李梦洋
大庆石化公司炼油厂 黑龙江大庆 163000
摘要：由于公司产品结构发生调整，管网氢气需求量减少，制氢装置一直处于低负荷运行。低负荷运行无论对装置能耗还是设备运行均影响巨大。从装置运行参数、能耗、设备影响等三方面对装置低负荷时的运行问题进行分析，并采取相应的措施，保证装置在低负荷下安稳运行。
关键词：制氢装置；低负荷运行；能耗；运行参数；设备
一、引言
随着对环保要求的逐渐提高以及炼厂原油重质化，加氢工艺成为各炼厂的主要应对措施，因此氢气已经成为各炼厂不可或缺的原料，甚至可作为一种公用工程来管理。由于氢气产量无法满足各用氢装置的需求，4×104Nm3/h制氢装置进行了扩能改造，设计产氢能力以4×104Nm3/h为基准，增加10%余量，即装置最大产氢能力为4.4×104Nm3/h。随着连续重整装置开工，装置长时间处于低负荷状态，平均负荷在55%左右（设计负荷为50%-100%）。低负荷运行对装置能耗及工艺参数影响较大，通过优化操作，调整工艺运行参数，加强设备管理，保证装置安全平稳运行。
二、装置简介
4×104Nm3/h制氢装置为加氢裂化装置的配套装置，由原料精制、转化系统、中变及冷却分液系统、热工系统和公用工程等部分组成，原料精制部分采用湿法脱硫（MDEA溶液吸收）对原料进行初步净化，然后再用ZnO进行精脱硫的方法进行原料净化，转化部分采用烃类－水蒸汽转化法制氢，产品部分采用PSA净化提纯工艺制取氢气,主要产品为纯度99%以上的工业氢气。
三、低负荷运行问题分析
1.装置负荷变化
制氢装置受氢气官网压力变化限制，操作负荷在50%-90%之间调整，产氢量在2.4×104-3.8×104Nm3/h波动。且在连续重整装置开工后，制氢装置一直处于低负荷运行。
2.操作参数调整
装置低负荷生产时主要的工艺操作参数与正常生产时参数对比有明显的差异。
装置低负荷生产对转化炉、PSA等关键设备操作影响较大,根据生产情况对关键操作参数作出调整对保护催化剂和设备具有重要意义。
转化炉为制氢装置的核心设备，因此装置负荷的变化对转化炉影响最大，由于转化炉管数量较多，装置低负荷生产时容易导致物料在转化炉管中分布不均，产生偏流。由于转化反应为强吸热反应，如果物料在炉管中产生偏流会造成炉管局部受热不均，严重时会出现红管、花斑现象。同时炉管局部受热温度偏高还会导致催化剂表面结碳、烧结破碎，严重影响催化剂寿命。因此装置在低负荷生产时必须提高水碳比，增大转化炉配入的蒸汽量，保证物料在转化炉管中均匀分布。装置低负荷生产时，水碳比调整在3.7~3.8之间波动。在保证转化炉出口甲烷含量在控制指标范围之内时应尽量降低转化炉出入口温度，转化炉出口温度在720-780℃之间波动，这样既可防止催化剂结碳，又可保护炉管，延长了催化剂和炉管的使用寿命。装置低负荷生产时，操作人员应注意加强对转化炉的巡检和监测，及时调整火嘴燃烧情况，防止火嘴出现偏烧，保证炉管均匀受热。
装置低负荷生产时进入PSA的中变气量较少，应及时调整PSA的各项运行参数，同时关注解吸气组成以及流量变化，加强对转化炉的调整及监控。
3.能耗分析
对装置能耗影响较大的几个因素中，与正常生产负荷相比，低负荷生产各项指标均高于正常负荷。装置低负荷生产，鼓引风机、水泵、压缩机等动力设备随之低负荷运行，设备效率大大降低，因此设备耗电量明显上升。除盐水消耗随燃料气消耗变化而变化，燃料气消耗量增大，其对流段烟气量增多，汽包发汽量随之增多，因此除盐水需要量随之增多，外送中压蒸汽量也随之增多。由于装置负荷变化，没有对循环水冷器进行调整，因此循环水消耗总量变化不大，但是单耗明显上升。
4.设备影响
根据烟气中SO2含量分析计算烟气露点腐蚀温度为95℃，由于装置负荷降低，转化炉入口烟气温度随负荷相应降低，在生产过程中应严格控制烟气温度在指标范围内。同时装置在低负荷运转时，要及时调节鼓风机入口挡板的开度，使鼓风量调节到可接受的范围，同时应注意炉膛负压、温度等各项参数的变化，定期监测转化炉运行状况。
总之，装置低负荷生产对操作参数及各设备均造成较大影响，通过增大转化配汽量，降低转化出口温度，及时调整转化炉配风量和火嘴燃烧情况等措施，使装置各项工艺参数均在控制指标范围之内，保证了装置安稳运行。
参考文献
[1]刘书朋.制氢装置低负荷工况下运行整改[J].石化技术,2020,27(10):88-90.
[2]陈红亮.制氢装置长期低负荷生产操作要点及运行[J].化工设计通讯,2020,46(06):179-183.