淺談某煉化企業燃料氣系統優化

王德勝，李久龍

(寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204)

某大型石化企業主要從事聚酯及精對苯二甲酸的生產，為了完善產業鏈，實現產業鏈一體化的重要戰略目標，公司于2015年建成投產一套400萬減壓裝置以及200萬噸芳烴聯合裝置。其中減壓裝置、加氫裂化、汽油加氫、以及芳烴聯合裝置均采用加熱爐加熱，加熱爐使用的燃料氣主要來源于煉廠自產干氣、煤制氫裝置解吸氣以及氣柜回收氣，不足部分由裝置自產液化石油氣氣化進行補充。

1 燃料氣系統基本情況

該公司燃料氣系統設計一根DN400燃料氣總管，產氣及用氣裝置均就近接入或引自該燃料氣總管。同時火炬系統回收的干氣，經壓縮機送至干氣凈化裝置，去除雜質后，再并入燃料氣系統。正常情況通過調整液化石油氣的氣化量來控制燃料氣管網的壓力，如果液化石油氣氣化量降至最低時燃料氣系統壓力依然高，則通過泄壓閥將富余燃料氣排放至火炬系統燃燒掉。全廠燃料氣系統工藝流程圖詳見圖1。燃料氣的主要來源為減壓裝置、焦化裝置、加氫裂化裝置、連續重整裝置、芳烴裝置、氣柜回收、干氣凈化裝置、煤制氫裝置以及液化石油氣氣化器等。各裝置干氣主要組分為甲烷、乙烷、丙烷、氫氣等，氣柜回收氣中含有少量氮氣，具體組成詳見表1。煤制氫解吸氣含有大量的氫氣，因此熱值較低，而重整以及二甲苯產氣由于C3、C4含量較高，熱值較高，兩者熱值差異達12倍。因此不同的干氣比例，對燃料氣熱值的影響十分明顯。

表1 不同來源燃料氣組成Table 1 Composition of fuel gas from different sources

圖1 全廠燃料氣系統工藝流程簡圖Fig.1 Process flow diagram of fuel gas system in the plant

2 燃料氣系統運行問題及分析

2.1 正常工況時的燃料氣系統存在的問題

燃料氣系統的平衡是一種動態平衡，理想狀態是裝置自產干氣以及回收的氣柜氣同裝置消耗的燃料氣產耗相當，但實際生產中，燃料氣產耗不平衡的現象時有發生。某套裝置運行工況異常波動時，該裝置自產干氣的流量及熱值均會隨之大幅波動，不但對附近裝置的燃料氣熱值產生影響，全廠燃料氣管網壓力也會隨之波動，燃料氣富余則需通過壓力控制閥泄放至火炬系統燃燒，燃料氣不足則通過液化石油氣氣化做補充。根據表1顯示，由于液化石油氣的熱值(25903 kcal/nm3)與煉廠干氣的熱值(10322 kcal/nm3)差異較大，每當燃料氣管網波動時，補入的液化石油氣對燃料氣系統的熱值造成了二次波動，對液化氣補充點下游的間二甲苯裝置影響尤其明顯，極易造成間二甲苯裝置的產品不合格。

同時燃料氣系統受氣溫的影響也很大。夏季氣溫高，裝置自產干氣量增加，同時加熱爐消耗的干氣量降低，就會造成燃料氣系統的富余。富余燃料氣只能通過泄壓至火炬系統燃料掉，造成大量的能源浪費。

2.2 開停工階段的燃料氣系統存在的問題

開停工階段各裝置無干氣產出，燃料氣主要由煤制氫裝置產解吸氣(上游)以及氣化的液化氣(下游)供應，燃料氣管網上下游熱值偏差大，上游裝置加熱爐火嘴使用低熱值解吸氣易發生回火現象，存在安全隱患。解吸氣不得不排放至火炬系統燃燒掉，同時又大量補充液化石油氣做開工燃料。

3 燃料氣系統優化措施

根據燃料氣系統的熱值以及壓力波動存在的問題，經過分析及試驗后，對燃料氣系統進行以下技術改造和優化：

(1)調整液化石油氣氣化器的并網位置，由管網下游位置調整到最上游處，與凈化干氣進行充分混合之后再送至各裝置，使得燃料氣管網中的燃料氣熱值趨于穩定，從而實現裝置的工藝運行穩定。

(2)增加煤制氫解吸氣至CFB鍋爐的技改工藝流程，燃料氣富余工況可以通過流量控制將富余燃料氣送至鍋爐燃燒產汽，以平衡夏季過剩的燃料氣[3]，避免了燃料氣放火炬燃燒。開停工階段，通過該流程將煤制氫解吸氣送至鍋爐燃燒產汽，降低解吸氣對裝置加熱爐的影響。

圖2 改造后的全廠燃料氣系統工藝流程簡圖Fig.2 Process flow diagram of fuel gas system of the plant after transformation

(3)全廠建立瓦斯、燃料氣實時監控PI系統，實現實時觀察裝置的燃料氣產耗以及氣柜高度的實時數據、氣柜變化速度等，以便于調度人員即使掌控燃料氣系統的運行情況，采取相應的調整措施，下達正確的調度指定，從管理和操作上進行優化，以實現減少排放和降低液化石油氣的消耗[4]。

4 優化效果

液化石油氣氣化器調整到燃料氣系統上游之后，經過與自產干氣的充分混合，全廠燃料氣系統熱值趨于穩定，各裝置加熱爐用氣流量也趨于穩定，燃料氣管網的壓力控制穩定控制在(0.45±0.02)MPag，燃料氣壓力高泄壓到火炬的情況也大大減少，每天消耗的液化氣用量能夠維持在最低消耗量約30噸/日；隨著氣化器的調整，間二甲苯裝置的運行趨于穩定。

夏季燃料氣富余，通過投用燃料氣至鍋爐的新增的技改流程，將富余燃料氣用于鍋爐產汽，避免了將燃料氣送至火炬燃燒的浪費現象，節約了鍋爐用煤量，達到了節能減排的目的。

5 結 論

在我國的煉化企業的發展中，節能減排工作是發展中的必然選擇，我國目前正面臨著嚴峻的能源緊缺問題，節能降耗是解決這些發展中矛盾問題的有效方式[5]。企業通過有效的管理、技術以及操作措施對燃料氣系統進行了一系列優化，降低了液化石油氣的消耗，產生了一定的經濟效益。燃料氣系統的優化是一項長期工作，只有不斷地深入研究，不斷地優化改造，進一步降低液化石油氣的消耗量，降低火炬氣的排放量，才能降低企業的運行成本，提高企業的綜合競爭力。