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摘 要：本文介绍了炼油厂通过技术改造氢气回收项目、优化供氢网络、强化用氢管理等措施整合了氢气系统资源，有效实现了节能降耗和降低油品加工成本的目的。
关键词：氢优化 氢气平衡 氢气回收 氢气网络
氢气是一种宝贵而洁净的资源，在炼油行业中，它既是石油炼制和石油化工的副产品，又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料，近年来随着氢气供需矛盾的加剧，对炼油厂的氢气资源进行优化利用具有重要意义。本论文以中国石油某炼油厂的氢气资源优化项目为依托，对氢气资源的优化利用取得的成果进行研究。
一、氢气产出和利用分析
该炼油厂是中国石油在南方地区投资建设的第一个大型炼化基地，也是中国石油海外份额油加工基地，原油加工能力为1000万吨/年，项目包括13套主要工艺装置，及其配套的公用工程系统、储运系统、码头、铁路等设施。氢气管网的供氢来源为制氢装置和PSA1回收氢气，管网压力为 2.1MPa（g），温度为40℃，氢纯度为99.9 % （ V ），主要为蜡油加氢裂化装置、柴油加氢精制装置、汽油精制分馏装置、硫磺回收装置、聚丙烯装置供氢。石脑油加氢装置所用氢气来自连续重整装置重整循环氢。其中制氢装置规模为40000m3/h，加工原料为石脑油和炼厂气。PSA1规模为120000m3/h，加工原料为连续重整装置所产的重整氢和经过脱硫处理的蜡油加氢裂化低分气和柴油加氢精制低分气。
全厂投料试车阶段，制氢装置先开工低负荷运行，为石脑油加氢装置备料试车提供氢气，同时为加氢裂化装置、柴油加氢装置、连续重整等临氢单元提供氢气进行氢气置换、气密，在正式投料试车阶段，制氢装置先开工为加氢裂化、柴油加氢装置提供催化剂硫化所需氢气。在正常生产阶段，主要通过PSA1装置为全厂提供氢气，同时制氢装置处于热备状态。根据全厂氢气平衡和燃料气平衡的计算，催化干气直接排入燃料气管网，以弥补燃料气的不足。当PSA1故障情况下，立即提高制氢装置负荷。根据全厂氢气平衡，此时计划安排加氢裂化装置停工。制氢装置产氢以维持柴油加氢装置、石脑油加氢、汽油精制分馏、硫磺回收、聚丙烯等装置维持正常生产运行。
二、氢气优化利用采取的措施
按两步走的总体计划实施，在管网优化改造实施前，主要通过调整连续重整的操作来调整氢网平衡，减少放空损失。从3月份起开始采用该思路调整氢气管网的操作，与之前用加氢裂化新氢机入口缓冲罐放空控制的方式相比，压控放空阀开度由10%左右减少为0～2%，放空量大幅减少，减少高纯氢气放空2000～3000m3/h，节约成本近2400万元/年。
6月份完成了PSA1的检修消缺。PSA1装置由于设计原因，均压线管径过大，导致程控阀过度冲刷而产生泄漏，此次停工检修，分别在各吸附塔3#、4#、6#程控阀处安装限流孔板。并对已穿透的B、E、G、F塔进行撇头。
氢气管网优化方案设计中，决定将含硫油配套装置投产以后的整个管网分为相对独立的两个部分，新上的渣油加氢、异构化和大制氢作为一个部分，柴油加氢改质和现有系统作为一个部分，用小制氢的负荷来调节管网的平衡，减少放空；同时该方案增加了PAS1解析气去制氢做原料气的流程，PSA1的解析气含氢量50～60%，是优质的制氢原料，但作为燃料气体积热值较低，因此用解析气做制氢原料与天然气做燃料对换是经济的选择。
三、正在研究解决的问题
1.需解决PSA1长周期运行的问题
1.1PSA1进一步改造。由于技术供应商对大规模PSA装置设计经验不足，多项设计缺陷导致PSA1难以长周期运行，2012年6月已对均压线管径问题进行了整改，但解析气压缩机不上量等问题尚未解决，需组织专家对PSA1装置进行综合研究，彻底消除缺陷和隐患，做到与其他炼油装置同步长周期运行。
