乙烯装置节能技术进展

＊王 倩

（中海油惠州石化有限公司 广东 516086）

乙烯装置节能技术进展

＊王 倩

（中海油惠州石化有限公司 广东 516086）

乙烯装置包括了裂解炉、急冷系统、压缩机以及分离机等系统，各个系统都有相应的节能和控制技术，结合燃料气消耗的降低和裂解原料性能的提高，为乙烯生产降低能耗提供了丰富的技术，随着技术的发展，乙烯装置的节能技术也在不断前进。

乙烯装置；节能技术；裂解炉；急冷；压缩

乙烯生产主要是将烃类物质通过裂解炉裂解后制备烯烃，在蒸汽裂解的过程中，会消耗大量的能源，因此，乙烯生产具备了高耗能性。当前，我国处于能源紧缺状态，环境也面临着较大问题，因此节能减排低能耗是我国经济发展的主要趋势，也是乙烯装置技术改进的趋势。

1.乙烯总装置的节能技术

(1)裂解原料的选择

裂解原料的性能对于乙烯产品收率以及乙烯生产能耗都有很大关系。乙烯原料的选择需要上游炼厂的配合。我国石化企业为了提高乙烯装置原料选择的灵活性，一般会使用炼油化工一体化的方法，能够使炼厂装置和乙烯装置实现原料互补和优化。此外，还可以通过石脑油的处理技术优化原料。首先是石脑油的加氢预处理，石脑油经过加氢装置预处理后，加氢后再将石脑油作为原料，能够增加乙烯和丙烯产量。使用一段和二段加氢流程分别处理石脑和裂解汽油，解决石脑油中杂质问题和不饱和烃的问题。其次是石脑油芳烃抽提预处理。在将石脑油送入裂解炉前，先抽取其中所含的芳烃，就能减少裂解炉中芳烃含量。在芳烃抽提装置中把石脑油的芳烃抽出，再将抽提完成的石脑油送到裂解炉中，乙烯装置需要处理的芳烃含量减少，也就能降低了乙烯装置的能耗。石脑油的预处理，一方面是为了使不饱和的烃达到饱和状态，另一方面也是为了分离掉裂解性能差的芳烃等组分，降低芳烃指数，从而改善石脑油的裂解性能，增加乙烯收率，进而降低裂解能耗。芳烃经过分离后，还能成为炼厂原料。

(2)精细的操作控制技术

通过精细化的操作能够使裂解炉运行达到最佳状态，裂解原料的选择和组分情况、炉管的表面温度、裂解炉的运行工况、烧焦周期等因素，都会影响到裂解炉的辐射段炉管出口温度，优化出口温度，能够在提高乙烯收率的同时确保裂解炉的运行状态。通过对切方式进行切换能够减少裂解炉因为切换问题对乙烯产量的影响。烧焦操作过程中需要大量稀释蒸汽、燃料气以及工业风等能源的消耗，因此烧焦次数的减少、烧焦方案的优化以及烧焦时间的缩短都能够减少烧焦能耗，降低装置能耗。根据裂解炉出口的CO含量，调节裂解炉中碳二加氢反应器的床层温度，能够减少乙烯的损失，并且不会降低乙烯产品质量。

乙烯精馏塔的控制是通过对塔顶的乙烷浓度和塔釜的乙烯浓度双重控制实现的。乙烯产品具有超过99．95%的极高纯度，控制难度极高，因此要控制乙烯产品质量主要是通过控制其中的乙烷（丙烷）杂质以达到目的。通过对回流的罐液位、回流比的控制，结合软测量技术对乙烷（丙烷）浓度进行控制。塔釜的控制则是通过对灵敏板温度以及再沸器加热量的控制，结合软测量技术控制乙烯浓度。

