石油化工乙烯生产装置节能增效措施的研究

高伟强

摘 要：石化行业在社会经济发展中有重要作用，但石化行业中很多装置都是高耗能装置，乙烯装置就是其中一个，加强节能增效措施研究有着深远的社会意义和经济效益。基于此，本文对乙烯装置节能增效措施等内容进行了探讨，旨在推动乙烯装置系统优化，进一步促进石化行业在社会经济发展中作用的发挥。

关键词：石化行业；乙烯装置；节能增效

一、石油化工乙烯生产装置节能增效的措施分析

（一）优化裂解炉系统运行

裂解炉作为乙烯生产中强吸热、高温等段停留时间等复杂裂解反应的主要场所，其在乙烯装置中的重要性不言而喻，同时也是乙烯装置中的高耗能装置，因此一直以来对于裂解炉系统运行的优化都是乙烯装置节能增效研究的重点。由于裂解反应深度受温度和水油比影响较大，并直接决定这乙烯、丙烯等主要产物生产率，因此目前对于裂解炉系统运行的优化主要从裂解温度控制和水油比控制两方面进行。虽然说随着化工行业的快速发展，乙烯裂解原料来源也不断增多，但从整体而言，目前裂解炉效率仍没有得到很对提高，仍是一个耗能较高设备，这主要是由于装置的操作工况和控制参数等没有根据原料变化进行及时的更新，从而影响系统整体运行效率，因此对裂解炉节能增效的研究还需不断深入。

（二）合理利用裂解液相产物

在乙烯生产过程中，作为副产品的乙烯裂解液相产物种类众多，且组成相当复杂，主要以C5—C14芳烃化合物为主，根据终馏点可将其分为裂解汽油（<250°C）和裂解燃料油（>250°C）两大部分。这两大部分产物中富含苯、甲苯、乙苯苯乙烯及萘及其同系物等，这些物质都是国内市场中供不应求的有机化工原料，加强利用不仅可以有效降低乙烯生产成本，而且对于乙烯装置整体效益的提升有重要作用。乙烯裂解液相产物收率受乙烯裂解原料影响，一般而言，原料越重裂解液相收率就越高，反之越低。而在裂解温度影响方面，相同原料裂解液相产物收率随着温度的升高而逐渐降低，其中石脑油和油田轻烃随温度升高降幅更为明显。从原料及裂解温度对乙烯裂解液相产物的影响我们可以总结出：轻质裂解原料相对于重质裂解原料而言，虽然具有原料成本更低、装置投资少、裂解烯烃收率高等优势，但裂解液相产物收率较低。因此为提高乙烯裂解液相收率，可加大利用重质原料。另外，乙烯裂解液相产物的利用方式对于提高乙烯装置的经济效益也有很大影响，例如对于裂解燃料油的利用，目前主要用作燃料使用，不仅利用率低，而且还会造成环境污染等问题，因此可以运用综合相关技术对其进行进一步分离回收，以实现节能增效目的。

（三）实现装置精细化管理

乙烯生产是一个复杂的过程，涉及到一系列的化学反应，具有生产流程长、设备多及工艺机理复杂等特点，如何通过精细化管理以提高乙烯生产管理水平一直都是乙烯生产等石油化工企业研究的一个重点。尤其是在能源紧缺及环境问题日益突出的今天，推进石油化工企业节约型企业创建工作更是重要，这不仅是企业提升自身市场竞争力的有效途径，同时对于乙烯装置节能增效的实现更具现实意义。对乙烯生产装置进行精细化管理，首先，应对工艺参数、工况条件等进行严格控制，通过对各项指标参数的严格管理以在确保装置平稳运行的基础上，最大程度上延长装置运行周期，为装置节能增效提供基础保障。其次，要加强对重点耗能单元的管理，通过制定针对性能耗消减方案对各部件装置进行管理，并对波动较多的工艺指标采取实时跟踪监控的方式以随时掌控指标变化情况。此外，要重视产品收率评估工作，全面收集分析各种用能数据，通过对比分析产品收率情况，并充分运行各种先进辅助模拟软件进行模拟计算，以为装置节能增效措施的提出提供更准确数据依据。

