石油化工乙烯生產裝置節能增效措施的研究

高偉強

摘 要：石化行業在社會經濟發展中有重要作用，但石化行業中很多裝置都是高耗能裝置，乙烯裝置就是其中一個，加強節能增效措施研究有著深遠的社會意義和經濟效益。基于此，本文對乙烯裝置節能增效措施等內容進行了探討，旨在推動乙烯裝置系統優化，進一步促進石化行業在社會經濟發展中作用的發揮。

關鍵詞：石化行業；乙烯裝置；節能增效

一、石油化工乙烯生產裝置節能增效的措施分析

（一）優化裂解爐系統運行

裂解爐作為乙烯生產中強吸熱、高溫等段停留時間等復雜裂解反應的主要場所，其在乙烯裝置中的重要性不言而喻，同時也是乙烯裝置中的高耗能裝置，因此一直以來對于裂解爐系統運行的優化都是乙烯裝置節能增效研究的重點。由于裂解反應深度受溫度和水油比影響較大，并直接決定這乙烯、丙烯等主要產物生產率，因此目前對于裂解爐系統運行的優化主要從裂解溫度控制和水油比控制兩方面進行。雖然說隨著化工行業的快速發展，乙烯裂解原料來源也不斷增多，但從整體而言，目前裂解爐效率仍沒有得到很對提高，仍是一個耗能較高設備，這主要是由于裝置的操作工況和控制參數等沒有根據原料變化進行及時的更新，從而影響系統整體運行效率，因此對裂解爐節能增效的研究還需不斷深入。

（二）合理利用裂解液相產物

在乙烯生產過程中，作為副產品的乙烯裂解液相產物種類眾多，且組成相當復雜，主要以C5—C14芳烴化合物為主，根據終餾點可將其分為裂解汽油（<250°C）和裂解燃料油（>250°C）兩大部分。這兩大部分產物中富含苯、甲苯、乙苯苯乙烯及萘及其同系物等，這些物質都是國內市場中供不應求的有機化工原料，加強利用不僅可以有效降低乙烯生產成本，而且對于乙烯裝置整體效益的提升有重要作用。乙烯裂解液相產物收率受乙烯裂解原料影響，一般而言，原料越重裂解液相收率就越高，反之越低。而在裂解溫度影響方面，相同原料裂解液相產物收率隨著溫度的升高而逐漸降低，其中石腦油和油田輕烴隨溫度升高降幅更為明顯。從原料及裂解溫度對乙烯裂解液相產物的影響我們可以總結出：輕質裂解原料相對于重質裂解原料而言，雖然具有原料成本更低、裝置投資少、裂解烯烴收率高等優勢，但裂解液相產物收率較低。因此為提高乙烯裂解液相收率，可加大利用重質原料。另外，乙烯裂解液相產物的利用方式對于提高乙烯裝置的經濟效益也有很大影響，例如對于裂解燃料油的利用，目前主要用作燃料使用，不僅利用率低，而且還會造成環境污染等問題，因此可以運用綜合相關技術對其進行進一步分離回收，以實現節能增效目的。

（三）實現裝置精細化管理

乙烯生產是一個復雜的過程，涉及到一系列的化學反應，具有生產流程長、設備多及工藝機理復雜等特點，如何通過精細化管理以提高乙烯生產管理水平一直都是乙烯生產等石油化工企業研究的一個重點。尤其是在能源緊缺及環境問題日益突出的今天，推進石油化工企業節約型企業創建工作更是重要，這不僅是企業提升自身市場競爭力的有效途徑，同時對于乙烯裝置節能增效的實現更具現實意義。對乙烯生產裝置進行精細化管理，首先，應對工藝參數、工況條件等進行嚴格控制，通過對各項指標參數的嚴格管理以在確保裝置平穩運行的基礎上，最大程度上延長裝置運行周期，為裝置節能增效提供基礎保障。其次，要加強對重點耗能單元的管理，通過制定針對性能耗消減方案對各部件裝置進行管理，并對波動較多的工藝指標采取實時跟蹤監控的方式以隨時掌控指標變化情況。此外，要重視產品收率評估工作，全面收集分析各種用能數據，通過對比分析產品收率情況，并充分運行各種先進輔助模擬軟件進行模擬計算，以為裝置節能增效措施的提出提供更準確數據依據。

