装置档案 REF-01炼油一部 密级:内部学习
REF-01炼油区 · 炼油一部

轻烃回收 / 富氢气体提纯氢气

Light Hydrocarbon Recovery & H2-Rich Gas PSA Purification
年开工时数
8400 小时
投产日期
2014 年(与炼化一体化工程同步投产)
规程编号
CH/WJ 201.005-2023
轻烃回收 / 富氢气体提纯氢气
Exhibit 1 · 装置实景一排编号T101A~J的立式吸附器/干燥器+黄梯护栏
8,400小时
年开工时数
2014 年(与炼化
投产日期
Executive Summary · 执行摘要
01 / 定位

定位要点

本单元由两套装置组成,共同承担「从废气中回收高价值组分」的职能——它们的共同特点是把原本要烧掉或放掉的气体变成原料,属于典型的节流型效益装置。

SRC 规程 1.1
02 / 财务

财务要点

行业对标:两段 PSA(轻烃)+ 10-2-4/PP PSA(富氢),变压吸附联合装置。

SRC 规程 1.1 / 1.2.7
01

装置概况

Unit Profile
Key
Takeaway
本单元由两套装置组成,共同承担「从废气中回收高价值组分」的职能——它们的共同特点是把原本要烧掉或放掉的气体变成原料,属于典型的节流型效益装置。(1)轻烃回收装置(30000 Nm³/h,弹性 60%~110%,8400 h):炼厂此前把催化干气和重整解吸气直接送燃料气管网烧掉,但这些气体中含有相当数量的乙烯,本装置采用回收炼厂乙烯资源成套技术,经变压吸附(100#)、压缩(200#)、脱硫脱碳(300#)、微量杂质脱除(400#)四道工序,把富含乙烯的气体分离出来送乙烯装置作裂解原料——即把「当燃料烧」的乙烯变成「当原料用」的乙烯,价差就是本装置的全部效益来源。装置属 250 万吨/年重油催化裂化联合装置的一个组成部分。(2)富氢气体提纯氢气(PSA)装置(产品氢气 25390 Nm³/h,操作负荷 50%~110%,8400 h,装置号 125):全厂已设 2.0 MPa 氢气管网供渣油加氢、加氢裂化、硫磺回收和乙烯装置部分使…
Table 1-1 · 装置基础参数
参数项数值 / 说明
主要组成• 轻烃回收装置(30000 Nm³/h,装置代号 150)
• 富氢气体提纯氢气装置(25390 Nm³/h,装置代号 125)
年运行时数8400
倒班制度四班二倒
原料(轻烃回收)催化干气(来自催化裂化装置)+ 重整解吸气(来自重整装置);通过分液罐 V-16113、压缩机 C-16101、冷干机 D-16101A-C 进入 PSA-I/II 段
原料(氢气提纯)轻烃回收吸附废气 + 加氢干气 + 异构化尾气 + 低分气,混合后经原料气压缩机加压至 2.1MPa 进入 PSA
投产时间2014 年(与炼化一体化工程同步投产)
设计/施工(轻烃回收)轻烃回收采用回收炼厂乙烯资源成套技术(PSA-I/II 段变压吸附 + 压缩 + MDEA 脱硫脱碳 + 微量杂质脱除)
设计/施工(氢气提纯)西南化工研究设计院有限公司(原四川天一)设计;装置号 125
历次检修(轻烃回收)• 2018-04-08 轻烃回收装置全面停工退料,PSA-I 段 10 个吸附器有贯穿性裂纹
• 2018-06-19 重新开车,对 PSA-I 段 10 个吸附器特护生产
• 2019-01 更换全部 6 台 PSA-II 段吸附器
• 2019-03 更换全部 10 台 PSA-I 段吸附器
• 2018 年大检修(与炼化一体化同步)
设计规模(轻烃回收)(Nm³/h)30000
设计规模(氢气提纯)(Nm³/h)25390
设计弹性(轻烃回收)60% ~ 110%
设计弹性(氢气提纯)50% ~ 110%
装置类型两段 PSA 变压吸附(轻烃回收)+ 10-2-4/PP PSA(富氢提氢)
关键技术升级• 轻烃凝液线改至轻重污油装置 D-101 闪蒸处理(原送催化分馏塔顶油气分离器 150-V-1203)
• 净化分离器 V-16301 凝液送产品精制液化气进料缓冲罐回收利用
• PSA 装置氧含量修改项目(详见规程 9.3.6)
资料来源:《轻烃回收 / 富氢气体提纯氢气操作规程》CH/WJ 201.005-2023 v6.0。
02