（四）加强装置无排放开停工管理

乙烯装置在开停工操作中物耗和能耗都很大，因此加强装置的开停工管理也是节能增效的一个重要手段。传统开工模式中，一般是按照流程从前到后将不合格的物料放火炬，这种方式不仅经济效益低，而且对周边环境的影响也较大。随着化工行业生产水平的不断提高，传统开停工方式已越来越不适应装置设计发展的需要，物料损失量也更大，实现乙烯装置物排放开停工成为节能增效的重要手段。乙烯生产企业可通过生产流程调整、逐步降低装置符合等方式，逐步实现乙烯装置无排放开停工管理，以实现物料损失有效降低的基础上，减小对周边环境的影响。比如黑龙江大庆石化企业在开展无排放开工上主要是利用其自身所拥有的三套乙烯装置通过老区裂解气打通流程予以调整。这种做法不仅能够将乙烯装置全流程在裂解炉投料之前予以打通了，同时更重要的是有效地减少了约80%开工物料，并且极大程度地降低了污染物地排放量。又比如，新疆地区独山子石化企业开展无排放开工基本思路是将乙烯装置负荷情况逐渐降低，并根据一定顺序将压缩机与裂解炉关停，同时把后系统运转时间予以增加。如此一来可以将液体与高价值气体两种物料进行全部回收（根据统计数据显示，和企业2009年停工比较多增加约700t）。另外其针对无法回收的气体物料通过加装管线输送至燃料系统中进行利用，这样既降低燃料气购买量，又可以减少对周边环境污染。

二、我国乙烯分析技术水平及节能增效潜力分析

从目前发展情况看，我国乙烯装置主要以顺序分离流程为主，普遍采用Lummus工艺技术路线。就工艺流程能耗实际情况而言，最早引进的采用顺序高压脱甲烷工艺流程的燕山300Kt/a乙烯装置相对于后期引进的采用顺序低压脱甲烷的工艺流程能耗较高。根据这一点，在对乙烯装置进行节能增效改造过程中，可将高压脱甲烷工艺改为低压脱甲烷工艺，并采用二元制冷及碳三催化精馏加氢技术对急冷油减黏系统进行优化，以实现乙烯装置系統技术水平的超越提升。二十年前，低压脱甲烷工艺流程就已非常成熟，之后变化并不大。近年来，随着国内预脱乙烷专利技术的研发及应用，乙烯装置中的高低压脱甲烷工艺都没有改变，可以看出在乙烯装置节能增效改造研究中，主工艺流程变动较小，技术水平发展较为滞后。而滞后也说明还有很大的发展空间，随着相关工艺技术的不断提升，乙烯装置节能增效水平也会不断提高。

三、结束语

总而言之，化工行业在国家经济发展中有着重要的作用，乙烯装置及工艺技术随着化工行业的发展也得到了很大的改进和提升，装置能耗相对以前明显下降。但随着全球能源逐渐缺少及环保问题的日益突出，乙烯装置作为化工行业的耗能装置也面临着更大的节能降耗压力，因此乙烯生产企业应在进一高步节能减排意识的基础上，进一步加强乙烯装置节能增效措施研究，合理引进先进工艺技术，优化装置运行系统，并实行精细化及无排放开停工管理，将节能降耗理念贯彻于乙烯生产全过程中，全面提高乙烯装置的经济效益及社会效益，促进我国经济更好更快发展。

参考文献：

[1]李雪民.乙烯装置技术水平分析及节能措施[J].中国化工贸易，2017，03：159.

[2]李文深，刘婷，李鸿鹏，刘洁.我国乙烯生产技术的发展近况[J].化学与黏合，2014（01）：64.

[3]王灿，李守青等.乙烯装置节能增效措施的研究[J].中国化工贸易，2017，01：162.