1.2加氢低分气分流。从目前的运行情况来看，加氢的低分气是影响PSA1装置的长周期运行的重要因素之一。一方面现有的上游装置流程中低分气胺洗后未设置水洗或聚结器装置，将富胺液携带至PSA1，导致系统易结盐堵塞；另一方面低分气的组分相对比较复杂，大分子烃类较多，易造成吸附剂饱和。解决方案一是在上游加氢装置增加水洗罐或聚结器，脱除低分气中的微量富胺液；方案二考虑对PSA2进行改造，专用于四套加氢装置的低分气回收处理。
2.需解决汽油加氢装置废氢出路
汽油加氢装置的废氢因压力低无法进入PSA回收，其中一期废氢压力0.35Mpa，排放量为400～500 m3/h，原设计该股气体应并入催化裂化气压机入口，但实际操作中是排低压火炬系统，严重影响火炬气的正常回收；二期新增废氢压力 0.66Mpa，设计排放612m3/h，设计方案中采用直接排燃料气管网或火炬放空管网。为减少对燃料气管网的冲击，计划将这股废氢在装置内部作为燃料自用，正常情况下不允许进入全厂管网。
四、总结
因系统设计缺陷和装置检修周期等因素影响，氢气系统优化课题取得阶段性成果，今后尚有很多工作要做。作为全加氢型炼厂，氢气系统的优化直接关系到公司的精细化管理质量和经营绩效，系统的完善将使炼厂的每一股富氢组分得到合理充分利用。对新时期新建炼油厂的平稳生产，节能降耗，资源综合利用有较好的参考意义。
参考文献
[1]梁铁伟；国外炼厂氢气的回收与优化利用[J]；国外油田工程；2002年02期.
[2]凌逸群，张强；燕化公司氢气资源现状及综合利用对策[J]；石化技术；1999年04期.
[3]陈苏；在炼油厂中寻找新的氢源和制氢原料[J]；石油炼制与化工；2001年09期.
[4]刘伯龙，孙樵，毕文波，杨连栋，庄福成，刘贞华；焦化气制氢工艺的开发及工业应用[J]；石油炼制与化工；1996年01期.
关键词：氢优化 氢气平衡 氢气回收 氢气网络
氢气是一种宝贵而洁净的资源，在炼油行业中，它既是石油炼制和石油化工的副产品，又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料，近年来随着氢气供需矛盾的加剧，对炼油厂的氢气资源进行优化利用具有重要意义。本论文以中国石油某炼油厂的氢气资源优化项目为依托，对氢气资源的优化利用取得的成果进行研究。
一、氢气产出和利用分析
该炼油厂是中国石油在南方地区投资建设的第一个大型炼化基地，也是中国石油海外份额油加工基地，原油加工能力为1000万吨/年，项目包括13套主要工艺装置，及其配套的公用工程系统、储运系统、码头、铁路等设施。氢气管网的供氢来源为制氢装置和PSA1回收氢气，管网压力为 2.1MPa（g），温度为40℃，氢纯度为99.9 % （ V ），主要为蜡油加氢裂化装置、柴油加氢精制装置、汽油精制分馏装置、硫磺回收装置、聚丙烯装置供氢。石脑油加氢装置所用氢气来自连续重整装置重整循环氢。其中制氢装置规模为40000m3/h，加工原料为石脑油和炼厂气。PSA1规模为120000m3/h，加工原料为连续重整装置所产的重整氢和经过脱硫处理的蜡油加氢裂化低分气和柴油加氢精制低分气。
全厂投料试车阶段，制氢装置先开工低负荷运行，为石脑油加氢装置备料试车提供氢气，同时为加氢裂化装置、柴油加氢装置、连续重整等临氢单元提供氢气进行氢气置换、气密，在正式投料试车阶段，制氢装置先开工为加氢裂化、柴油加氢装置提供催化剂硫化所需氢气。在正常生产阶段，主要通过PSA1装置为全厂提供氢气，同时制氢装置处于热备状态。根据全厂氢气平衡和燃料气平衡的计算，催化干气直接排入燃料气管网，以弥补燃料气的不足。当PSA1故障情况下，立即提高制氢装置负荷。根据全厂氢气平衡，此时计划安排加氢裂化装置停工。制氢装置产氢以维持柴油加氢装置、石脑油加氢、汽油精制分馏、硫磺回收、聚丙烯等装置维持正常生产运行。