工艺原理

Process Principle
Key
Takeaway
变压吸附(PSA)原理:吸附剂对不同气体组分的吸附力有强弱差异(C5>C4>C3>C2>C1>H2),且同种气体吸附量随压力变化(高压吸附多、低压解吸)。加压时选择性吸附有效组分(C2+ 或杂质),弱吸附组分(H2、N2、CH4)通过床层排出;减压时被吸附组分解吸使吸附剂再生。多吸附器并联切换实现连续生产。
详细说明
  • 轻烃回收 PSA-I 段:4 个吸附器处于吸附,6 个处于再生其他步骤(置换、均压降、逆放、抽空、均压升、终充),10 个吸附器交替切换。
  • 轻烃回收 PSA-II 段:2 个吸附器处于吸附,其余 4 个处于其他步骤;6 个吸附器交替切换。
  • 200#工序:置换气压缩机 C-16201A/B(出口 0.80MPa)+ 半产品气压缩机 C-16202A/B(出口 1.6MPa)。
  • 300#工序:MDEA 胺液在吸收塔 T-16301 吸收半产品气中的 H2S 和 CO2;贫液来自硫磺回收装置。
  • 400#工序:脱汞(T-16401A/B)→ 精脱硫(T-16402A/B,H2S ≤ 0.1ppm)→ 脱砷预热 E-16401(80℃)→ 脱砷器 R-16401A/B(As ≤ 5ppb)→ 脱氧预热 E-16402A/B(210℃)→ 脱氧电加热 E-16403(250℃)→ 脱氧器 R-16402(O2 ≤ 1ppm)→ 冷却至 40℃ → 富乙烯产品气送乙烯装置。
  • 富氢 PSA:10-2-4/PP 工艺,10 个吸附器中始终有 2 个处于吸附,4 次均压 + 顺放冲洗再生。原料气在 2.05~2.15MPa 吸附,低压解吸;半产品氢经脱氧器得 ≥ 99.9 v% 纯氢。
资料来源:规程工艺原理章节。
03

