武漢乙烯裝置大檢修低排放開停車的節(jié)能措施

袁平鋒

（中韓（武漢）石油化工有限公司烯烴分部，湖北武漢 430080）

武漢乙烯裝置大檢修低排放開停車的節(jié)能措施

袁平鋒

（中韓（武漢）石油化工有限公司烯烴分部，湖北武漢 430080）

介紹了武漢乙烯裝置在2016年4月8日停車大檢修過程及開車方案中采取的多項低排放節(jié)能措施。在停車過程中實(shí)施的低排放措施充分回收了系統(tǒng)殘余的烴類，降低了排放損失，加快了系統(tǒng)倒空、置換的時間，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益。通過采取倒開車和天然氣開車的方式，將提高裝置的開車速度，減少開車過程中不合格產(chǎn)品的排放，成功實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)一次開車。

大檢修；低排放；物料回收；天然氣開車

中韓（武漢）石油化工有限公司烯烴分部乙烯裝置于2013年8月12日正式投產(chǎn)，連續(xù)運(yùn)行至2016年4月8日進(jìn)行原始開工后首次大檢修，此次檢修計劃“停車9天，開車8天，預(yù)計檢修33天”。通過大檢修，對工藝瓶頸進(jìn)行優(yōu)化改造，對帶病運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行更換或修復(fù)，消除了已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行3a的乙烯裝置的缺陷，挖掘潛力，使武漢乙烯裝置能夠達(dá)到長周期、安全、平穩(wěn)、滿負(fù)荷生產(chǎn)的要求。減少開停車過程中的物料排放，縮短開車時間，減少環(huán)境污染已經(jīng)成為安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)開停車的必然方向。

1 低排放停車采取的措施

武漢乙烯的流程特點(diǎn)是單套乙烯流程，流程長且復(fù)雜，停工時間長、難度加大，回收困難，且在停車的過程中不可避免地會產(chǎn)生大量不合格的產(chǎn)品。停車過程采取的主要原則是：①實(shí)現(xiàn)“油不落地，氣不上天”，所有能回收的產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)回收，不能回收的可燃物質(zhì)排放火炬。②確保系統(tǒng)不過熱，不過冷，不超壓，保護(hù)設(shè)備完好。③不出現(xiàn)低液位損壞動設(shè)備的情況。④實(shí)現(xiàn)火炬的低排放，最大限度的回收物料。⑤實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、有序、高效停工。低排放停車倒空的首要條件是加快或不耽誤倒空、置換的時間，若以犧牲檢修時間來換取回收更多的物料會造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.1 回收罐區(qū)氣相乙烯、丙烯、丙烷及碳五拔頭油

此次大檢修之前，乙烯裝置經(jīng)過技術(shù)改造，新增加配線，在裂解氣壓縮機(jī)停車之前回收球罐的氣相乙烯、丙烯、丙烷及碳五拔頭油。以往的球罐倒空過程是罐中的液相烴經(jīng)過泵外送，剩余的液體及氣相烴類經(jīng)過氮?dú)庵脫Q放火炬，由于球罐每年均需進(jìn)行一次容檢，都會造成大量的乙烯、丙烯等產(chǎn)品的浪費(fèi)，為了回收這些烴類制定了以下措施：乙烯球罐殘留的液相及氣相經(jīng)過不合格乙烯回?zé)捑€返回至乙烯塔（C-402），或者經(jīng)過乙烯泡點(diǎn)氣返回線返回至裂解氣壓縮機(jī)四段排出罐（D-205）回收乙烯產(chǎn)品；丙烯球罐殘留的液相丙烯返回到低壓脫丙烷塔（C-202），氣相丙烯通過新增加的跨線在壓力高時引入裂解氣壓縮機(jī)三段吸入罐（D-203），在壓力低時引入裂解氣壓縮機(jī)一段吸入罐（D-201）；丙烷及碳五拔頭油球罐氣相產(chǎn)品經(jīng)過新增加的跨線引入裂解氣壓縮機(jī)一段吸入罐（D-201）。

