編 輯 | 化工活動家

來 源 | 乙烯工業 獨山子石化

作 者 | 馬俊等

關鍵詞 | 乙烯裝置  能耗分析  能耗優化

共 2145 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘

導 讀

中國石油獨山子石化分公司220kt/a乙烯裝置采用Lummus技術，年操作時間7560h，包括乙烯單元、汽油加氫單元、界區內的輔助設施和界區外的設施。通過裂解輕烴、石腦油、輕柴油、循環乙烷和丙烷年產219.996kt聚合級乙烯和105.658kt聚合級丙烯。主要副產品是氫氣、甲烷、混合碳四、C6~C8核心組分、C9~200℃或C10~200℃重汽油和裂解燃料油。

乙烯裝置能源分類

乙烯裝置能源由燃料氣、新水、脫鹽水、循環水、電耗、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽、氮氣、工廠風及儀表風組成。乙烯裝置所需各項能源均安裝有計量表，為保證數據的準確性，定期鑒定。裝置所耗能源總量E等于各分項能源量與其能源系數乘積之和：

乙烯裝置2019年上半年各項能源占比見表1。

從表1可知：乙烯裝置能源占比最大的是燃料氣，占比為54.67%；其次是中壓蒸汽，占比為11.38%。

影響能源消耗的相關變量

01

加工負荷因素

加工負荷過低會導致裝置能耗上升，原因是：

1）加工負荷過低時，裂解爐熱效率下降，燃料氣耗用相對量上升，裂解爐發汽量下降；同時，為保護爐管要配入過量的稀釋蒸汽，使得裝置中壓蒸汽耗量增加。

 

2）三機負荷過低，效率下降，單位乙烯耗用蒸汽量上升。

 

3）動設備效率下降，噸乙烯電耗上升。

 

4）乙烯產量下降，冷卻水耗量同比減少幅度小，冷卻水換熱器噸乙烯耗用冷卻水量上升。

02

加工方案因素

裂解原料的優劣對乙烯裝置的能耗、物耗有重要的影響，目前裝置加工原料有石腦油、輕烴(含循環乙烷/丙烷)和碳五。各種加工方案對能耗的影響見表2。

從表2可知：輕質烴［包括輕烴(含循環乙烷/丙烷)、碳五］加工比例的提高，輕質烴加工耗用的燃料氣、蒸汽耗量相對減少，乙烯、丙烯等目的產物產量上升，使得裝置能耗下降。

03

原料性質因素

加工原料性質變重變劣，使得雙烯收率下降，裂解爐運行周期縮短，裝置能耗上升。裂解原料以石腦油為例，鏈烷烴較易裂解生成乙烯、丙烯，烯烴含量一般低于3%，是生成爐管焦的重要母體；環烷烴裂解生成三烯收率不如烷烴，比烷烴易于生成芳烴；芳烴幾乎不能生成氣體產物，一般發生縮聚反應，形成高分子量化合物，嚴重就會結焦和積碳。裂解的原料越重，在原料裂解時消耗的燃料氣量越多，目的產物三烯收率越低，能耗越大。

04

裂解產品收率

裂解產品收率分布隨著原料組成、裂解條件而變化，裂解產品分布不但決定了裂解原料和燃料的消耗量，也決定了副產品的量。若裂解深度不夠或其他原因造成目的產物乙烯、丙烯，丁二烯收率下降，則裝置能耗上升。

能源優化措施

01

裂解爐機械清焦及化學清洗

裂解爐對流段積灰是能耗不斷增大的主要因素，在裂解爐停爐期間進行機械清焦及化學清洗，提高裂解爐對流段傳熱能力，提高超高壓蒸汽溫度，降低裂解爐氧含量，降低裂解爐空氣過剩系數，降低燃料氣消耗，提高壓縮機運行效率，減少蒸汽消耗，降低裝置運行能耗。