工艺流程

Process Flow
Key
Takeaway
轻烃:催化干气 + 重整解吸气 → 混合 → 冷干 → 分离 → PSA-I(4 吸附)→ PSA-II(2 吸附)→ 半产品气 → 置换/半产品压缩机 → MDEA 脱硫脱碳 → 脱汞 → 精脱硫 → 脱砷 → 脱氧 → 富乙烯产品气送乙烯;吸附废气送富氢装置或燃料气管网。富氢:轻烃尾气 + 加氢干气 + 异构化尾气 + 低分气 → 原料气压缩机(2.1MPa)→ 气液分离 → 10-2-4/PP PSA → 脱氧器 → 纯氢产品气(≥99.9v%)
Table 3-1 · 主流程链 · 31 道工序
工序
01轻烃回收:重整解吸气(0.4MPaG)
02V-16113 分液
03压缩机 C-16101(0.60MPaG)
04与催化干气(0.8MPaG)混合
05冷干机 D-16101A-C
06气液分离器 V-16101
074 个 PSA-I 吸附器
08顶部吸附废气送燃料气;逆放
09I 段逆放气缓冲罐 V-16105 + V-16106A/B
10半产品气
11200#工序:置换气压缩机 C-16201A/B(0.80MPaG 返回 100#)+ 半产品气压缩机 C-16202A/B(1.6MPaG 送 300#)
12300#工序:吸收塔 T-16301(MDEA 贫液)
13净化气冷却器 E-16301 + 分离器 V-16301
14400#工序:预净化器 T-16401A/B(脱汞)
15精脱硫器 T-16402A/B(H2S ≤ 0.1ppm)
16脱砷预热 E-16401(80℃)
17脱砷器 R-16401A/B(As ≤ 5ppb)
18脱氧预热 E-16402A/B(210℃)
19脱氧电加热 E-16403(250℃)
20脱氧器 R-16402(O2 ≤ 1ppm)
21脱氧冷却 E-16404(40℃)
22气水分离器 V-16401
23富乙烯产品气送乙烯;富氢提氢:轻烃尾气 + 异构化尾气(0.6MPa, 40℃)+ 加氢干气(0.5MPa, 40℃)
24混合
25原料气压缩机(2.1MPa)
26与低分气混合
27气液分离
28PSA(10 塔,2 吸附 + 4 均压 + 顺放冲洗)
29解吸气(去 0.6MPa 燃料气管网)
30产品氢气(≥99.9 v%,≥2.05MPa,≤40℃)
31送全厂氢气管网(2.0MPa)
资料来源:规程工艺流程章节。
侧线产品
  • 轻烃:吸附废气 8.93 万吨/年(PSA-I + PSA-II 顶部排气,送富氢装置或燃料气管网)
  • 富氢:解吸气送 0.6MPa 燃料气管网
  • 轻烃凝液:改送轻重污油装置 D-101 闪蒸处理(原送催化 V-1203)
04

投入产出物料

Material Balance
年运行时数8400
轻烃回收
进料
名称原料气
万吨/年1865.5
产品
名称收率(%)kg/h万吨/年主要去向
富乙烯产品气48.821084591.1送乙烯装置作裂解原料
吸附废气47.871063189.3送富氢装置或燃料气管网
氢气 PSA 提纯
原料气(Nm³/h)43000
产品纯氢 ≥ 99.9 v%(H2),≥ 2.05MPa,≤ 40℃;送全厂氢气管网(2.0MPa)
产品氢能力(Nm³/h)25390
资料来源:规程物料平衡章节。口径以规程原表为准,未做补全或估算。
05

公用工程与三剂

Utilities & Chemicals
轻烃回收
水(t/h)
生产水5(峰值,试压冲洗等)
循环水981.5(峰值 1281.5)
净化水压缩机水站一次装入 2.5t
污水0.15(间断)
蒸汽冷凝液0.5(送出界区)
电(kWh/h)4856.5
蒸汽(t/h)
1.2 MPa0.5(峰值 2)
风(Nm³/min)
净化风200(峰值 300)
非净化风1000(开停工)
氮气(Nm³/h)25(峰值 3000,开停工)
化学药剂(t/年)
名称用量规格
原料气186550t/a
MDEA 贫液327600t/a(来自硫磺回收装置)
吸附剂476m³(寿命 10 年)
脱砷剂20m³(寿命 2 年)
脱氧剂5m³(寿命 2 年)
预净化剂26m³(寿命 2 年)
精脱硫剂40m³(寿命 1 年)
脱汞剂4m³(寿命 2 年)
氢气 PSA 提纯
水(t/h)
生产水5(间断)
消防水220(事故时)
循环水980(4 台压缩机全开)
净化水10(压缩机用)
电(kWh/年)38000000
蒸汽(t/h)
0.4 MPa 过热1.05
蒸汽凝液1.05
风(Nm³/h)
仪表150
非仪表用200(间断)
氮气(Nm³/h)
高压1000(间断)
低压1500(间断/压缩机连续)
化学品(t/年)
名称用量规格
PSA 吸附剂(CNA 系列)240.9寿命 15 年
脱氧剂(CNA-15428/15560)5.5寿命 3 年
资料来源:规程公用工程消耗 / 三剂消耗章节。
06