2.裂解炉的节能改造

乙烯装置中裂解炉的能耗是最大的，在装置总能耗占比达到了50%-60%，要降低乙烯装置的能耗，裂解炉能耗的降低是关键。

(1)空气预热器技术

空气预热器技术是在乙烯裂解炉装置底部的燃烧器加载空气预热系统，乙烯装置燃烧过剩后会产生低压放空的蒸汽、中压的凝液以及循环冷却水等低温热，空气预热器以这些低温热为加热介质，对炉膛内部的空气进行加热，有效降低了裂解炉所需的燃料消耗。空气预热器系统同时还吸收了循环水的热度，使循环冷却水的使用次数得以增加，降低了循环水的消耗。空气预热器关键在于节能性，有效利用了裂解炉装置自身释放的余热，而不需要再消耗其他水、电、气、汽，原动力消耗极少，又能使裂解炉正常运行。

(2)扭曲片管技术

扭曲片管就是在管内加载与炉管管径相同的扭曲片，通过整铸技术使管件更为精密化。流体接触到扭曲片时，就会开始旋转，周向流动速度加快，对管内壁进行直接冲刷，边界层变薄，热阻率降低，炉管传热率增加，周围的附着物料也会减少。在炉管内分段加入扭曲片管，只改变了炉管的局部，以改变流体的流型，不会损失过多压降。也能减少投资，在炉管报废时就能够加入扭曲片管。

3.急冷系统的节能改造

(1)中间回流

国内自主研发了针对急冷油塔的中间热量回收技术，这种工艺的原理是从急冷油塔某块板中抽取一股高温盘油，当作汽提塔的再沸器热源，这股盘油温度降低后，还能再从另一块板回流到急冷塔的中段，同时再选择一块板抽取一股裂解柴油，通过汽提塔后，以气相形态回流到另一块板。还可以根据盘油的冷却温度曲线，配置不同的换热器对这些不同分布段的盘油热量进行回收，有效利用了裂解气的余热。盘油经过中间回流环节后，急冷油塔在中段塔板的气和液分布会更合理，提高了板效率，质量和热量传递都更加有效。

(2)急冷油黏度的优化

急冷油黏度是由350℃以下的轻质馏分的含量有直接关系的。350℃以上的轻质馏分越多，急冷油的黏度也就越高。因此，确保急冷油中350℃以下的轻质馏分的含量占比始终较大，也就能使急冷油黏度更容易在低水平内稳定，从而使汽油分馏塔釜的温度更好的维持在较高状态了，急冷油塔的能耗也就越低。乙烷炉裂解气减黏技术就是针对急冷油黏度而研发的。乙烷炉中500℃-550℃的裂解气通过急冷器后，经过急冷油的作用，冷却到250℃-270℃，之后进入减黏塔。减黏塔的旋风分离器会将气相和液相分离，同时将低于350℃的轻质馏分通过汽提塔送回至汽油分馏塔中，重质燃料则由塔釜采出。急冷油系统运转平衡后，就会有部分轻质馏分经过急冷油系统产生循环，从而降低了急冷油的黏度。

4.降低能耗

(1)回收火炬气

燃料气是裂解炉能源的主要来源，控制好燃料气的消耗，能有效降低裂解炉能耗。对燃料气的火炬进行节能改造，能够产生一定的效果。燃料气的压力控制器通过控制阀采取三分程控制，在其中一个分程中加一条去低压瓦斯管线网，压力较高时，燃料气先由这条管网输送给其他装置使用，有效降低了燃料气损失及能耗。

(2)蒸汽系统的优化

蒸汽平衡系统也会影响到乙烯装置的能耗。通过优化设计，能够提高平衡性，主要是优化透平抽/凝汽方案以及电/汽泵匹配运行，能够更灵活地平衡蒸汽。也可采取其他技术利用多余的低压蒸汽。此外，通过压缩系统、丙烯机以及乙烯机的抽汽量的调整，进而优化利用各级蒸汽，从而降低蒸汽损失。

5.结语

近年来，我国对乙烯装置能耗研究更为重视，新建乙烯装置使用新技术，并对旧装置进行扩能改造，以降低乙烯装置的能耗，到“十二五”末，我国乙烯装置能耗已经下降到594kg/t乙烯，并且将继续下降，到2016年末，预计将达到570kg/t乙烯。石油化工企业需要不断强化节能意识，提高操作人员的技术，运用新技术、加强操作水平和控制技术，推动乙烯装置节能技术的进一步发展。

王倩（1988～）女，中海油惠州石化有限公司，研究方向：乙烯装置节能技术。

((责任编：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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