乙烯裝置裂解爐燃料氣系統(tǒng)的平衡與優(yōu)化

李德龍

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714）

某乙烯裝置裂解爐所用燃料氣主要來自裝置前冷自產(chǎn)尾氣，滿負荷時燃料氣平衡情況為：在裂解爐投1 臺半或以上碳四原料時，燃料氣過剩，過剩的燃料氣通過PV-330501B 送入到低壓瓦斯線或者通過PV-330501C 放火炬；裂解爐投一臺或以下碳四原料時，燃料氣不足，通過PV-330501A 或HV-330501外引天然氣補充到燃料氣系統(tǒng)。

在裝置出現(xiàn)負荷大幅度降低（如裂解跳車）、事故處理（“三機”跳車）等情況下，會出現(xiàn)燃料氣嚴重不足需大量外引天然氣。由于地處北方，在冬季生產(chǎn)時，民用天然氣量增加［1]，界外天然氣壓力不足，如裝置需大量外引天然氣，容易導致界外天然氣管網(wǎng)壓力過低，影響裂解爐穩(wěn)定運行，嚴重時甚至波及其它生產(chǎn)裝置和民用燃料氣系統(tǒng)。

1 燃料氣系統(tǒng)影響因素

燃料氣系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 燃料氣系統(tǒng)流程

裂解爐的裂解產(chǎn)物經(jīng)過前冷和脫甲烷塔，分離出絕大部分甲烷和少量氫氣等尾氣組分，經(jīng)過膨脹機膨脹壓縮后進入燃料氣分離罐EV-3332、EV-3221，脫水后進入爐前總管分配到各裂解爐進行燃燒。

系統(tǒng)內(nèi)自產(chǎn)尾氣量不足時，可通過HV-330502 或PV-330501A 補入界外天然氣，或通過EH-3333引碳四作為輔助燃料［2]，緊急情況時可通過EH-3455 出口處PV-310122 補入預熱后的循環(huán)乙丙烷作為燃料氣。

系統(tǒng)內(nèi)自產(chǎn)尾氣量過剩時，可通過PV-330501B 把多余尾氣并入界外低壓瓦斯管網(wǎng)，補充界外燃料氣，當過剩量大時，通過PV-330501C 排入火炬。

（1）ET-3430、ET-3420、EV-3404、EV-3405為第1 部分：為燃料氣系統(tǒng)分離出尾氣，當裂解爐運行平穩(wěn)時，尾氣產(chǎn)量穩(wěn)定，且LV-340081、LV-340082 調(diào)整時，具有同步性，在平穩(wěn)生產(chǎn)時對燃料氣系統(tǒng)影響較小。

（2）EC-3400 為第2 部分：系統(tǒng)內(nèi)所產(chǎn)尾氣大部分要經(jīng)過EC-3400 自身膨脹壓縮，對燃料氣系統(tǒng)影響較為關(guān)鍵，在日常調(diào)整時速度應保持平穩(wěn)緩慢。

（3）干燥器、EV-3332 為第3 部分：尾氣除作為燃料氣外，另一主要用途對系統(tǒng)內(nèi)干燥器進行再生操作。再生充壓階段，部分尾氣進入干燥器導致燃料氣系統(tǒng)內(nèi)尾氣量減少，壓力會有所波動，此時若PV-330501B/C 有開度應及時調(diào)整，壓力若持續(xù)降低可打開HV-330502 或PV-330501A 引入界外天然氣補充界內(nèi)燃料氣。

在干燥器再生過程中，干燥器內(nèi)組分重于尾氣的部分介質(zhì)，隨尾氣進入到燃料氣系統(tǒng)，燃料氣熱值和密度增加，此時應適當降低各爐燃料氣壓力，保證裂解爐COT穩(wěn)定。

（4）EH-3333、EH-3455、界外天然氣、低壓瓦斯管網(wǎng)、熱火炬為第4部分：尾氣不足時，補充燃料氣；尾氣充足時，補充界外低壓瓦斯管網(wǎng)；尾氣過量時，放火炬維持燃料氣壓力穩(wěn)定。

