1#烯烃装置停役后的乙烯系统平衡和应急策略研究

2014-03-25傅惠良

石油化工技术与经济 2014年3期

傅惠良

(中国石化上海石油化工股份有限公司，200540)

中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)烯烃部1#烯烃装置于上世纪70年代建成投产，由于存在生产能力小、工艺流程落后、能耗高、日常检维修费用高等突出问题，与世界先进水平的差距越来越大，成为上海石化发展的“瓶颈”。为了提高上海石化在国内外石化行业内的竞争力，1#烯烃装置于2013年11月25日永久停役。1#烯烃装置的停役为上海石化节能、降耗带来的益处是显而易见的，但也给物料平衡带来了困难，特别是乙烯系统，从原来的耗略大于产到现在的耗远大于产，原有的平衡被打破。在此就1#烯烃装置停役后的乙烯系统的产耗平衡和供需平衡进行分析研究，提出事故状态下的应对策略。

1 1#烯烃装置停役前的乙烯系统平衡情况

1.1 上海石化乙烯生产装置

上海石化现共有2套乙烯生产装置，分别为1#烯烃装置和2#烯烃装置，2套装置的产能和产量情况见表1。

表1 1#烯烃装置停役前的乙烯产量

1.2 上海石化乙烯消耗装置

上海石化现有的乙烯下游主体装置(上海石化内部)主要有化工部的1#乙二醇装置、2#乙二醇装置和聚乙烯醇装置，塑料部的1#聚乙烯装置、2#聚乙烯装置和4#聚乙烯装置；主体外装置包括上海石化资本运营部下属上海金菲石油化工有限公司(以下简称金菲公司)的3#聚乙烯装置和上海氯碱化工股份有限公司氯碱装置(以下简称吴泾氯碱装置)，乙烯消耗情况见表2。

表2 1#烯烃装置停役前的乙烯消耗情况

1.3 上海赛科石油化工有限责任公司乙烯输送能力

2011年开始，上海赛科石油化工有限责任公司(以下简称上海赛科)提供给上海石化的乙烯一直以气相方式输送，输送压力为3.5 MPa,最大输送量约为15 t/h。

1.4 1#烯烃装置停车前乙烯产、供、耗平衡情况

1.4.1 乙烯产耗平衡情况

根据1#烯烃装置和2#烯烃装置的乙烯产量、上海赛科的乙烯输送量，可以计算出总的乙烯产量为126 t/h。上海石化乙烯消耗装置除了表2所列以外，塑料部的聚丙烯装置根据不同的牌号也使用少量乙烯，最大用量为2 t/h。因此，乙烯总的消耗量为136 t/h(见表3)。

表3 1#烯烃装置停役前的乙烯产耗平衡 t/h

由表3可以看出：上海石化原乙烯产耗平衡为贴库存10 t/h，每月约有7 kt的乙烯缺口，缺口部分由中国金山联合贸易有限责任公司(以下简称金贸公司)通过外购加以弥补。

1.4.2 1#烯烃装置停役前乙烯供需平衡情况

上海石化共有3个压力等级的乙烯输送系统，分别是：①1.6 MPa系统，由1#烯烃和2#烯烃装置提供给聚乙烯醇装置和吴泾氯碱装置；②2.5 MPa系统，由1#烯烃提供给1#聚乙烯装置；③3.5 MPa系统，由2#烯烃、储运部E-43乙烯蒸发器和上海赛科提供给1#乙二醇装置、2#乙二醇装置、2#聚乙烯装置、3#聚乙烯装置、4#聚乙烯装置及聚丙烯装置(微量)。

1#烯烃装置停役前乙烯供需平衡情况见表4。

表4 1#烯烃装置停役前乙烯系统供需平衡

续表4

由表4可以看出：上海石化原有的1.6,2.5,3.5 MPa 3个压力等级的乙烯输送系统的供应均大于需求，为应急情况下的乙烯系统再平衡创造了条件。

2 1#烯烃装置停役后的乙烯系统平衡情况

2.1 乙烯系统产耗平衡情况

1#烯烃装置停役后，上海石化乙烯年产量减少150 kt，产耗平衡见表5。

表5 1#烯烃装置停役后的乙烯产耗平衡 t/h

由表5可以看出：1#烯烃装置停役后，在上海赛科乙烯供应正常(15 t/h)情况下，上海石化乙烯产耗平衡缺口由原来的10 t/h增加到28 t/h，一个月的乙烯缺口约为20 kt，全部需要通过金贸公司外购来满足。如果按每船乙烯装载量为3.5 kt测算，则一个月需要外购约6船乙烯，平均每5 d一船，给储运码头2#泊位带来较大压力。因此在船不能如期到港、上海赛科不能正常供应或2#烯烃装置生产不正常的情况下，制定相应的乙烯系统产、供、耗平衡的应急策略是非常必要的。

