146c.c图2.3-2传统热交换网格图根据换热工艺夹点分析T-H图，得出以下结论1 )全温度范围内装置冷却，热物流组合曲线对应的温差均匀，换热网络设计应避免大温差的交叉换热。2 )实际消耗的热公共工程远远高于对应所选传热温差的最小热公共工程，表明现有换热过程中存在较大的最佳空间。3 )从传统热交换网络的网格图可以看出，反应流出物与低油分油的热交换过程中热量可能通过夹点进行热交换，同时精制柴油机与分馏塔供给的热交换过程中热量可能会超过夹点进行热交换，目前的热交换匹配能够很好地实现温度对口、阶梯利用4 .低温热利用情况：目前装置中的大量低温馀热没有得到有效的回收利用，直接通过空冷冷却废弃，在浪费能源的同时，也消耗了大量的冷热公共工程。 表2.4-1是装置现有的低温馀热资源的情况。表2.4-1装置的主要低温馀热资源热流名流量t/h进入冷却器前温度、出冷却器后温度、热负荷104 kcal/h备注反应流出物99.514450653高压物流分馏塔顶油气2111040252精制柴油689750151合计1056表2.4-1中热物流的冷却温度位和热负荷表明装置低温馀热回收利用潜力明显。 由于装置热交换网络的设计未优化，大量的低温馀热直接冷却废弃，例如反应流出物和塔顶油气等热物流在140以上冷却，精制柴油在100左右冷却，能量浪费严重。四、技术方案、设备方案和工程方案1 .热交换工艺的优化改进本次加氢精制装置主要侧重于装置换热工艺的调整改进，提高混氢原料油换热最终温度，减少加热炉负荷和燃料消耗，降低装置能耗。1.1流程优化方案氢混合油与反应流出物的热交换面积不足，高温反应流出物的热回收不充分，约144进入空冷的同时，氢混合油的热交换结束温度显着降低。 考虑在E2103之后增加1台反应流出物氢混合油热交换器E2103/B，与E2103串联连接，强化反应流出物的热回收，提高氢混合油的热交换结束温度，从而降低反应加热炉的负荷和反应流出物空冷器的负荷。根据反应流出物的热回收调整，优化混合氢油、低油分油的热交换分配。 考虑充分回收精制柴油的热量，精制柴油低油分热交换器E2105/A、b后，追加热交换器E2105/C，与E2105/A、b串联连接，最佳调整低油分和精制柴油及反应流出物的热交换负荷分配，保证低油分进入汽提塔的温度，然后进行油分反应分馏塔顶的油气温度从170到40的温度差较大，增加空冷电机的功耗和水冷循环水的消耗量，低分油后新增低分油和分馏塔顶的油气换热器，降低循环水和电的消耗，优化工艺，降低生产成本，提高装置的效益。优化改善前后的反应流出物的热交换工艺，精制柴油机热交换工艺分别如图3-1、图3-2、图3-3、图3-4所示。装置热交换工艺的优化调整后，氢混合油的热交换结束温度从现在的243上升到了271，低油分油的热交换结束温度从现在的210上升到了220。 反应加热炉的负荷从497104 kcal/h下降到了305104 kcal/h。 反应流出物的更换后温度从144下降到118，精制柴油的更换后温度从97下降到80，冷却负荷从1056104 kcal/h下降到71517154kcal/h。表3-1装置的主要低温馀热资源热流名流量t/h改善后退冷却器前温度出冷却器后温度、热负荷104 kcal/h备注反应流出物99.511850472高压物流分馏塔顶油气218540150精制柴油68805093合计715优化后的热交换网络的网格图如图3-1所示，与图2.3-2相比，可知低油分油超过把手，热交换温度从146上升到156，超过把手，热交换量减少。换热网络工程状况：实施换热网络改造后，保留现有的空冷器、冷却器等换热设备，在极端的情况和事故状态下投用，保证装置的正常生产。 可优化此次使用的工程改造包括：(1)在反应流出物氢混合油热交换器E2103之后追加热交换器E2103/B . 改造后反应流出物热交换器的顺序为E2101、E2102、E2103/A、b .(2)精制柴油低油分油热交换器E2105/A、b后，追加热交换器E2105/C。 改造后精制柴油热交换器的顺序为E2108/A、b、E2105/A-C。(三)相应换热线的调整。2添加设备选择此次加氢精制装置的能量优化改造主要涉及换热网络的调整，包括部分换热设备的增加和更换，部分管线的调整。 添加或更换热交换设备的情况见表4.2-1。表4.2-1热交换设备的追加/更换一览表序列号编号设备名称规格型号增加台数重量t.t投资估算万元备注1E2103/B反应流出物-氢混合油换热器LUP900-353-9.8/9.4-2/D300-19122136与E2103串联连接2E2105/C柴油分馏塔进料换热器BES800-2.5-160-6/25-4I1824新增，连结至E2105/AB3、分馏塔顶油气低分油换热器BES800-2.5-160-6/25-4I1833合计193五、投资估计序列号项目费用(万元)备注一个设计费二十五万元二设备费一百九十三万元三工艺材料66万元四电气仪表十万元五安装费用五十万元六土建工程费三十万元七防腐保温费用三十五万元九合计四百九万元6 .经济效益计算：6.1、节能收益核算序列号处理量预测改造后的效果单价合计万元备注1装置处理量为83 t/h反应加热炉负荷约为182104 kcal/h，加热炉热效率为90%，燃气热值为950104 kcal/t，可节约燃气287kg/h。 8000小时/年节约每年燃气2295吨/年，减少装置能耗约2.44 kgEo/t燃气单价2000元/吨459通过调整反应流出物、精制柴油等热交换工艺，加大了热交换面积，提高了混合氢油进入加热炉前的热交