装置能耗

Energy Consumption
Exhibit 6-1 · 单耗构成瀑布图(MJ/t)
单位:MJ/t │ 从左至右逐项累加 │ 绿色为回收抵扣项 │ 末列为净合计
0
1,616.8
3,233.7
4,850.5
6,467.4
+2.89
生产水
+397.27
循环水
+0.64
污水
+61.48
除盐水
+4,877.56
+146.73
1.2MP…
+29.33
净化压缩空…
+107.91
非净化压缩…
5,623.81
净合计
读图:各项自左向右累加(单位 MJ/t),绿色为回收抵扣项,最终落在净合计 5,623.81。柱子越高代表该项对总量的贡献越大。
计算标准GB/T 50441-2007《石油化工设计能耗计算标准》
轻烃回收
总能耗 MJ/t2004.0
总能耗 kg 标油/t47.9
适用范围轻烃装置(按产品口径)
表中分项
项目单位消耗MJ/t
生产水0.041 t/t2.89
循环水8.06 t/t397.27
污水0.0012 t/t0.64
除盐水1.56 t/t61.48
39.88 kWh/t4877.56
1.2MPa 蒸汽0.0041 t/t146.73
净化压缩空气1.64 Nm³/t29.33
非净化压缩空气8.21 Nm³/t107.91
表格合计说明规程 1.2.7 表合计 5450.89 MJ/t产品,但设计能耗描述为 2004 MJ/t(47.9 kgEO/t),两者口径差异待澄清
氢气 PSA 提纯
总能耗 MJ/t21860.74
总能耗 kg 标油/t522.13
适用范围PSA 装置(按产品氢气口径)
能耗构成
项目单位消耗MJ/t
1989.26 kWh/t18323.07
0.4MPa 蒸汽0.44 t/t1215.72
除盐水4.41 t/t424.68
循环水427.7 t/t1792.06
净化风66.17 Nm³/t105.21
结构说明两套装置能耗分别核算,且口径不同,不可混用:(1)轻烃回收装置——规程文字写「装置设计能耗约为 2004 MJ/t 产品(47.9 kgEO/t 产品)」,但同节能耗表分项合计为 5450.89 MJ/t 产品(约合 130.2 kgEO/t)。两套数值不一致,且文字值 2004 与本公司《催化裂化操作规程》中的 2007.24 MJ/t 高度接近,疑为文字沿用/误植。按数据口径纪律,此处两套数值并存、不做取舍,使用时须先向工艺部门确认。按能耗表分项(MJ/t 产品):电 4877.56(4856.5 kWh/h,占表合计的 89.5%,为本装置的绝对主力,主要是压缩机组与 PSA 系统用电);循环水 397.27(981.5 t/h);1.2MPa 蒸汽 146.73(0.5 t/h);除盐水 61.48(190 t/h,间断);非净化压缩空气 107.91(1000 Nm³/h,间断);净化压缩空气 29.33(200 Nm³/h);生产水 2.89(5 t/h,间断);污水 0.64(0.15 t/h,间断)。即本装置是典型的「电主型」装置——用大量电力把稀薄气体压缩、吸附提纯,电价是其成本的第一敏感变量,与以燃料或蒸汽为主的装置成本结构完全不同。(2)PSA 制氢装置——单位能耗 21860.74 MJ/t 氢气,折 522.13 kgEO/t 氢气。分项(MJ/t 氢气):电 1989.26 kWh × 9.211 MJ/kWh = 18323.07,占 83.8%;循环水 427.7 t × 4.19 = 1792.06,占 8.2%;0.4MPa 蒸汽 0.44 t × 2763 = 1215.72,占 5.6%;除盐水 4.41 t × 96.3 = 424.68,占 1.9%;净化风 66.17 Nm³ × 1.59 = 105.21,占 0.5%。同样高度依赖电力。注意:PSA 表用电折标系数为 9.211 MJ/kWh,而轻烃回收表用 10.89 MJ/kWh,同册规程中两套装置采用不同折标系数,做合计或对标时须统一口径。PSA 公用工程消耗:循环水 980 t/h(4 台压缩机全开)、除盐水 10 t/h、生产水 5 t/h(间断)、0.4MPa 过热蒸汽 1.05 t/h、蒸汽凝结水 1.05 t/h、仪表风 150 Nm³/h、高压氮气 1000 Nm³/h(间断)、低压氮气 1500 Nm³/h、消防水 220 t/h(事故时使用);年耗电 3.8×10⁷ kWh(其中 6000V 动力电 3.727×10⁷、380V 辅助设备 449600、220V 照明仪表 94500)。
资料来源:规程能耗计算章节。计算标准见规程原文。
07

