乙烯装置节能减排优化分析

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徐博宇 陈晓东 王洪图

抚顺石化公司乙烯化工厂

摘要：随着环境战略持续应用于工艺生产过程和产品控制过程，其核心内容是“节能、降耗、减污、增效”。本文针对独山子石化乙烯装置出现高物耗、高能耗、高污染的原因，对其进行分析，提出对策、制定方案，从而防止和减少污染物的产生，达到节能、降耗、减污、增效的目的，将环境污染降到最低。

关键词:乙烯装置；裂解炉；节能降耗；措施

引言

在乙烯装置生产过程中，蒸汽作为主要能源，在乙烯装置能耗中占有较大比例，直接影响到装置能耗指标的高低。某石化公司的600kt/a乙烯装置（简称E3装置）由中国寰球工程公司负责整体乙烯装置的基础设计及分离系统的工艺设计，装置设计蒸汽能耗为2450MJ/t，与先进企业相比，蒸汽能耗偏高。通过对蒸汽系统进行优化调整，增加蒸汽产量、减少蒸汽用量，降低了装置蒸汽能耗，提高了企业效益。

1乙烯法聚氯乙烯生产的现状

在社会经济快速发展的背景下，科学技术也在不断进步和完善，对于化工厂产品的需求量不断增加。化工企业的快速发展，在推动社会发展进步的同时，造成大量的污染，例如水污染、气体污染以及噪声污染等，对人的身体健康和智力造成了很大的消极影响，对自然生态系统造成了威胁。在聚氯乙烯行业发展的过程中，聚氯乙烯材料的用量非常大，达到70%，随着我国科学技术的发展和完善，被广泛地应用到各个领域。聚氯乙烯在应用中的理论性和综合性比较强，防水性能的能耗占据20%左右。因此，其污染物减排是现阶段的紧要任务。在聚氯乙烯的生产中，生产工具方面的节能方法非常多，加强节能降耗措施有着非常重要的意义。在传统计划经济体制的影响下，化工生产设备和技术不够完善，导致很多资源被浪费。在具体的生产中，气炉负荷和气化过程的各项指标受到聚氯乙烯质量的影响，聚氯乙烯质量浓度、黏度和稳定性越好，其输送过程越有利。在聚氯乙烯生产中会出现大量气体，这些气体有着非常好的应用价值，但是并没有受到化工企业的重视和研究，被作为废气排除。生产中的化学反应使得大多数水分被蒸发掉，产生大量的CO和水，使得煤的消耗量增加，对燃烧效果和聚氯乙烯成分产生影响，尤其是对合成气组分和产气率有较大的影响。

2乙烯法聚氯乙烯生产中的节能降耗措施

2.1催化剂的改进

常压工艺采用的催化剂硫酸对常规材质的设备有一定的腐蚀，因此有许多科研单位和企业在尝试其他催化剂来取代浓硫酸，主要有固体酸，离子液体、杂多酸以及树脂，这类催化剂可以降低对设备的腐蚀，减轻对环境的污染，提高酯化效率，发展情景乐观，但还需进一步研发，提高催化剂的使用寿命，降低成本。目前还没有采用新型催化剂大规模工业化的报道，主要厂家还是采用浓硫酸作催化剂，只要控制好工艺参数，采用性价比高的复合材料，就可以降低对设备的腐蚀和对环境的污染。

2.2裂解气干燥器再生优化

石油烃裂解过程中加入了稀释蒸汽，在冷凝和脱除酸性气体的过程中，又有水洗，尽管裂解气在压缩过程中加压、降温，能脱除大部分的重烃和水。但裂解气中仍含有大约500×10-6的水，这些水分可与烃类生成白色结晶状的水合物，带入低温分离系统，会在低温下结冰而造成设备和管道的堵塞。为此在碱洗塔后设置2台裂解气干燥器，每24h切换1次，冷再生气通过高压蒸汽经加热到大约232℃后通入干燥器，对干燥剂进行再生，热再生时间平均为8~10h。通过手动关小冷再生气的阀位，在解耦控制下热再生气的量也将下降。在保证再生效果的前提下，将裂解气干燥器再生气用量由18t/h降至16t/h，每次再生可降低高压蒸汽用量约15t，全年可节省高压蒸汽5475t。