1~7號爐在相同負荷及爐管出口溫度下化學清洗及機械清焦前后運行數據對比見表3。

02

優化裂解爐運行參數

220kt/a乙烯裝置對照裝置原始設計手冊，將裂解爐稀釋比逐步降低。輕烴爐稀釋蒸汽比由0.87降至0.75，石腦油爐稀釋蒸汽比由0.75降至0.68，碳五爐稀釋蒸汽比由0.75降至0.55。通過測算每小時可節約中壓蒸汽2.3t。預計全年節約中壓蒸汽用量20148t，可降低能耗(標油)6.96kg/t乙烯。

03

優化乙炔反應器運行參數

2019年4月12日始按照方案對乙炔反應器進行配粗氫操作，通過注入含有微量CO的粗氫降低催化劑的活性，提高其選擇性。通過配入粗氫，一段床層已重新出現增量，總體增量趨勢向好。通過配粗氫調整，實現平均乙烯增量達200kg/h。調整效果見圖1。

04

裝置運行瓶頸

對裝置高溫、高壓介質閥門進行統計建立清單，利用大修時機對存在保溫缺損的管道、內漏的疏水器進行更換。定期對裝置減溫減壓站調節閥開度、蒸汽放空閥開度進行檢查、核對，發現存在漂移現象及時聯系儀表調校，減少蒸汽損失。對裂解爐汽包排放閥張貼標識，安排裂解爐特護人員進行定期檢查，及時調整開度，減少高溫水浪費。

05

火炬管理

將火炬系統的檢查列入各崗位月度檢查內容，對檢查出的問題進行閉環管理，及時消除；實時解決放火炬閥門內漏等問題，減少物料損失。同時，利用MES2.0系統火炬排放監控表，每日統計核對裝置所有放火炬閥開度，審核每一個閥門開度是否處于全關狀態，如果各火炬閥開啟不是合理的生產調整所造成的，均納入考核，通過嚴抓火炬管理，減少物料損失，降低裝置能耗。

06

攻關丙烯壓縮機機組真空度波動

針對丙烯制冷壓縮機(K-501)機組真空度抗干擾能力差，當中壓蒸汽壓力降低時真空度易出現波動的情況，裝置進行了深入全面的排查和原因分析后編制了完善的應對方案并立即實施。停運開工噴射泵，切換一級噴射泵。開工噴射泵的蒸汽耗量為691kg/h，一級噴射泵蒸汽耗量為76kg/h，二級噴射泵蒸汽耗量為65kg/h。此舉不但節省了蒸汽耗量，同時也使真空系統趨于穩定，消除了真空度抗干擾能力差易波動的隱患。2015-2019年大修周期內，關鍵機組非計劃停工次數保持了零的良好記錄，從而減少了物料損失，降低了裝置能耗。

07

加強節能管理

每月初根據生產運行處下達的生產計劃(原料加工量、產品產量、能耗指標等)及時調整影響用能的檢維修任務和操作變動，將能源指標分解到分項能源量，下發到班組執行。同時結合氣溫變化特點，實時調整機泵吹掃工業風用量，降低能耗，夏季伴熱停運時，利用低壓蒸汽壓力高的特點，減少透平泵運行數量，降低高壓蒸汽耗量。天氣回暖后，及時停運現場蒸汽伴熱及關閉循環水換熱器旁路。根據天氣情況，實時調整現場照明時間，節約電耗。在保證完成每月能耗指標的基礎上，不斷提高管理水平，確保全年能耗指標行業先進。

08

積極消除能耗短板

建立健全疏水器臺帳。對疏水器、管道保溫、換熱器工作狀態，定期檢查，發現問題及時反映，協調上級解決問題，確保系統優質高效運行；落實廠部節能節水會議安排的各項工作。每月分析車間節能節水工作完成情況，按車間規定對節能工作進行考核；加強車間能源計量器具的管理，淘汰不合格的能源計量器具，提高能源計量的準確率。