乙烯裝置節能技術進展

＊王 倩

（中海油惠州石化有限公司 廣東 516086）

乙烯裝置節能技術進展

＊王 倩

（中海油惠州石化有限公司 廣東 516086）

乙烯裝置包括了裂解爐、急冷系統、壓縮機以及分離機等系統，各個系統都有相應的節能和控制技術，結合燃料氣消耗的降低和裂解原料性能的提高，為乙烯生產降低能耗提供了豐富的技術，隨著技術的發展，乙烯裝置的節能技術也在不斷前進。

乙烯裝置；節能技術；裂解爐；急冷；壓縮

乙烯生產主要是將烴類物質通過裂解爐裂解后制備烯烴，在蒸汽裂解的過程中，會消耗大量的能源，因此，乙烯生產具備了高耗能性。當前，我國處于能源緊缺狀態，環境也面臨著較大問題，因此節能減排低能耗是我國經濟發展的主要趨勢，也是乙烯裝置技術改進的趨勢。

1.乙烯總裝置的節能技術

(1)裂解原料的選擇

裂解原料的性能對于乙烯產品收率以及乙烯生產能耗都有很大關系。乙烯原料的選擇需要上游煉廠的配合。我國石化企業為了提高乙烯裝置原料選擇的靈活性，一般會使用煉油化工一體化的方法，能夠使煉廠裝置和乙烯裝置實現原料互補和優化。此外，還可以通過石腦油的處理技術優化原料。首先是石腦油的加氫預處理，石腦油經過加氫裝置預處理后，加氫后再將石腦油作為原料，能夠增加乙烯和丙烯產量。使用一段和二段加氫流程分別處理石腦和裂解汽油，解決石腦油中雜質問題和不飽和烴的問題。其次是石腦油芳烴抽提預處理。在將石腦油送入裂解爐前，先抽取其中所含的芳烴，就能減少裂解爐中芳烴含量。在芳烴抽提裝置中把石腦油的芳烴抽出，再將抽提完成的石腦油送到裂解爐中，乙烯裝置需要處理的芳烴含量減少，也就能降低了乙烯裝置的能耗。石腦油的預處理，一方面是為了使不飽和的烴達到飽和狀態，另一方面也是為了分離掉裂解性能差的芳烴等組分，降低芳烴指數，從而改善石腦油的裂解性能，增加乙烯收率，進而降低裂解能耗。芳烴經過分離后，還能成為煉廠原料。

(2)精細的操作控制技術

通過精細化的操作能夠使裂解爐運行達到最佳狀態，裂解原料的選擇和組分情況、爐管的表面溫度、裂解爐的運行工況、燒焦周期等因素，都會影響到裂解爐的輻射段爐管出口溫度，優化出口溫度，能夠在提高乙烯收率的同時確保裂解爐的運行狀態。通過對切方式進行切換能夠減少裂解爐因為切換問題對乙烯產量的影響。燒焦操作過程中需要大量稀釋蒸汽、燃料氣以及工業風等能源的消耗，因此燒焦次數的減少、燒焦方案的優化以及燒焦時間的縮短都能夠減少燒焦能耗，降低裝置能耗。根據裂解爐出口的CO含量，調節裂解爐中碳二加氫反應器的床層溫度，能夠減少乙烯的損失，并且不會降低乙烯產品質量。

乙烯精餾塔的控制是通過對塔頂的乙烷濃度和塔釜的乙烯濃度雙重控制實現的。乙烯產品具有超過99．95%的極高純度，控制難度極高，因此要控制乙烯產品質量主要是通過控制其中的乙烷（丙烷）雜質以達到目的。通過對回流的罐液位、回流比的控制，結合軟測量技術對乙烷（丙烷）濃度進行控制。塔釜的控制則是通過對靈敏板溫度以及再沸器加熱量的控制，結合軟測量技術控制乙烯濃度。

2.裂解爐的節能改造

乙烯裝置中裂解爐的能耗是最大的，在裝置總能耗占比達到了50%-60%，要降低乙烯裝置的能耗，裂解爐能耗的降低是關鍵。

(1)空氣預熱器技術

空氣預熱器技術是在乙烯裂解爐裝置底部的燃燒器加載空氣預熱系統，乙烯裝置燃燒過剩后會產生低壓放空的蒸汽、中壓的凝液以及循環冷卻水等低溫熱，空氣預熱器以這些低溫熱為加熱介質，對爐膛內部的空氣進行加熱，有效降低了裂解爐所需的燃料消耗?？諝忸A熱器系統同時還吸收了循環水的熱度，使循環冷卻水的使用次數得以增加，降低了循環水的消耗?？諝忸A熱器關鍵在于節能性，有效利用了裂解爐裝置自身釋放的余熱，而不需要再消耗其他水、電、氣、汽，原動力消耗極少，又能使裂解爐正常運行。

