乙烯裝置能耗指標(biāo)分析與優(yōu)化措施

林慧男

摘要：本文以A 石化公司為例，對(duì)乙烯裝置能耗指標(biāo)分析與優(yōu)化措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：乙烯裝置;能耗指標(biāo);優(yōu)化措施

1概述

A 石化有限責(zé)任公司乙烯裝置采用美國(guó) s & w 公司專利技術(shù)。裂解單元由 7 臺(tái) UsC-176U 型液體原料裂解爐 （6 開 1 備 ） 和 1 臺(tái) UsC-12M型循環(huán)氣裂解爐組成。分離采用前脫丙烷、前加氫、雙塔脫丙烷、乙烯精餾塔和乙烯制冷壓縮機(jī)形成開式熱泵的乙烯分離工藝。生產(chǎn)過(guò)程中由于裝置原料從乙烷到加氫裂化尾油等種類較多且工況復(fù)雜，造成裂解氣組成和流量變化較大，使設(shè)備效率下降、運(yùn)行數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，導(dǎo)致裝置能耗、物耗 指標(biāo)不理想。通過(guò)對(duì)裝置能耗指標(biāo)的分析，進(jìn)而提出優(yōu)化措施。裝置于2018 年 4 月進(jìn)行停工大檢修，2018 年 7 月完成檢修后恢復(fù)開車。

2裝置能耗指標(biāo)分析

乙烯裝置能耗組成中占比較大的是燃料氣、蒸汽、循環(huán)水。下面針對(duì)這幾個(gè)方面加以分析。乙烯裝置主要單耗和綜合能耗對(duì)比情況見表 1。

2.1蒸汽單耗

對(duì)比相同工藝流程的同類裝置，A 石化乙烯裝置蒸汽單耗相對(duì)較高。蒸汽單耗過(guò)高的原因是：裂解爐急冷鍋爐產(chǎn)汽量過(guò)低，超高壓蒸汽產(chǎn)量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)約 40t/h，導(dǎo)致裂解氣壓縮機(jī)透平抽汽量低于設(shè)計(jì)流量 50t/h。裂解爐 1 ～ 4 號(hào)為重質(zhì)爐裂解氣容易結(jié)焦，其運(yùn)行初期和末期產(chǎn)汽量相差較大，且急冷鍋爐采用二合一結(jié)構(gòu)，換熱面積為 57.5m2，比輕質(zhì)爐急冷鍋爐換熱面積少 19%。總體來(lái)看，重質(zhì)爐產(chǎn)汽量低于設(shè)計(jì)流量，需要從自備電站接人大量蒸汽保持裝置蒸汽管網(wǎng)平衡。自備電站由于機(jī)組抽汽發(fā)電能力不足，高、中壓蒸汽直接減溫、減壓量較大，造成蒸汽生產(chǎn)能耗較高。乙烯裝置接人的蒸汽量越多對(duì)裝置綜合能耗影響越大。乙烯裝置蒸汽平衡參數(shù)見表 2。

2.2燃料氣單耗

燃料氣單耗低于行業(yè)平均水平，主要取決于兩方面：一是裂解爐熱效率較高 （93.3% ～ 95.6%），二是裂解爐燃燒空氣預(yù)熱器投用后平均每臺(tái)裂解爐降低 200kf/t 的燃料用量。燃燒空氣預(yù)熱器利用煉油區(qū)多余的熱水作為加熱源，將裂解爐燃燒器助燃空氣預(yù)熱到 73℃后進(jìn)人爐膛助燃，達(dá)到減少燃料氣消耗的目的。

2.3水綜合消耗

水綜合消耗高于行業(yè)平均水平，主要原因是循環(huán)水消耗量偏大。原工藝設(shè)計(jì)中乙烯裝置循環(huán)水的污垢系數(shù)取值偏高 （5.16×10-4m2﹒K/w）、冷換熱面積偏大，循環(huán)水設(shè)計(jì)用量偏高;地區(qū)氣溫較高循環(huán)水上水和回水溫差僅 5℃，造成 A 石化乙烯裝置循環(huán)水流量大于其它乙烯生產(chǎn)單位;裝置部分備用循環(huán)水換熱器的蝶閥密封性能差一直有泄漏。為保護(hù)進(jìn)出口蝶閥，只能保持循環(huán)水的流通而浪費(fèi)了部分循環(huán)水。

3裝置能耗指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化

3.1蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化

影響乙烯裝置蒸汽系統(tǒng)能耗的主要因素有：透平凝汽量、減溫減壓蒸汽量、蒸汽放空量。抽汽式透平盡量減少凝汽量，多抽蒸汽以減少各等級(jí)蒸汽的補(bǔ)人量;做好蒸汽品質(zhì)監(jiān)控，防止蒸汽透平葉片結(jié)垢、強(qiáng)化蒸汽換熱器工藝腐蝕管理，防止蒸汽及凝液污染，保證蒸汽換熱器及蒸汽透平高效率運(yùn)行;研究各等級(jí)蒸汽的階梯利用，避免高等級(jí)蒸汽未經(jīng)做功直接減溫、減壓到下一級(jí)蒸汽，在蒸汽系統(tǒng)不平衡時(shí)利用各壓力等級(jí)的透平進(jìn)行平衡以減少蒸汽浪費(fèi);加強(qiáng)鍋爐給水水質(zhì)管理及時(shí)調(diào)整優(yōu)化藥劑注人，根據(jù)汽包排污品質(zhì)及時(shí)調(diào)整連續(xù)排污和間歇量;加大裂解爐熱能回收，增加超高壓蒸汽的產(chǎn)量。因加氫尾油品質(zhì)偏低，裂解加氫尾油時(shí)裂解爐急冷鍋爐內(nèi)部結(jié)焦嚴(yán)重，超高壓蒸汽產(chǎn)量持續(xù)降低，相對(duì)裂解爐運(yùn)行初期單爐超高壓蒸汽產(chǎn)量降低約 30%，目前有 4 臺(tái)裂解爐存在此類現(xiàn)象。為最大量產(chǎn)出超高壓蒸汽，提高高位熱能的回收，計(jì)劃對(duì)裂解爐 1 ～ 4 號(hào)爐的急冷鍋爐進(jìn)行清洗，屆時(shí)超高壓蒸汽產(chǎn)量可提高到 378t/h。優(yōu)化工藝水品質(zhì)防止稀釋蒸汽發(fā)生器腐蝕、及時(shí)清理稀釋蒸汽發(fā)生器急冷油側(cè)的結(jié)焦，多產(chǎn)稀釋蒸汽，降低中壓蒸汽補(bǔ)充量。