2.2 乙烯系统供需平衡情况

1#烯烃装置停役后，对相应乙烯输送流程进行了调整：(1)上海石化聚乙烯醇装置和吴泾氯碱装置所需1.6 MPa乙烯改由2#烯烃装置供应，储运部E-701低压乙烯蒸发器备用;(2)塑料部1#聚乙烯装置所需的2.5 MPa乙烯改由从2#烯烃装置向2#聚乙烯装置和3#聚乙烯装置提供3.5 MPa乙烯的管线上接出的一、三期乙烯联通管降压(3.5 MPa降到2.5 MPa)供应。

1#烯烃装置停役后乙烯供需平衡情况见表6。

表6 1#烯烃装置停役后乙烯系统供需平衡

由表6可以看出：正常情况下，1.6 MPa乙烯由2#烯烃装置单独供应给聚乙烯醇装置和吴泾氯碱装置，尚有6 t/h的余量，即使2#烯烃装置无法正常供应，也可由E-701提供最大15 t/h的供应量，因此，1#烯烃装置停车后，1.6 MPa乙烯系统供应不受影响。

1#烯烃装置停车后，停止外供2.5 MPa乙烯，今后上海石化不再具备2.5 MPa乙烯供应系统。

就3.5 MPa乙烯系统而言，如果1#烯烃装置对1#聚乙烯装置停供2.5 MPa乙烯，则改由一、三期乙烯联通管降压供应(3.5 MPa降到2.5 MPa)，增加了3.5 MPa乙烯系统的供应压力。因此有必要制定相应的应急策略，为事故状态下的乙烯系统再平衡提供依据。

3 1#烯烃装置退役后的乙烯系统应急策略

3.1 1#烯烃装置退役后的乙烯产耗平衡应急策略

1#烯烃装置停车后，上海石化的乙烯来源主要有3个：2#烯烃装置自产、上海赛科输送和金贸公司外购。因此，2#烯烃装置生产不正常、赛科公司乙烯供应减少或停供、金贸公司外购乙烯船期推迟到港都会给上海石化的乙烯产耗平衡带来困难，唯一的解决办法是降低下游装置生产负荷，而装置降负荷的原则是先降低上海石化主体外装置(吴泾氯碱装置和金菲公司3#聚乙烯装置)的负荷，再降低上海石化主体装置的负荷。上海石化主体装置的降负荷顺序根据效益最大化原则安排，即先安排效益差的装置降负荷，确保效益好的装置高负荷运行，从而最大限度减少上海石化经济效益的损失。

3.2 1#烯烃装置退役后的乙烯系统供需应急策略

3.2.1 1.6 MPa乙烯系统供需应急策略

1#烯烃装置退役后，1.6 MPa乙烯由2#烯烃装置的低压乙烯蒸发器E-446单独供应(E-701备用)给聚乙烯醇装置和吴泾氯碱装置，需求总量约为9 t/h，E-446的最大供应量为15 t/h，尚有6 t/h的余量。若2#烯烃装置生产出现异常，无法正常供应1.6 MPa乙烯，则需要立即安排储运部开启E-701向下游装置供应乙烯，E-701的最大供应量为15 t/h，完全能满足聚乙烯醇装置和吴泾氯碱装置的乙烯需求。

3.2.2 3.5 MPa乙烯系统供需应急策略

从上海石化乙烯输送流程可以看出：3.5 MPa乙烯供应点共3个，分别是2#烯烃装置、储运部E-43乙烯蒸发器和上海赛科。1#烯烃装置退役后，塑料部1#聚乙烯装置原料乙烯改由一、三期乙烯联通管降压(3.5 MPa降到2.5MPa)供应，增加了上海石化3.5 MPa乙烯系统的供应压力，上海石化3.5 MPa乙烯系统的供需冗余由1#烯烃装置停役前的17 t/h降到了6 t/h，3.5 MPa供应系统的抗风险能力大大降低。上海赛科乙烯供应不正常、储运部乙烯蒸发器E-43发生故障不能正常外供乙烯或2#烯烃装置生产不正常，都会导致乙烯下游生产装置因供应量不足而降负荷运行。为此，制定了以下3.5 MPa乙烯系统应急策略。

