独山子石化220kt/a乙烯装置能耗分析与优化

编 辑 | 化工活动家

来 源 | 乙烯工业 独山子石化

作 者 | 马俊等

关键词 | 乙烯装置  能耗分析  能耗优化

共 2145 字 | 建议阅读时间 10 分钟

导 读

中国石油独山子石化分公司220kt/a乙烯装置采用Lummus技术，年操作时间7560h，包括乙烯单元、汽油加氢单元、界区内的辅助设施和界区外的设施。通过裂解轻烃、石脑油、轻柴油、循环乙烷和丙烷年产219.996kt聚合级乙烯和105.658kt聚合级丙烯。主要副产品是氢气、甲烷、混合碳四、C6~C8核心组分、C9~200℃或C10~200℃重汽油和裂解燃料油。

乙烯装置能源分类

乙烯装置能源由燃料气、新水、脱盐水、循环水、电耗、高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽、氮气、工厂风及仪表风组成。乙烯装置所需各项能源均安装有计量表，为保证数据的准确性，定期鉴定。装置所耗能源总量E等于各分项能源量与其能源系数乘积之和：

乙烯装置2019年上半年各项能源占比见表1。

从表1可知：乙烯装置能源占比最大的是燃料气，占比为54.67%；其次是中压蒸汽，占比为11.38%。

影响能源消耗的相关变量

01

加工负荷因素

加工负荷过低会导致装置能耗上升，原因是：

1）加工负荷过低时，裂解炉热效率下降，燃料气耗用相对量上升，裂解炉发汽量下降；同时，为保护炉管要配入过量的稀释蒸汽，使得装置中压蒸汽耗量增加。

 

2）三机负荷过低，效率下降，单位乙烯耗用蒸汽量上升。

 

3）动设备效率下降，吨乙烯电耗上升。

 

4）乙烯产量下降，冷却水耗量同比减少幅度小，冷却水换热器吨乙烯耗用冷却水量上升。

02

加工方案因素

裂解原料的优劣对乙烯装置的能耗、物耗有重要的影响，目前装置加工原料有石脑油、轻烃(含循环乙烷/丙烷)和碳五。各种加工方案对能耗的影响见表2。

从表2可知：轻质烃［包括轻烃(含循环乙烷/丙烷)、碳五］加工比例的提高，轻质烃加工耗用的燃料气、蒸汽耗量相对减少，乙烯、丙烯等目的产物产量上升，使得装置能耗下降。

03

原料性质因素

加工原料性质变重变劣，使得双烯收率下降，裂解炉运行周期缩短，装置能耗上升。裂解原料以石脑油为例，链烷烃较易裂解生成乙烯、丙烯，烯烃含量一般低于3%，是生成炉管焦的重要母体；环烷烃裂解生成三烯收率不如烷烃，比烷烃易于生成芳烃；芳烃几乎不能生成气体产物，一般发生缩聚反应，形成高分子量化合物，严重就会结焦和积碳。裂解的原料越重，在原料裂解时消耗的燃料气量越多，目的产物三烯收率越低，能耗越大。

04

裂解产品收率

裂解产品收率分布随着原料组成、裂解条件而变化，裂解产品分布不但决定了裂解原料和燃料的消耗量，也决定了副产品的量。若裂解深度不够或其他原因造成目的产物乙烯、丙烯，丁二烯收率下降，则装置能耗上升。

能源优化措施

01

裂解炉机械清焦及化学清洗

裂解炉对流段积灰是能耗不断增大的主要因素，在裂解炉停炉期间进行机械清焦及化学清洗，提高裂解炉对流段传热能力，提高超高压蒸汽温度，降低裂解炉氧含量，降低裂解炉空气过剩系数，降低燃料气消耗，提高压缩机运行效率，减少蒸汽消耗，降低装置运行能耗。

1~7号炉在相同负荷及炉管出口温度下化学清洗及机械清焦前后运行数据对比见表3。

02

优化裂解炉运行参数

220kt/a乙烯装置对照装置原始设计手册，将裂解炉稀释比逐步降低。轻烃炉稀释蒸汽比由0.87降至0.75，石脑油炉稀释蒸汽比由0.75降至0.68，碳五炉稀释蒸汽比由0.75降至0.55。通过测算每小时可节约中压蒸汽2.3t。预计全年节约中压蒸汽用量20148t，可降低能耗(标油)6.96kg/t乙烯。

03

优化乙炔反应器运行参数

2019年4月12日始按照方案对乙炔反应器进行配粗氢操作，通过注入含有微量CO的粗氢降低催化剂的活性，提高其选择性。通过配入粗氢，一段床层已重新出现增量，总体增量趋势向好。通过配粗氢调整，实现平均乙烯增量达200kg/h。调整效果见图1。

04

装置运行瓶颈

对装置高温、高压介质阀门进行统计建立清单，利用大修时机对存在保温缺损的管道、内漏的疏水器进行更换。定期对装置减温减压站调节阀开度、蒸汽放空阀开度进行检查、核对，发现存在漂移现象及时联系仪表调校，减少蒸汽损失。对裂解炉汽包排放阀张贴标识，安排裂解炉特护人员进行定期检查，及时调整开度，减少高温水浪费。

05

火炬管理

将火炬系统的检查列入各岗位月度检查内容，对检查出的问题进行闭环管理，及时消除；实时解决放火炬阀门内漏等问题，减少物料损失。同时，利用MES2.0系统火炬排放监控表，每日统计核对装置所有放火炬阀开度，审核每一个阀门开度是否处于全关状态，如果各火炬阀开启不是合理的生产调整所造成的，均纳入考核，通过严抓火炬管理，减少物料损失，降低装置能耗。

06

攻关丙烯压缩机机组真空度波动

针对丙烯制冷压缩机(K-501)机组真空度抗干扰能力差，当中压蒸汽压力降低时真空度易出现波动的情况，装置进行了深入全面的排查和原因分析后编制了完善的应对方案并立即实施。停运开工喷射泵，切换一级喷射泵。开工喷射泵的蒸汽耗量为691kg/h，一级喷射泵蒸汽耗量为76kg/h，二级喷射泵蒸汽耗量为65kg/h。此举不但节省了蒸汽耗量，同时也使真空系统趋于稳定，消除了真空度抗干扰能力差易波动的隐患。2015-2019年大修周期内，关键机组非计划停工次数保持了零的良好记录，从而减少了物料损失，降低了装置能耗。

07

加强节能管理

每月初根据生产运行处下达的生产计划(原料加工量、产品产量、能耗指标等)及时调整影响用能的检维修任务和操作变动，将能源指标分解到分项能源量，下发到班组执行。同时结合气温变化特点，实时调整机泵吹扫工业风用量，降低能耗，夏季伴热停运时，利用低压蒸汽压力高的特点，减少透平泵运行数量，降低高压蒸汽耗量。天气回暖后，及时停运现场蒸汽伴热及关闭循环水换热器旁路。根据天气情况，实时调整现场照明时间，节约电耗。在保证完成每月能耗指标的基础上，不断提高管理水平，确保全年能耗指标行业先进。

08

积极消除能耗短板

建立健全疏水器台帐。对疏水器、管道保温、换热器工作状态，定期检查，发现问题及时反映，协调上级解决问题，确保系统优质高效运行；落实厂部节能节水会议安排的各项工作。每月分析车间节能节水工作完成情况，按车间规定对节能工作进行考核；加强车间能源计量器具的管理，淘汰不合格的能源计量器具，提高能源计量的准确率。