3.2循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化

在滿足工藝要求的前提下，循環(huán)水廠采用變頻調(diào)速、可調(diào)節(jié)葉片等技術(shù)適當(dāng)提高循環(huán)水上水與回水的溫差，降低循環(huán)水系統(tǒng)流量;加強(qiáng)循環(huán)水水質(zhì)分析檢測(cè)，避免循環(huán)水換熱器結(jié)垢或者腐蝕后換熱效果變差;對(duì)裝置的循環(huán)水換熱器進(jìn)行全面檢修和清理，采用反沖洗的方法打通管束、清理殼體，消除因管束堵塞等原因造成的換熱效率下降。將備用循環(huán)水換熱器的蝶閥更換為閘閥，避免備用換熱器的循環(huán)水浪費(fèi);配合第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)循環(huán)水換熱器進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)腐蝕或者結(jié)構(gòu)缺陷等現(xiàn)象及時(shí)處理，同時(shí)對(duì)于無(wú)法滿足工藝要求的循環(huán)水換熱器及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢和換新。

3.3提高裝置處理能力

乙烯裝置裂解氣中甲烷設(shè)計(jì)收率為 14.7%，由于裂解原料性質(zhì)變化，目前實(shí)際甲烷收率高達(dá) 19%; 脫甲烷塔和尾氣精餾塔負(fù)荷已經(jīng)超過(guò) 110%，成為乙烯裝置負(fù)荷提高的瓶頸。為提高裝置負(fù)荷現(xiàn)設(shè)計(jì)增加 1 臺(tái)甲烷氫壓縮機(jī)，把返回裂解氣壓縮機(jī)的甲烷氫送至燃料氣管網(wǎng)，降低系統(tǒng)中甲烷氫循環(huán)量。新增甲烷氫壓縮機(jī)后增大甲烷氫外送量減少循環(huán)量，有效解決了乙烯裝置高負(fù)荷瓶頸，裂解爐每小時(shí)可增加 10t 負(fù)荷。裝置高負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行對(duì)公司效益有著重要意義，隨著加工量的增加，綜合能耗指標(biāo)明顯下降; 加工量越接近設(shè)計(jì)負(fù)荷單位能耗越小，這是由于隨著裝置負(fù)荷的提高，燃料氣、蒸汽、電、循環(huán)水等單耗下降所致。2019 年以來(lái)裝置平均負(fù)荷達(dá)到 101%，產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)得到有效釋放，整體能耗指標(biāo)達(dá)到最佳值。2018 年和2019 年 1 季度裝置指標(biāo)情況見表 3。

3.4 裂解爐新技術(shù)的應(yīng)用與維護(hù)

通過(guò)結(jié)焦抑制劑、低氮氧化物燃燒器、爐管強(qiáng)化傳熱等技術(shù)延長(zhǎng)裂解爐的運(yùn)行周期。裂解爐運(yùn)行周期是衡量乙烯裝置運(yùn)行水平的一個(gè)重要指標(biāo)， 中石油集團(tuán)公司各裂解爐平均運(yùn)行周期在 40 ～ 65c。為延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)行周期，各單位除了在原料優(yōu)化和工藝參數(shù)優(yōu)化外，還可在新型結(jié)焦抑制劑、 爐管強(qiáng)化傳熱、原位涂層等先進(jìn)技術(shù)方面開展生產(chǎn)攻關(guān)，爭(zhēng)取早日應(yīng)用于 裝置并取得良好效果。A 石化公司裂解爐目前試用 2 種結(jié)焦抑制劑，并且取得一定的效果;優(yōu)化裂解爐操作降低對(duì)流段末端物料人口溫度，控制過(guò)剩空氣系數(shù)，從而保證裂解爐的熱效率;定期使用高聲強(qiáng)中頻聲波除灰器清潔對(duì)流段爐管表面，保證對(duì)流段爐管的傳熱; 加強(qiáng)對(duì)燒嘴的維護(hù)定期排綠油防止燒嘴的堵塞;對(duì)于停下的裂解爐打開人孔進(jìn)人爐膛檢查，清理堵塞的燒嘴，更換損壞的保溫。

結(jié)束語(yǔ)

A 石化乙烯裝置 2018 年大檢修后，通過(guò)原料輕質(zhì)化改造、原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，工藝操作調(diào)整、與大慶研究院蘭州研究院合作進(jìn)行原料標(biāo)定，優(yōu)化 裂解深度等措施，使雙烯收率明顯提高。乙烯收率增加了 0.4%、丙烯收率增加了 0.3%，目前雙烯收率已處于全國(guó)同行業(yè)上游水平，同時(shí)裂解爐排煙溫度下降 4℃、熱效率提升 0.2%、運(yùn)行周期也有所延長(zhǎng)，裝置整體能耗指標(biāo)達(dá)到了歷史最低值。

參考文獻(xiàn)

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