（四）加強裝置無排放開停工管理

乙烯裝置在開停工操作中物耗和能耗都很大，因此加強裝置的開停工管理也是節能增效的一個重要手段。傳統開工模式中，一般是按照流程從前到后將不合格的物料放火炬，這種方式不僅經濟效益低，而且對周邊環境的影響也較大。隨著化工行業生產水平的不斷提高，傳統開停工方式已越來越不適應裝置設計發展的需要，物料損失量也更大，實現乙烯裝置物排放開停工成為節能增效的重要手段。乙烯生產企業可通過生產流程調整、逐步降低裝置符合等方式，逐步實現乙烯裝置無排放開停工管理，以實現物料損失有效降低的基礎上，減小對周邊環境的影響。比如黑龍江大慶石化企業在開展無排放開工上主要是利用其自身所擁有的三套乙烯裝置通過老區裂解氣打通流程予以調整。這種做法不僅能夠將乙烯裝置全流程在裂解爐投料之前予以打通了，同時更重要的是有效地減少了約80%開工物料，并且極大程度地降低了污染物地排放量。又比如，新疆地區獨山子石化企業開展無排放開工基本思路是將乙烯裝置負荷情況逐漸降低，并根據一定順序將壓縮機與裂解爐關停，同時把后系統運轉時間予以增加。如此一來可以將液體與高價值氣體兩種物料進行全部回收（根據統計數據顯示，和企業2009年停工比較多增加約700t）。另外其針對無法回收的氣體物料通過加裝管線輸送至燃料系統中進行利用，這樣既降低燃料氣購買量，又可以減少對周邊環境污染。

二、我國乙烯分析技術水平及節能增效潛力分析

從目前發展情況看，我國乙烯裝置主要以順序分離流程為主，普遍采用Lummus工藝技術路線。就工藝流程能耗實際情況而言，最早引進的采用順序高壓脫甲烷工藝流程的燕山300Kt/a乙烯裝置相對于后期引進的采用順序低壓脫甲烷的工藝流程能耗較高。根據這一點，在對乙烯裝置進行節能增效改造過程中，可將高壓脫甲烷工藝改為低壓脫甲烷工藝，并采用二元制冷及碳三催化精餾加氫技術對急冷油減黏系統進行優化，以實現乙烯裝置系統技術水平的超越提升。二十年前，低壓脫甲烷工藝流程就已非常成熟，之后變化并不大。近年來，隨著國內預脫乙烷專利技術的研發及應用，乙烯裝置中的高低壓脫甲烷工藝都沒有改變，可以看出在乙烯裝置節能增效改造研究中，主工藝流程變動較小，技術水平發展較為滯后。而滯后也說明還有很大的發展空間，隨著相關工藝技術的不斷提升，乙烯裝置節能增效水平也會不斷提高。

三、結束語

總而言之，化工行業在國家經濟發展中有著重要的作用，乙烯裝置及工藝技術隨著化工行業的發展也得到了很大的改進和提升，裝置能耗相對以前明顯下降。但隨著全球能源逐漸缺少及環保問題的日益突出，乙烯裝置作為化工行業的耗能裝置也面臨著更大的節能降耗壓力，因此乙烯生產企業應在進一高步節能減排意識的基礎上，進一步加強乙烯裝置節能增效措施研究，合理引進先進工藝技術，優化裝置運行系統，并實行精細化及無排放開停工管理，將節能降耗理念貫徹于乙烯生產全過程中，全面提高乙烯裝置的經濟效益及社會效益，促進我國經濟更好更快發展。

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