1.2 多產(chǎn)合格產(chǎn)品

乙烯裝置產(chǎn)品多樣化，且對產(chǎn)品純度有嚴(yán)格的要求，在降負(fù)荷停車過程中，通常要降低各罐、塔及換熱器的液位，多產(chǎn)合格的乙烯，外送至低溫罐，丙烯、碳四、汽油等產(chǎn)品外送至球罐，爭取效益最大化。裂解爐降負(fù)荷是一個很長的過程，此時制冷系統(tǒng)及分離系統(tǒng)需要精心操作，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，此過程是低排放的重點(diǎn)，各容器物料儲量非常大，若是回收不徹底，停車后無法回收。

1.3 原料預(yù)熱系統(tǒng)的物料回收

武漢乙烯的裂解原料主要有石腦油，加氫尾油、丙烷/ LPG，碳五拔頭油，抽余油及裝置內(nèi)的循環(huán)丙烷及循環(huán)乙烷。本次檢修主要是回收原料預(yù)熱系統(tǒng)的液相物料，其主要方法是從原料線靠近裂解爐端導(dǎo)淋處接鍋爐給水，通過鍋爐給水壓力把油水混合物反向壓至原料罐，在罐區(qū)進(jìn)行油水靜置分離脫水，通過此種方法，管線內(nèi)殘余原料排放量大幅度降低。

1.4 乙烯精餾塔系統(tǒng)的物料回收

武漢乙烯原料罐區(qū)有一個低溫罐作為合格乙烯產(chǎn)品儲存容器，在停車期間，還有兩個600t的球罐可以作為不合格乙烯儲罐。由于乙烯制冷壓縮機(jī)與乙烯精餾塔組成開式熱泵系統(tǒng)，在保證乙烯制冷壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，為了盡可能多地回收碳二組分，在停車過程中應(yīng)該多產(chǎn)不合格乙烯送至球罐儲存，減少排放。在操作上乙烯塔應(yīng)該采取小回流、小再沸的方式，減少塔盤的積存乙烯，同時乙烯機(jī)各用戶、各罐應(yīng)該降低液位，減少系統(tǒng)儲存的乙烯。在乙烯機(jī)停車后，乙烯塔塔釜物料積存，此時應(yīng)該通過循環(huán)乙烷泵將循環(huán)乙烷外送，經(jīng)過汽化后作為裂解爐燒焦的燃料，減少裂解爐LPG或者天然氣的外補(bǔ)。

1.5 丙烯制冷系統(tǒng)及丙烯塔的物料回收

武漢乙烯丙烯制冷壓縮機(jī)是一個密閉的循環(huán)回路[1]，該系統(tǒng)流程復(fù)雜，用戶眾多，容積大。做好丙烯制冷系統(tǒng)的物料回收，不僅能減少損失，還能加快系統(tǒng)的倒空速度，減少置換合格交出的時間。對于丙烯機(jī)系統(tǒng)丙烯的回收總原則是：①在裝置降負(fù)荷過程中，逐漸減少各丙烯用戶的用量；②丙烯機(jī)停車后，將各罐的液相丙烯通過倒空線，用丙烯冷劑收集泵（P-501）打出，外送至丙烯球罐；③由于丙烯用戶分布凌亂，且管線較粗，系統(tǒng)殘存丙烯多，不容易回收，因此比較大的用戶盡量汽化殼程丙烯。

丙烯制冷壓縮機(jī)出口丙烯冷卻器（E-501A/B/C/D）丙烯線在現(xiàn)場存在低點(diǎn)，且為24寸粗管線，殘存丙烯較多，丙烯冷劑收集罐（D-500）內(nèi)的丙烯也無法完全倒空，因此停車之前在低點(diǎn)導(dǎo)淋處新增加了4寸臨時管線至P-501入口，利于系統(tǒng)的丙烯回收。此次檢修丙烯制冷壓縮機(jī)共回收了180T丙烯，達(dá)到了預(yù)期的效果。