2 燃料氣系統(tǒng)日常調(diào)整

在裝置平穩(wěn)生產(chǎn)時，裂解爐投料類型不同，所產(chǎn)尾氣量也有所不同，考慮尾氣量變化，燃料氣系統(tǒng)日常調(diào)整分為2部分：

2.1 尾氣充足，無需外引天然氣

當尾氣充足時，燃料氣壓力主要受尾氣量影響，當干燥器再生與冷吹或膨脹機波動時，對燃料氣壓力和熱值影響較大，后分離系統(tǒng)波動波及燃料氣系統(tǒng)時：

（1）減緩或暫時停止干燥器再生或冷吹。

（2）立即把燃料氣調(diào)節(jié)閥PIC330501 由自動改為手動狀態(tài)，穩(wěn)定燃料氣總管壓力。

（3）若PIC330501 手動控制燃料氣總管壓力仍然波動較大，立即將各臺裂解爐燃料氣調(diào)節(jié)閥改為手動控制，避免壓力波動過大導致爐管超溫。

（4）若燃料氣總管壓力持續(xù)降低，應打開外補天然氣手操器HIC330501，外引天然氣維持燃料氣壓力穩(wěn)定。

（5）當界外燃料氣壓力低，外引天然氣補充量不足，爐前燃料氣總管壓力低于0.31MPa 時，及時投用輸轉(zhuǎn)碳四入EH-3333 流程，引碳四補充燃料氣，維持燃料氣總管壓力穩(wěn)定，室外及時調(diào)整裂解爐風門、火嘴燃燒狀態(tài)。

界外天然氣壓力恢復正常以后，需要立即把碳四流程隔斷，避免長時間燒碳四造成裂解爐火嘴堵塞。

2.2 尾氣量不足，需少量外引天然氣

當尾氣量不足，需要少量外引天然氣補充燃料氣時，燃料氣壓力主要受界外天然氣壓力影響，尤其當界外天然氣壓力降低時，燃料氣總管壓力也會隨之降低。

（1）立即匯報調(diào)度室，界外天然氣壓力低，提高界外天然氣壓力。

（2）如果界外天然氣壓力無法提高，燃料氣總管壓力仍持續(xù)降低，爐前燃料氣總管壓力低于0.31 MPa 時，及時投用碳四入EH-3333 流程，引碳四補充燃料氣，維持燃料氣總管壓力穩(wěn)定。

室外應該及時調(diào)整裂解爐風門、火嘴的燃燒狀態(tài)以保證穩(wěn)定的壓力和溫度。界外天然氣壓力恢復正常后，立即把碳四流程隔斷，避免長時間燒碳四造成裂解爐火嘴堵塞。

（3）如果界外燃料氣壓力降低速度過快或者碳四流程不通，燃料氣總管壓力快速下降，當燃料氣總管壓力降至0.3 MPa 以下時，應急處理可打開循環(huán)乙丙烷原料去EV-3332 調(diào)節(jié)閥，補充燃料氣系統(tǒng)［3]。

3 事故狀態(tài)下燃料氣系統(tǒng)調(diào)整方法

3.1 膨脹機跳車時燃料氣系統(tǒng)調(diào)整

膨脹機跳車后，由于尾氣不再自身節(jié)流膨脹壓縮，尾氣溫度上升、壓力增加，但尾氣量不會發(fā)生變化，燃料氣調(diào)整時應注意5個問題：

（1）膨脹機跳車時，燃料氣壓力快速上漲，立即打開PV-330501B/C，控制燃料氣總管壓力，裂解爐各燃料氣調(diào)節(jié)閥應設(shè)置為自動狀態(tài)。

（2）燃料氣壓力穩(wěn)定后，通過TIC-330503 調(diào)整燃料氣預熱溫度，避免燃料氣溫度大幅上漲。

（3）若燃料氣壓力下降，增加PV-340131A 開度，使尾氣通過PV-340131A進入燃料氣系統(tǒng)。

（4）若燃料氣壓力持續(xù)降低，可適當補入其它燃料（界外燃料氣充足時，首先補入界外天然氣，不足時引入煉化碳四，壓力快速下降應急補入預熱后的循環(huán)乙丙烷）。

