乙烯裝置裂解爐最大化效益分析

董怡斌(中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

中韓(武漢)石油化工有限公司處于我國(guó)中部地區(qū)，單一的裂解原料很難滿足正常的生產(chǎn)需求，針對(duì)不同的原料會(huì)有各自相應(yīng)的控制參數(shù)，因此通過(guò)利用SPYRO 軟件對(duì)各項(xiàng)變化條件進(jìn)行測(cè)算分析，達(dá)到乙烯裝置裂解爐出口產(chǎn)品效益最大化，分析過(guò)程和結(jié)果如下：

1 單臺(tái)爐分析(采取以石腦油爐H-006作為分析爐)

1.1 原料的影響

固定條件：COT835℃，負(fù)荷51t/h，稀釋比0.5。

變化條件：原料的PONA 值。

分析結(jié)果如表1。

表1 不同原料下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

裂解爐NAP 原料由左至右的品質(zhì)是由差變好，在這個(gè)過(guò)程中，可以看到，雙烯收率、乙烯、丙烯收率是逐漸提高的，裂解深度基本保持不變。

可以看出改善原料屬性能對(duì)乙烯，丙烯收率有明顯的提高，提升的幅度比較巨大。而日常所使用的原料和原料B 較為接近。

1.2 COT的影響

固定條件：原料的PONA 值，負(fù)荷51t/h，稀釋比0.5。

變化條件：裂解爐COT。

分析結(jié)果見表2。

表2 不同COT下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

隨著裂解爐COT 的提升，乙烯收率是逐漸提高，丙烯收率逐漸降低，裂解深度逐漸提高。

通過(guò)上表能夠比較明顯觀察到裂解爐產(chǎn)品在COT 變化下的變化趨勢(shì)，通過(guò)分析我們選擇835℃作為單臺(tái)裂解爐最優(yōu)的控制溫度點(diǎn)，乙烯和丙烯的收率均較高，此時(shí)的裂解深度和設(shè)計(jì)指標(biāo)也較為吻合。

1.3 稀釋比

固定條件：原料的PONA 值，負(fù)荷51t/h，裂解爐COT：835℃。變化條件：稀釋比。分析結(jié)果見表3。

表3 不同稀釋比下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

可以看出隨著稀釋比的升高，乙烯收率，丙烯收率和雙烯收率是逐漸提高的，由0.5 提升至0.6 乙烯收率能提高0.809%，但對(duì)裂解深度的影響不大。

稀釋比的調(diào)整在裂解爐低負(fù)荷下可以適當(dāng)提高，這樣有助于調(diào)高主要產(chǎn)品收率。

總結(jié)以上變量的分析，可以總結(jié)有以下幾點(diǎn)：

(1)各參數(shù)變化對(duì)產(chǎn)品收率的影響：

原料變化＞COT 調(diào)整＞稀釋比調(diào)整

(2)原料的變化客觀存在，裝置本身無(wú)調(diào)整手段，因此重點(diǎn)的調(diào)整應(yīng)該為COT 調(diào)整和稀釋比調(diào)整。

(3)在單臺(tái)爐高負(fù)荷下，保證裂解爐整體熱負(fù)荷不過(guò)高的前提下，維持稀釋比不要過(guò)低，單臺(tái)爐低負(fù)荷下可以適當(dāng)提高稀釋比。

(4)COT 的調(diào)整須對(duì)比裂解深度，達(dá)到產(chǎn)品收率和裂解爐運(yùn)行周期最大化收益。

2 其他原料裂解爐分析

2.1 加氫尾油爐

固定值為原料屬性，橫跨溫度580℃，稀釋比0.6，負(fù)荷51噸/h，變化值為COT。

表4 不同COT下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

隨著COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降。

根據(jù)以上條件分析，選擇COT805℃，為最優(yōu)化控制指標(biāo)，雖然該指標(biāo)不是雙烯收率最優(yōu)指標(biāo)，但是該點(diǎn)的裂解深度0.595 最符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)隨著COT 的升高，加氫尾油爐的結(jié)焦速率將加速提高，運(yùn)行周期下降。

2.2 輕烴爐

固定值：輕烴原料屬性，橫跨溫度630℃，稀釋比0.4，負(fù)荷40t/h。

變化值：COT。

表5 不同COT下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

隨著COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降。

根據(jù)上表，可以看到，COT 在834℃時(shí)，雙烯收率最高，但是目標(biāo)產(chǎn)品乙烯收率較低，綜合考慮，選擇COT838℃時(shí)為最佳的的COT 控制溫度。

2.3 循環(huán)乙烷爐

固定值：輕烴原料屬性，橫跨溫度640℃，稀釋比0.4，負(fù)荷40t/h

變化值：COT。

表6 不同COT下的裂解爐出口產(chǎn)品收率

隨著COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降，乙烷轉(zhuǎn)化率逐漸提升，選擇COT845℃為合適的COT 控制溫度，原因在于設(shè)計(jì)的乙烷轉(zhuǎn)化率65%，該點(diǎn)的控制指標(biāo)能較好的表征乙烷原料的裂解深度。

3 多臺(tái)裂解爐分析

3.1 7臺(tái)裂解爐運(yùn)行分析

按照工況不同，產(chǎn)品見表7。

表7 各種工況下裂解爐主要產(chǎn)品分布列表

綜上所述在7 臺(tái)爐運(yùn)行下：

乙烯產(chǎn)量最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+4 臺(tái)石腦油爐(204t)+2 臺(tái)尾油爐(102t)(總投料量338.5T/H)。

乙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+2 臺(tái)輕烴爐(80t)+3 臺(tái)石腦油爐(153t)+1 臺(tái)尾油爐(51t)(總投料量315.5T/H)。

丙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+4 臺(tái)石腦油爐(204t)+2 臺(tái)尾油爐(102t)(總投料量338.5T/H)。

雙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+4 臺(tái)石腦油爐(204t)+2 臺(tái)尾油爐(102t)(總投料量338.5T/H)。

3.2 8臺(tái)裂解爐運(yùn)行分析

按照工況不同，產(chǎn)品見表8。

表8 各種工況下裂解爐主要產(chǎn)品分布列表

綜上所述在8 臺(tái)爐運(yùn)行下：

乙烯產(chǎn)量最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+2 臺(tái)輕烴爐(80t)+4 臺(tái)石腦油爐(180t)+1 臺(tái)尾油爐(45t)(總投料量336.5T/H)。

乙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+2 臺(tái)輕烴爐(80t)+4 臺(tái)石腦油爐(180t)+1 臺(tái)尾油爐(45t)(總投料量336.5T/H)。

丙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+1 臺(tái)輕烴爐(40t)+4 臺(tái)石腦油爐(180t)+2 臺(tái)尾油爐(90t)(總投料量341.5T/H)。

雙烯收率最高的工況為：1 臺(tái)氣體爐(31.5t)+2 臺(tái)輕烴爐(80t)+4 臺(tái)石腦油爐(180t)+1 臺(tái)尾油爐(45t)(總投料量336.5T/H)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)乙烯效益的變化因素，原料變化＞COT 調(diào)整＞稀釋比調(diào)整＞橫跨溫度。

(2)按照目前客觀的原料特性，各臺(tái)裂解爐的最佳工藝工況條件見表9。

表9 各臺(tái)裂解爐的最佳運(yùn)行工況條件