武漢乙烯丙烯、丙烷主要由1#丙烯塔（C-406）和2#丙烯塔（C-407）分離。丙烯塔系統(tǒng)內(nèi)的丙烯主要通過正常的丙烯流程采出合格丙烯，當(dāng)產(chǎn)品不合格時，切不合格球罐，將不合格丙烯外送至不合格罐，檢修完成后進(jìn)行回?zé)挕?#丙烯塔塔釜的循環(huán)丙烷通過循環(huán)丙烷泵外送，汽化后送至燃料氣系統(tǒng)作為裂解爐燒焦的燃料，減少裂解爐LPG或者天然燃?xì)獾难a(bǔ)入。

1.6 回收系統(tǒng)放火炬的物料

在裝置正常的停車過程中，各系統(tǒng)液相物料不可能完全回收，最終必然排放至火炬系統(tǒng)，系統(tǒng)的氣相物料在泄壓、置換的過程中也應(yīng)排放至火炬系統(tǒng)，防止污染環(huán)境，因此回收排放至火炬系統(tǒng)的物料也是低排放停車的重要措施。

乙烯裝置停車后，裂解爐降溫、燒焦需要消耗大量的燃料，尤其是停車當(dāng)天需要的燃料量最大，若此時裂解爐補(bǔ)充大量的天然氣作為燃料，而系統(tǒng)仍有大量的火炬排放顯然是不經(jīng)濟(jì)的。武漢乙烯裝置火炬管網(wǎng)火炬氣經(jīng)過火炬氣回收壓縮機(jī)增壓后并入燃料氣管網(wǎng)，作為裂解爐燃料，多余的燃料外送至煉廠。

為了保證火炬氣回收壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要控制火炬氣回收壓縮機(jī)的入口溫度及系統(tǒng)的氮?dú)夂俊．?dāng)排放丙烯制冷壓縮機(jī)、乙烯制冷壓縮機(jī)及冷區(qū)系統(tǒng)的低溫液相物料（CBD）時，火炬氣溫度低，容易造成吸入溫度低，火炬氣回收壓縮機(jī)停車。在停車倒空系統(tǒng)過程中應(yīng)該合理控制排放速度及排放順序，同時加大排放物料的LS蒸汽加熱量，控制火炬氣的溫度。在系統(tǒng)置換過程中，由于含有大量的氮?dú)猓淖兞巳剂系臒嶂担瑫绊懭剂系恼Ｈ紵虼嗽谙到y(tǒng)可燃?xì)夂康偷那闆r下，應(yīng)該減少火炬氣燃料的用量，加大外補(bǔ)天然氣的用量。

2 低排放開車方案中采取的措施

本次大檢修后的開車主要原則是確保裝置投料安全，平穩(wěn)打通全流程的前提下，減少物料的排放損失，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開車。其次，各單元、各環(huán)節(jié)有序鏈接，縮短開車時間，減少公用工程及物料消耗。

2.1 采用倒開車的方式，縮短開車時間[2]