（5）膨脹機恢復開車時，升速過程盡量緩慢，避免尾氣量發(fā)生波動。

3.2 干燥器再生時燃料氣系統(tǒng)調(diào)整

干燥器再生時，對燃料氣系統(tǒng)影響分為2 方面：干燥器充壓和再生結(jié)束時再生電磁閥關(guān)閉對尾氣流量的影響；再生過程中，干燥器中裂解氣組分隨尾氣進入到燃料氣系統(tǒng)中，對燃料氣系統(tǒng)熱值和密度產(chǎn)生影響［4]。

（1）干燥器再生充壓時，調(diào)節(jié)閥開度應緩慢增加，減少燃料氣系統(tǒng)內(nèi)尾氣波動幅度，在充壓過程中，燃料氣壓力若出現(xiàn)大幅度波動，暫停充壓，待燃料氣壓力穩(wěn)定后再進行操作。

（2）干燥器冷吹時，隨尾氣進入燃料系統(tǒng)的裂解氣組分會使燃料氣熱值和密度上漲，適當降低各裂解爐燃料氣壓力，保證裂解爐COT 穩(wěn)定，待熱值和密度恢復正常后再進行調(diào)整。

（3）干燥器再生結(jié)束時，若燃料氣壓力快速降低，增加PV-330441 開度，使尾氣盡快補入到燃料氣系統(tǒng)中，可短時間補入界外天然氣，維持燃料氣壓力穩(wěn)定［5]。

3.3 裂解爐跳車時燃料氣系統(tǒng)調(diào)整

當裂解爐跳車時，由于進料中斷，系統(tǒng)內(nèi)尾氣量大幅減少，燃料氣壓力大幅降低，無法滿足生產(chǎn)需求：

（1）裂解爐跳車后，若界外燃料氣壓力充足應及時引入界外天然氣，補充至界內(nèi)燃料氣系統(tǒng)。

（2）打通碳四流程，當界外燃料氣壓力低時，及時引入碳四補入到燃料氣系統(tǒng)中，調(diào)整各爐風門，避免火嘴燃燒缺氧。

（3）若碳四補入后，燃料氣壓力仍然持續(xù)降低，引入循環(huán)乙丙烷補充燃料氣系統(tǒng)。

（4）在裂解爐逐漸恢復過程中，尾氣量相應增加，及時將引入的碳四或循環(huán)乙丙烷退出燃料氣系統(tǒng)，保持燃料氣壓力平衡。

3.4 三大機組跳車時燃料氣系統(tǒng)調(diào)整

三大機組跳車時，短時間內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)尾氣量會大幅度減少，此時燃料氣系統(tǒng)需大量引入其它輔助燃料進行調(diào)整。但在冬季調(diào)整時，由于冬季其它裝置和民用燃料氣用量增加，界外燃料氣量不能滿足裝置內(nèi)需求，此時在調(diào)整時應注意3 個問題：

（1）當三大機組跳車時，應及時匯報調(diào)度室，得到允許后，方可引入界外燃料氣。

（2）當界外燃料氣不足時，及時引入煉化碳四，補入燃料氣系統(tǒng)中，維持各爐低負荷時燃料氣用量。

（3）三大機組跳車時，循環(huán)乙丙烷流量會大幅減少，若燃料氣系統(tǒng)引入煉化碳四壓力仍然不足，可增加界外新鮮丙烷引入量，維持燃料氣壓力。

4 結(jié)束語

乙烯裝置燃料氣平衡是動態(tài)變化的過程，影響因素眾多。通過對燃料氣系統(tǒng)平衡管理方面深入研究，明確燃料氣系統(tǒng)影響因素，優(yōu)化系統(tǒng)日常操作，穩(wěn)定裂解爐系統(tǒng)正常運行，降低火炬排放量，保證界外燃料氣管網(wǎng)壓力，確保民用天然氣和化工廠內(nèi)燃料氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定。