乙烯装置在高负荷运转下的技术优化

邵岩

摘 要：作为石油化工领域的核心产业，乙烯被称为“工业血液”，其价值和地位不言而喻，目前各大炼化一体化企业，均将“减少油品产量，加大化工投入”作为生产运行的核心;在化工生产工艺中，乙烯工艺技术的探索实践一直是化工领域的重要课题，那么如何提升乙烯，丙烯的收率，降低所需能源消耗，也一直是企业在生产过程中的注重点和研究点，现就SW乙烯工艺技术，150t/a乙烯装置在105%高负荷状态下的生产技术优化进行说明和阐述。

關键词：乙烯技术;优化生产;技术措施

1 裂解单元的节能优化

乙烯装置的能源消耗，以裂解单元最大，从日常数据分析上看，约占装置总能耗的45%，那么乙烯装置的节能优化工作，必须要从裂解单元开始。

1.1 优化裂解炉原料

裂解原料的性质，很大程度上影响乙烯装置的总能耗及乙烯，丙烯的收率，通常用PONA含量来判断，P代表烷烃正构烷烃，其含量高，越有利于生成乙烯，异构烷烃含量高，则有利于生成丙烯，而在正构烷烃中，碳链越短（C≥2），则相对裂解生产出的乙烯收率越高，即乙烷>丙烷>正丁烷>正戊己烷;O代表烯烃，烯烃在裂解过程中，容易成焦，降低裂解炉的运行周期，所以在裂解原料中烯烃的含量越少越好;N代表环烷烃，其裂解生成乙烯、丙烯的收率不如链烷烃高;A代表芳烃，有较稳定的六边形芳环结构，不易断链，在高温下芳烃能发生多种化学反应，生成重芳烃、多环或稠环芳烃，不利于提高乙烯，丙烯收率。那么由上诉分析，则可以清晰的选择裂解原料，具体选择如表1：

裂解原料的选择不仅影响乙烯装置的整体能耗，更重要的是影响乙烯，丙烯的收率，对于炼化一体化企业来讲，合理的选择上游原料事非常关键的;那么在现有裂解原料供给的基础上，通过以上叙述，在优化上游装置，提高产能的基础上，调研液化气市场行情，进而进行如下生产调整和相关技改，首先新增上游炼化公司轻烃回收装置的丙烷产品至乙烯装置流程，增加裂解丙烷原料的供应量，其次通过采买裂解正丁烷原料，增加正丁烷供给量，此举是进一步优质化，轻质化乙烯裂解原料，提升乙烯，丙烯收率，增加生产效益。

1.2 优化裂解炉原料

干气回收（ROG）的综合利用：炼化干气中，有较多组分的轻烃，如果直接作为燃料，利用价值较低，因此可通过ROG回收单元，对干气中的C2组分，C3C4组分，C5组分进行回收，二次裂解加工，但这里主要阐述一下C5组分，经ROG脱丁烷塔分离后，C5组分中烷烃的含量仅为25%wt，芳烃达到16%wt，所以分离出的这部分C5组分是非理想的裂解原料，因此通过技术优化，直接将这部分C5组分物料送至罐区，同时增加其他优质裂解原料的进料量，以保证供需平衡，增加乙烯，丙烯收率。

1.3 急冷水的节能技术优化

在原料裂解的过程中，伴随DMDS（二甲基二硫）的注入，DMDS起到保护炉管，控制CO的生成的作用，同时保持C2加氢反应器入口CO的含量在600至700ppmvol，是保障C2加氢催化剂平稳运转的重要指标，特别是在乙烯装置高负荷运转时，为保证生产平稳运行，C2加氢反应器不漏炔，DMDS的注入量也要相应提升，但伴随着CO指标的稳定，急冷水的pH值也要进行相应调整，因急冷水的品质，不仅影响生产工艺的操作，同时也影响DS品质和设备运转周期，因此要急冷水的pH值需要严格把控，pH过低，设备腐蚀加大，影响生产运转周期，DS品质降低;pH过高，容易造成急冷水的乳化，造成生产操作波动，急冷效果差，DS品质降低，所以有效控制急冷水pH值是急冷工段的重要操作之一，SW工艺流程中，注碱位置仅设立一处（见图1），因急冷水的循环控制流量达5900t/h，而DS发生工艺水控制流量仅为260t/h，两者的量级差距较大，在DMDS注入量发生变化时，仅单处注碱，反映出pH值控制与实际操作链接存在差异，调节控制难度较大，又因为控制手法较为单一，DS蒸汽品质始终受影响，那么通过相应的技术改造优化，将一段注碱方式改为两段注碱，分级且有效控制DS发生工艺水的pH值和循环急冷水的pH值，起到稳定装置连续生产的作用，同时（下转第79页）（上接第77页）也减少了新鲜锅炉给水的补给量，减少能源，三剂的过度消耗，降低排污环保成本。

2 分离节能技术优化

分离单元是将混合裂解气中各组分进行分离，最终精馏得到聚合级乙烯，聚合级丙烯的重要操作单元，同时分离单元又以深冷区操作控制为核心，下面对分离单元的技术优化进行阐述和说明。

乙烯塔冻堵，增加备用二级干燥器。在乙烯装置高负荷运行状态时，通过二级干燥器的流量为510至540t/h，高于457t/h的设计流量指标，在二级干燥器再生时，存在部分游离水进入中冷区的情况，但由于分离冷区各分离系统的操作压力，温度存在差异，最终的冻堵区域，基本上在乙烯塔工况上显现，反映出塔压差增大，乙烷中乙烯含量提升等，虽可通过注入甲醇，加大回流量等操作消除冻堵，但耗费时间长，不确定性大，乙烯产量受限，损失加大等，而甲醇虽可以在多个低点进行排放，但仍有部分随循环乙烷返回裂解炉，造成裂解气CO，CO2含量升高，丙烯产品中甲醇含量升高等，给乙烯及下游装置的稳定操作带来极大不便，那么在高负荷运转状态下，控制好裂解气中游离水含量非常关键，所以在原有设计基础上，另行增加1台二级干燥器，防止在高负荷运行状态下，再生二级干燥器期间无备用干燥器使用，造成游离水进入深冷区，乙烯塔冻堵。

另外在深冷分离区，冷量的合理应用至关重要，为节约冷量，适当减少甲烷作为燃料气的外送量，增加循环甲烷返回裂解气压缩机的流程，保障整体生产过程中冷量的供应;通过技术优化，新增膨胀机后气液分离罐液相出料至裂解气压缩机二段吸入罐流程，其一是在装置高负荷运行状态下，在气液分离罐背压较高时，循环甲烷的正常送出，其二是提升循环甲烷返回量，保证系统冷量供给的稳定，同时降低乙烯机，丙烯机高负载频次，其三进一步降低甲烷中的乙烯含量，实现增产。