装置关联

Unit Interconnections
Key
Takeaway
上游 6 项,下游 6 项。上游断料即本装置降负荷或停工。

上游进料 · 6 项

重整装置
输送方式:管线(0.4MPaG 解吸气) 说明:重整解吸气:V-16113 分液后进压缩机 C-16101
催化裂化装置
输送方式:管线(0.8MPaG 干气) 说明:催化干气:进冷干机 D-16101A-C 后与解吸气混合
异构化装置
输送方式:管线(0.6MPaG, 40℃ 尾气) 说明:异构化尾气进富氢装置
加氢裂化装置
输送方式:管线(0.5MPaG, 40℃ 干气) 说明:加氢干气进富氢装置
加氢装置(低分气)
输送方式:管线 说明:低分气进富氢装置原料气压缩机
硫磺回收装置
输送方式:管线 说明:MDEA 贫液(轻烃 300#工序吸收剂)
轻烃回收 / 富氢气体提纯氢气
炼油一部

下游去向 · 6 项

乙烯装置
物料:富乙烯产品气 9.11 万吨/年 输送方式:管线(≥1.1~1.3MPaG,40℃)
全厂氢气管网
物料:纯氢 ≥ 99.9 v%(≥2.05MPa,≤40℃) 输送方式:管线(2.0MPa)→ 渣油加氢/加氢裂化/硫磺回收/乙烯
燃料气管网
物料:吸附废气 8.93 万吨/年 + 解吸气 输送方式:管线
轻重污油装置
物料:轻烃凝液 输送方式:管线(送 D-101 闪蒸处理)
产品精制装置
物料:净化分离器 V-16301 凝液 输送方式:管线(液化气进料缓冲罐回收)
硫磺回收装置
物料:富胺液(300#工序塔底) 输送方式:管线(送再生)
装置内循环
  • 轻烃凝液由进催化分馏塔顶油气分离器 150-V-1203 改至轻烃新增凝液线,送轻重污油装置 D-101 闪蒸处理
  • 置换气压缩机一级极少量凝液、半产品气压缩机一级极少量凝液送至轻烃火炬气放空罐
  • 富氢装置解吸气体加压至 0.6MPa、40℃ 后送往界外燃料气管网,预留甩头未来送轻烃回收装置做原料
  • 理想情况下混合原料气 C4 ≤ 0.5%、C4= ≤ 0.7%、C5 ≤ 0.1%、C5= ≤ 0.1%、C6 ≤ 0.1%
资料来源:规程上下游关联章节。
08