在乙烯裝置的開車過程中，在保證人員、裝置及設(shè)備的安全和裝置穩(wěn)定有序的基礎(chǔ)上，優(yōu)化開車步驟，縮短開車時間，減少開車過程中的物料損失，是乙烯裝置追求的目標(biāo)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，倒開車工藝是節(jié)省開車產(chǎn)品合格時間行之有效的方法，武漢乙烯裝置低溫罐區(qū)的正常運(yùn)行是保證倒開車成功的必要條件。在停車大檢修之前，低溫罐已經(jīng)儲存了足夠的乙烯用量，能夠保證乙烯及下游裝置完全開車成功。本次檢修后裂解爐投料前，丙烯制冷壓縮機(jī)先啟動，然后再把氣液相乙烯引至乙烯壓縮機(jī)和乙烯塔，進(jìn)行乙烯機(jī)開車和乙烯塔的全回流運(yùn)轉(zhuǎn)。引開工丙烯至丙烯塔建立丙烯塔全回流運(yùn)轉(zhuǎn)；脫乙烷塔引氣液相乙烯和丙烯，建立脫乙烷塔全回流運(yùn)轉(zhuǎn)，碳三加氫反應(yīng)器用液相丙烯浸泡再進(jìn)行密閉循環(huán)，然后裂解氣壓縮機(jī)進(jìn)行天然氣開車，通過實(shí)施倒開車，裂解爐投料后，后續(xù)系統(tǒng)按照步驟進(jìn)料，能夠很快產(chǎn)出合格產(chǎn)品，減少不合格產(chǎn)品的排放時間。

2.2 天然氣開車，進(jìn)行實(shí)氣置換和預(yù)冷

在裂解爐投料之前，裂解氣壓縮機(jī)進(jìn)行天然氣運(yùn)轉(zhuǎn)，利用裂解氣壓縮機(jī)一段吸入罐（D-201）的兩條6寸天然氣線補(bǔ)充天然氣，保證裂解氣壓縮機(jī)的吸入量，打通裂解氣壓縮機(jī)到碳二加氫，然后到前冷的流程，通過天然氣開車循環(huán)線建立裂解氣壓縮機(jī)至前冷系統(tǒng)大循環(huán)，用天然氣置換系統(tǒng)的氮?dú)猓η袄湎到y(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷，使系統(tǒng)具備接受裂解氣的條件，減少裂解氣置換氮?dú)獾膿p失。

2.3 碳二加氫合格之前，建立裂解氣壓縮機(jī)至乙烷爐大循環(huán)

在高壓脫丙烷塔塔頂碳四及丁二烯含量合格之后，碳二加氫進(jìn)行床層充壓、升溫，碳二加氫出口炔烴含量合格之前，裂解氣由高壓脫丙烷塔回流罐（D-215）頂部放火炬。利用回流罐頂至乙烷爐的循環(huán)線，引裂解氣至乙烷爐，降低裂解爐的投料量，保證碳二加氫的空速，降低碳二加氫合格前裂解氣的排放損失。

3 結(jié)束語

武漢乙烯裝置在大檢修停車的過程中實(shí)施的一系列低排放措施，回收了系統(tǒng)大量的乙烯、丙烯等合格產(chǎn)品，充分利用了火炬氣作為裂解爐燃料，減少了燃料氣的消耗。原料及產(chǎn)品球罐新增加至裂解氣壓縮機(jī)段間罐的氣相回收線減少了球罐容檢及超壓排放過程的物料損失。開車方案中采取的優(yōu)化措施提高了開車速度，減少物料的排放。

[1]王子宗.武漢80萬噸年乙烯裝置工藝設(shè)計包[M].北京：中國石化出版社，2010：251-258.

[2]王松漢.乙烯裝置技術(shù)與運(yùn)行[M].北京：中國石化出版社，2009：999-1001.

Wuhan Ethylene Plant Overhaul Open Parking Low-Emission Energy-Saving Measures

Yuan Ping-feng

Introduced a number of low-emission energy-saving measures taken by the Wuhan ethylene plant in April 8, 2016 parking overhaul process and drive programs. Low-emission measures during stopping the implementation of the system of full recovery of residual hydrocarbons to reduce emissions losses, accelerated system emptied, replacement time, creating greater economic benefits. By taking down the car and gas to drive a way that will increase the speed while driving device to drive the process to reduce emissions of substandard products, the successful implementation of safety, environmental protection, economy of a car.

Overhaul；low emissions；material recovery；natural gas car

TQ221.21

B

1003–6490（2016）04–0208–02

2016–04–15

袁平鋒（1987—），男，湖北襄陽人，助理工程師，主要從事化工生產(chǎn)工作。