二、氢气优化利用采取的措施
按两步走的总体计划实施，在管网优化改造实施前，主要通过调整连续重整的操作来调整氢网平衡，减少放空损失。从3月份起开始采用该思路调整氢气管网的操作，与之前用加氢裂化新氢机入口缓冲罐放空控制的方式相比，压控放空阀开度由10%左右减少为0～2%，放空量大幅减少，减少高纯氢气放空2000～3000m3/h，节约成本近2400万元/年。
6月份完成了PSA1的检修消缺。PSA1装置由于设计原因，均压线管径过大，导致程控阀过度冲刷而产生泄漏，此次停工检修，分别在各吸附塔3#、4#、6#程控阀处安装限流孔板。并对已穿透的B、E、G、F塔进行撇头。
氢气管网优化方案设计中，决定将含硫油配套装置投产以后的整个管网分为相对独立的两个部分，新上的渣油加氢、异构化和大制氢作为一个部分，柴油加氢改质和现有系统作为一个部分，用小制氢的负荷来调节管网的平衡，减少放空；同时该方案增加了PAS1解析气去制氢做原料气的流程，PSA1的解析气含氢量50～60%，是优质的制氢原料，但作为燃料气体积热值较低，因此用解析气做制氢原料与天然气做燃料对换是经济的选择。
三、正在研究解决的问题
1.需解决PSA1长周期运行的问题
1.1PSA1进一步改造。由于技术供应商对大规模PSA装置设计经验不足，多项设计缺陷导致PSA1难以长周期运行，2012年6月已对均压线管径问题进行了整改，但解析气压缩机不上量等问题尚未解决，需组织专家对PSA1装置进行综合研究，彻底消除缺陷和隐患，做到与其他炼油装置同步长周期运行。
1.2加氢低分气分流。从目前的运行情况来看，加氢的低分气是影响PSA1装置的长周期运行的重要因素之一。一方面现有的上游装置流程中低分气胺洗后未设置水洗或聚结器装置，将富胺液携带至PSA1，导致系统易结盐堵塞；另一方面低分气的组分相对比较复杂，大分子烃类较多，易造成吸附剂饱和。解决方案一是在上游加氢装置增加水洗罐或聚结器，脱除低分气中的微量富胺液；方案二考虑对PSA2进行改造，专用于四套加氢装置的低分气回收处理。
2.需解决汽油加氢装置废氢出路
汽油加氢装置的废氢因压力低无法进入PSA回收，其中一期废氢压力0.35Mpa，排放量为400～500 m3/h，原设计该股气体应并入催化裂化气压机入口，但实际操作中是排低压火炬系统，严重影响火炬气的正常回收；二期新增废氢压力 0.66Mpa，设计排放612m3/h，设计方案中采用直接排燃料气管网或火炬放空管网。为减少对燃料气管网的冲击，计划将这股废氢在装置内部作为燃料自用，正常情况下不允许进入全厂管网。
四、总结
因系统设计缺陷和装置检修周期等因素影响，氢气系统优化课题取得阶段性成果，今后尚有很多工作要做。作为全加氢型炼厂，氢气系统的优化直接关系到公司的精细化管理质量和经营绩效，系统的完善将使炼厂的每一股富氢组分得到合理充分利用。对新时期新建炼油厂的平稳生产，节能降耗，资源综合利用有较好的参考意义。
参考文献
[1]梁铁伟；国外炼厂氢气的回收与优化利用[J]；国外油田工程；2002年02期.
[2]凌逸群，张强；燕化公司氢气资源现状及综合利用对策[J]；石化技术；1999年04期.
[3]陈苏；在炼油厂中寻找新的氢源和制氢原料[J]；石油炼制与化工；2001年09期.
[4]刘伯龙，孙樵，毕文波，杨连栋，庄福成，刘贞华；焦化气制氢工艺的开发及工业应用[J]；石油炼制与化工；1996年01期.