行业技术特点

Industry Position
规模等级轻烃回收 30000 Nm³/h + 富氢 PSA 25390 Nm³/h 产品氢(两套独立 PSA 联合装置)
装置类型轻烃:两段 PSA(10 吸附器 PSA-I 段 + 6 吸附器 PSA-II 段)+ MDEA + 微量杂质脱除;富氢:10-2-4/PP PSA + 脱氧
设计单位富氢:西南化工研究设计院有限公司(原四川天一);轻烃:回收炼厂乙烯资源成套技术
关键技术
  • 轻烃两段 PSA(PSA-I 段 10 吸附器 + PSA-II 段 6 吸附器)
  • MDEA 醇胺脱硫脱碳 + 微量杂质(脱汞/精脱硫/脱砷/脱氧)
  • DMDS 预硫化(催化剂器外再生)
  • 富氢 10-2-4/PP PSA(10 塔,2 吸附 + 4 均压 + 顺放冲洗再生)
  • PSA 程控阀(西南院第五代平板程控阀,密封 ANSI 6 级,寿命 > 100 万次)
  • 原料气压缩机/解吸气压缩机无级调节系统(负荷 < 90% 单台可调,> 90% 双台运行)
2023 年大检修2018-04 大检修:PSA-I 段 10 个吸附器有贯穿性裂纹,2019-01/03 完成全部 PSA-I/II 段吸附器更换;之后增加轻烃凝液改线至轻重污油装置
环保合规富乙烯产品气:H2S ≤ 1 mg/kg、CO2 ≤ 600 mg/kg、AsH3 ≤ 5 ppb、O2 ≤ 1 mg/kg、NOx ≤ 10 ppb;纯氢 ≥ 99.9 v%、CO2/O2/CO ≤ 10 ppm
资料来源:规程装置概况 / 技术特点章节。
09

财务关注点

Financial Focus
轻烃回收能力
30000Nm³/h(轻烃回收原料)
SRC 规程 1.1.1
氢气 PSA 能力
25390Nm³/h(产品氢气)
SRC 规程 1.1.1
原料(轻烃回收)
原料气 18.66 万吨/年(催化干气 + 重整解吸气)
SRC 规程 1.2.7
原料(氢气 PSA)
原料气 43000 Nm³/h(轻烃尾气+加氢干气+异构化尾气+低分气)Nm³/h
SRC 规程 1.2.7
主要产品(轻烃回收)
富乙烯产品气 9.11 万吨/年(含乙烯 + 乙烷)万吨/年
SRC 规程 1.3.1
副产品(轻烃回收)
吸附废气 8.93 万吨/年万吨/年
SRC 规程 1.3.2
主要产品(氢气 PSA)
纯氢 ≥ 99.9 v%(≥2.05MPa,≤40℃)Nm³/h
SRC 规程 1.1.1
轻烃回收能耗 kg 标油/t
47.9kg 标油/吨产品(设计能耗)
SRC 规程 1.2.7
氢气 PSA 能耗 kg 标油/t
522.13kg 标油/吨氢气(设计能耗)
SRC 规程 1.2.7 表 5
化学品年耗(轻烃回收)
MDEA 贫液 32.76 万吨/年 + 吸附剂 476 m³(10 年)+ 脱砷剂 20 m³ + 脱氧剂 5 m³ …m³ 或 t/a
MDEA 贫液 32.76 万吨/年 + 吸附剂 476 m³(10 年)+ 脱砷剂 20 m³ + 脱氧剂 5 m³ + 预净化剂 26 m³ + 精脱硫剂 40 m³ + 脱汞剂 4 m³
SRC 规程 1.2.7
化学品年耗(氢气 PSA)
PSA 吸附剂 240.9 t(15 年)+ 脱氧剂 5.5 t(3 年)t
SRC 规程 1.2.7
设备功率(氢气 PSA)
6000V 3.727×10⁷ kWh/a + 380V 449600 kWh/a + 220V 94500 kWh/a…kWh/a
6000V 3.727×10⁷ kWh/a + 380V 449600 kWh/a + 220V 94500 kWh/a(含供电损耗)
SRC 规程 1.2.7
行业对标
两段 PSA(轻烃)+ 10-2-4/PP PSA(富氢),变压吸附联合装置
SRC 规程 1.1.1
Note · 核算口径提示
1. 数据边界:本页所有数据均摘自规程原文,未做估算、外推或行业平均值填补。 缺失字段标注为「待补充」。
2. 口径一致性:物料量为规程设计值 / 典型工况值,非实际核算数据, 用于学习与量级判断。
3. 检修与折旧:涉及大修周期的装置,费用计提须按实际周期平滑, 避免年度间大幅波动。