(1)上海赛科公司停供乙烯

上海赛科乙烯装置发生波动或停车时，出于乙烯平衡考虑，有时会降量供应，甚至停止供应。上海赛科乙烯停供时，3.5 MPa乙烯供需平衡情况见表7。

由表7可以看出:在上海赛科停止供应乙烯时，3.5 MPa乙烯系统的供需平衡情况为供小于需，缺口为9 t/h，如果不提前调整下游装置负荷，将无法确保3.5 MPa乙烯系统的正常运行。调整负荷的原则是先主体外装置，即将3#聚乙烯装置负荷降到最低，由原来的20 t/h降到14 t/h，再根据效益最大化原则，将4#聚乙烯装置或乙二醇装置负荷减少3 t/h(1#聚乙烯和2#聚乙烯因装置特性无法降负荷运行)。这样，在需求总量降低9 t/h之后，就能维持3.5 MPa乙烯系统的正常运行。

表7 上海赛科停供时3.5 MPa乙烯供需情况 t/h

(2)储运部E-43乙烯蒸发器发生故障

乙烯蒸发器E-43发生故障时，先要求烯烃部将3.5 MPa乙烯供应量增至最大(93 t/h)，同时将上海赛科乙烯接收量提到最大(15 t/h)，详见表8。

表8 E-43停车时3.5MPa乙烯供需情况 t/h

由表8可以看出：当E-43停车时，3.5 MPa乙烯系统的供需平衡情况为供小于需，缺口为19 t/h，对此可以采取以下措施：①3#聚乙烯装置负荷降到最低(14 t/h)；②若聚丙烯装置生产需要使用乙烯，则立即安排聚丙烯装置切换牌号，停止使用乙烯；③根据效益最大化原则，降低4#聚乙烯装置或乙二醇装置负荷。这样，在需求总量降低19 t/h之后就能维持3.5 MPa乙烯系统的正常运行。

(3)2#烯烃装置生产异常

2#烯烃装置新区和老区分别配备有3.5 MPa乙烯蒸发器EA-2628和EA-442，最大供应能力分别为40 t/h和53 t/h。同时，2#烯烃装置又配有3.5 MPa乙烯事故蒸发器EA-444A和EA-444B(在EA-442和EA-2628不能正常供应的情况下分别启动，最大供应量均为40 t/h)，以确保事故状态下的乙烯供应。

①当2#烯烃装置新区因生产波动停止外供3.5 MPa乙烯时，要求烯烃部立即开启3.5 MPa乙烯事故蒸发器EA-444B，以替代新区EA-2628外供3.5 MPa乙烯，确保3.5 MPa乙烯系统的正常运行；②2#烯烃装置老区因生产波动停止外供3.5 MPa乙烯时，要求烯烃部立即开启3.5 MPa乙烯事故蒸发器EA-444A，以替代老区EA-442外供3.5 MPa乙烯。由于EA-444A最大供应量比EA-442小13 t/h，要调整下游装置负荷来满足供需平衡需要，具体调整策略与上海赛科停供时相同；③当因公用工程等方面的共性故障造成2#烯烃装置(新、老区同时)停车时，3.5 MPa乙烯供需平衡情况见表9。

表9 2#烯烃装置(新、老区)停车时3.5 MPa乙烯供需情况 t/h

由表9可以看出：即使2#烯烃装置全线停车时，上海赛科和E-43以最大量供应、2#烯烃装置及时开启事故蒸发器EA-444A和EA-444B供应3.5 MPa乙烯，上海石化3.5 MPa乙烯系统仍有7 t/h的供需缺口。对此调整负荷的原则也为先主体外装置，即将3#聚乙烯装置的负荷降到最低，由原来的20 t/h降到14 t/h，再根据效益最大化原则略降4#聚乙烯装置或乙二醇装置负荷。这样，在需求总量降低7 t/h之后就能维持3.5 MPa乙烯系统的正常运行。