(2)扭曲片管技術

扭曲片管就是在管內加載與爐管管徑相同的扭曲片，通過整鑄技術使管件更為精密化。流體接觸到扭曲片時，就會開始旋轉，周向流動速度加快，對管內壁進行直接沖刷，邊界層變薄，熱阻率降低，爐管傳熱率增加，周圍的附著物料也會減少。在爐管內分段加入扭曲片管，只改變了爐管的局部，以改變流體的流型，不會損失過多壓降。也能減少投資，在爐管報廢時就能夠加入扭曲片管。

3.急冷系統的節能改造

(1)中間回流

國內自主研發了針對急冷油塔的中間熱量回收技術，這種工藝的原理是從急冷油塔某塊板中抽取一股高溫盤油，當作汽提塔的再沸器熱源，這股盤油溫度降低后，還能再從另一塊板回流到急冷塔的中段，同時再選擇一塊板抽取一股裂解柴油，通過汽提塔后，以氣相形態回流到另一塊板。還可以根據盤油的冷卻溫度曲線，配置不同的換熱器對這些不同分布段的盤油熱量進行回收，有效利用了裂解氣的余熱。盤油經過中間回流環節后，急冷油塔在中段塔板的氣和液分布會更合理，提高了板效率，質量和熱量傳遞都更加有效。

(2)急冷油黏度的優化

急冷油黏度是由350℃以下的輕質餾分的含量有直接關系的。350℃以上的輕質餾分越多，急冷油的黏度也就越高。因此，確保急冷油中350℃以下的輕質餾分的含量占比始終較大，也就能使急冷油黏度更容易在低水平內穩定，從而使汽油分餾塔釜的溫度更好的維持在較高狀態了，急冷油塔的能耗也就越低。乙烷爐裂解氣減黏技術就是針對急冷油黏度而研發的。乙烷爐中500℃-550℃的裂解氣通過急冷器后，經過急冷油的作用，冷卻到250℃-270℃，之后進入減黏塔。減黏塔的旋風分離器會將氣相和液相分離，同時將低于350℃的輕質餾分通過汽提塔送回至汽油分餾塔中，重質燃料則由塔釜采出。急冷油系統運轉平衡后，就會有部分輕質餾分經過急冷油系統產生循環，從而降低了急冷油的黏度。

4.降低能耗

(1)回收火炬氣

燃料氣是裂解爐能源的主要來源，控制好燃料氣的消耗，能有效降低裂解爐能耗。對燃料氣的火炬進行節能改造，能夠產生一定的效果。燃料氣的壓力控制器通過控制閥采取三分程控制，在其中一個分程中加一條去低壓瓦斯管線網，壓力較高時，燃料氣先由這條管網輸送給其他裝置使用，有效降低了燃料氣損失及能耗。

(2)蒸汽系統的優化

蒸汽平衡系統也會影響到乙烯裝置的能耗。通過優化設計，能夠提高平衡性，主要是優化透平抽/凝汽方案以及電/汽泵匹配運行，能夠更靈活地平衡蒸汽。也可采取其他技術利用多余的低壓蒸汽。此外，通過壓縮系統、丙烯機以及乙烯機的抽汽量的調整，進而優化利用各級蒸汽，從而降低蒸汽損失。

5.結語

近年來，我國對乙烯裝置能耗研究更為重視，新建乙烯裝置使用新技術，并對舊裝置進行擴能改造，以降低乙烯裝置的能耗，到“十二五”末，我國乙烯裝置能耗已經下降到594kg/t乙烯，并且將繼續下降，到2016年末，預計將達到570kg/t乙烯。石油化工企業需要不斷強化節能意識，提高操作人員的技術，運用新技術、加強操作水平和控制技術，推動乙烯裝置節能技術的進一步發展。

王倩（1988～）女，中海油惠州石化有限公司，研究方向：乙烯裝置節能技術。

((責任編：李田田)

Energy-conservation Technology Development of Ethylene Device

Wang Qian

(CNOOC Huizhou petrochemical Co., ltd, Guangdong, 516086)

Ethylene device includes pyrolyzer, rapid cooling system, compressing and centrifuge etc., systems and each system has its corresponding energy-conservation and controlling technology. The decrease of fuel gas consumption and increase of cracking feedstock property have provided rich technology for the energy-conservation decrease of ethylene production, besides along with the development of technology, the energyconservation technology of ethylene device also has got constant progress.

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