2.3避免非计划停工导致低负荷、高能耗

为确保裂解炉运行周期平稳，避免非计划停车，正常状况下6台裂解炉运行，1台备用，其中6号、7号裂解炉不建议长期恒温备用(设计负荷29t/h，其余5台19t/h)造成装置低负荷或其余裂解炉长时间高负荷运行，导致运行周期变短，结焦严重甚至影响烧焦质量及烧焦时间。为此，采取以下措施优化裂解炉运行:1)生产组提前1个季度安排好裂解炉烧焦计划及运行，按生产任务控制各台裂解炉的负荷，避免高负荷、低负荷运行。2)维护人员对运行炉辐射段炉管定期测温，保证炉管不超温，发现温升大的或者局部过热的及时调整，避免超温结焦影响运行周期。3)开展裂解炉特护竞赛，让每个基层岗位员工积极主动的参与裂解炉相关维护工作，确保裂解炉长周期平稳运行。

2.4有效利用母液水产生的热量

母液水温度比较高，在聚氯乙烯生产中，产生的母液水比较多，能用作冲洗水，需要借助相应的设备进行降温处理。在系统干燥空气预热中，可以对离心母液水进行利用，在降低母液水温度的同时，实现干燥空气预热，提高母液水的回收利用率。另外，还需要加强排出气体的控制，对于排出的大量氯乙烯单体（Vinyl Chloride Monomer，VCM），提高相应的排气压力，结合相应的数据监测，VCM质量浓度会明显下降。但不能一味采取提高排气压力的方式，需要结合实践不断总结和分析，增加吸附设备等，做好VCM回收，降低生产成本。

2.5释蒸汽调节阀扩孔改造

以气相炉EF3110为例，该炉设计原料为循环乙丙烷，设计稀释比0．3。由于原设计稀释蒸汽调节阀能力不足流量受限，单路阀门100%全开状态下稀释蒸汽流量仅为0．9～1．0t/h。受此限制，EF3110炉原料进料量最多仅能达到12．5t/h，装置过剩的循环乙丙烷只能通过改造流程送至老区裂解炉。通过对比设计资料与实际运行参数，经核算，对EF3110炉4组稀释蒸汽调节阀进行扩孔改造。改造后调节阀阀后压力降低0．06MPa，稀释蒸汽操作弹性提升。EF3110炉投料负荷由12．5t/h提高至13．4t/h，稀释比由0．3提高至0．33，稀释蒸汽阀门开度由90%～100%降至60%～70%即可满足生产要求，提升了裂解炉加工能力，有效抑制了炉管结焦速度，延长裂解炉运行周期。按气相炉乙烯最低收率40%计算，年设计8000h运行周期可增产乙烯(13．4－12．5)×0．4×8000=2880t。

2.6加强汽提塔的管理和控制

在具体实践中，借助精密控制措施，考虑聚氯乙烯生产的不同情况，做好蒸汽流量、原浆流量等控制工作，无论过快还是过慢，都会对汽提塔产生一定的影响，还可能导致汽提塔停止运行。同时，在具体生产中，需要做好每个设备的监管工作，优化设备运行参数，避免为了提升产量或者速度作出修改。例如，增加蒸汽量或者提升釜板流速可能会造成塔压过高等问题，对聚氯乙烯质量产生影响。

结束语

裂解炉烧焦时间约为48h，对实际裂解炉烧焦期间所消耗的燃料、蒸汽、锅炉给水、产生的超高压蒸汽进行能耗折算，得出烧焦能耗(标油)为103436kg。应尽量安排裂解炉满负荷运行，投料量降低则单位燃料对应的投料量降低，装置总体能耗增加。裂解炉投用加氢尾油原料运行过程中急冷锅炉逐渐结焦，超高压蒸汽产量降低，燃料量小幅增加，超高压蒸汽产量随运行周期延长减少幅度明显，运行80d后能耗(标油)增加值比前50d平均值增加达到433．30kg/h，每运行10d的能耗增加值大于48h烧焦能耗值。从经济效益分析，运行100d比运行80d，每年增加费用88．45万元，故运行周期80～90d较合适。

参考文献

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