浅析乙烯装置生产波动应急处理措施

才武英

摘 要：乙烯装置作为公司物料平衡的核心装置，需要上游常减压装置、蜡油加氢、渣油加氢、柴油加氢、重整装置提供混合石脑油，常减压装置、蜡油加氢装置、重整装置提供液化气，蜡油加氢装置提供加氢尾油，碳四加氢、汽油加氢提供加氢碳四碳五以及催化气分装置生产的丙烷为加工原料，通过一系列加工程序，生产出高纯度乙烯（≥99.95%）和高纯度丙烯（≥99.6%）。乙烯装置生产出的乙烯产品直供高密度聚乙烯装置、线性低密度聚乙烯装置和乙二醇装置，丙烯产品供聚丙烯装置、丁辛醇装置。生产调度中心作为生产波动的应急指挥中心，在装置发生波动时应采取必要措施保证公司物料平衡、公用工程平衡及其他装置安全生产。并给与发生波动装置各项支持使装置尽快恢复生产。

关键词：乙烯装置;碳二加氢;拔头油;裂解气压缩机;丙烯压缩机

乙烯装置采用美国S&W公司专利技术。裂解采用7台USC-176U型超选择性液体裂解炉和1台USC-12M型气体裂解炉，分离采用前脱丙烷、前加氢、双塔脱丙烷、乙烯塔和乙烯压缩机形成开式热泵的乙烯分离工艺。裂解炉采用立式双炉膛管式炉高温热裂解（可实现分炉膛裂解/清焦），将原料在高温裂解炉管内裂解生成低分子量的烃类混合气即裂解气，含有乙烯、丙烯等产品的裂解气再经过急冷、压缩、碱洗、干燥、加氢、冷/热分离、甲烷化，生产出聚合级乙烯和聚合级丙烯等产品，及氢气、裂解碳四、加氢汽油等副产品，作为下游工艺装置的原料送往下游装置或罐区。

1 乙烯装置裂解气中CO升高应急措施及事件处理

1.1 事件经过

四川石化乙烯碳二加氢反应器入口CO浓度最高升至1200ppm，为防止碳二加氢反应器漏炔，造成乙烯产品不合格，乙烯进料量由304t/h降至270t/h。

发生波动时乙烯装置满负荷运行，加工量304t/h，其中石脑油120t/h，拔头油46t/h，尾油53t/h，液化气39t/h，加氢碳四碳五38t/h，丙烷3t/h，歧化气5.5t/h。20：00乙烯碳二加氢反应器入口CO濃度升至920ppm，22：00时CO浓度升至最高1220ppm。

经排查，确定为重整预处理装置生产的拔头油中含氧化合物高引起乙烯裂解气CO升高，22：00降低拔头油加工量后CO开始下降，避免乙烯碳二加氢反应器漏炔，保证下游各装置维持正常生产。

1.2 碳二加氢原理

采用催化选择加氢的方法脱除乙炔，即在钯系催化剂的作用下，碳二加氢生成乙烯。

碳二加氢反应主要分三步进行：

第一步：乙炔（C2H2）和氢（H2）扩散到催化剂表面，并在活性中心（Pd）上吸附一个C2H2或一个H2。

第二步：在活性中心上吸附的C2H2再吸附一个H2进行反应，或活性中心上吸附的H2再吸附一个C2H2进行反应，生成乙烯。

第三步：由于乙烯在活性中心上的被吸附能力远比C2H2小，一旦C2H2转化成C2H4，便很快被脱附，不能及时脱附的还有可能进一步加氢生成乙烷然后再脱附，活性中心立即开始下一个C2H2加氢的反应。

当活性中心上吸附了乙烯（C2H4）和氢（H2）以后进行加氢反应，生成乙烷。当温度高时，氢气被吸附的能力变弱，或者氢气不足时，活性中心上可以同时吸附几个乙炔分子，这时发生聚合反应，生成乙炔低聚物（绿油）。

从以上反应过程可以看出，碳二加氢要求催化剂对碳二加氢的选择性要好。对乙烯的吸附能力要低，以便乙烯生成后很快脱附，减少乙烯不能及时脱附被进一步加氢生成乙烷的机会，减少乙烯被加氢造成的损失。而CO作为碳二加氢反应器活性中心吸附毒物，可占据选择催化剂选择空间，从而抑制催化剂反应，使炔烃不能被加氢而从反应器中泄漏出来。

1.3 事件影响范围

乙烯碳二加氢漏炔后，乙烯产品送不合格罐，因乙烯罐区合格乙烯罐存较低（共计1500t），供下游装置乙烯管网压力因乙烯切不合格罐急剧下降，下游高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及乙二醇装置可能产生停工风险;乙烯氢气因甲烷化反应器入口CO升高降低氢气外供量，影响全厂氢气平衡;乙二醇降负荷或停工蒸汽用量会增加，影响公司蒸汽平衡。

1.4 应急处理措施

因CO持续上升，对各物料进行排查，并对乙烯原料常顶石脑油、重整预加氢拔头油、芳烃抽余油、常一线石脑油、423液化气罐、MTBE装置醚后碳四等物料进行取样分析含氧化合物。

常顶石脑油为原油通过电脱盐后进入常减压装置常压塔，常压塔顶产出常顶石脑油，是重整预加氢装置的原料。拔头油为重整预加氢预分馏塔顶产出的小于等于C6组分。常一线石脑油为常压塔产出的重石脑油。付乙烯液化气罐包含常减压常顶气、蜡油加氢液化气、重整液化气及云南石化外购液化气。MTBE装置醚后碳四分析炼油MTBE装置醚后碳四和化工MTBE装置剩余碳四，两股物料合在一起进入碳四加氢装置加氢后送至乙烯装置作为轻烃原料。芳烃抽余油为芳烃抽提装置不溶于环丁砜溶剂的非芳采出，是乙烯石脑油原料。

20：00乙烯装置将仓储423液化气加工量由39t/h降至29t/h，仓储将423-T-001A（外购液化气为云南石化与四川石化互供料液化气）外购液化气罐切出供料，观察CO变化。

21：00将423液化气罐切出且液化气进料量降低的情况下，CO还在持续上涨，仓储将421拔头油量由46t/h降至42t/h，并将421-T-002A活罐付料改为421-T-002B单付，经操作变更后CO至最高升至1220ppm后不再上涨，并开始出现下降趋势，初步判断为拔头油中含氧化合物较高。

凌晨0：40采样分析421-T-002B拔头油罐含氧化合物分析结果为200ppm，T-002A为500ppm，因重整拔头油料太轻无法进行含氧化合物分析，421-T-002B罐存较低无法长时间单付，仓储将收料切制002B活罐付乙烯，1：00时CO又开始缓慢上涨，2：00时至1200ppm左右。

1：40仓储将拔头油收料切回至421-T-002A，为维持002B罐罐存，降低拔头油送乙烯量，提高425混合石脑油送乙烯量，维持石脑油进料总量不变，3：00时CO开始缓慢下降，6：00时拔头油量最低降至20t/h。

经分析，CO上涨原因确定为重整预加氢拔头油引起，而拔头油含氧化合物上升的原因为原油2号罐单付常减压后引起拔头油含氧化合物升高。仓储与2：00将原油2号罐单付常减压切换为原油3号罐和原油2号罐并付常减压，将2号罐付常减压流量由890t/h降至445t/h，8：30將2号罐原油全部切出，3号罐单付常减压。

2 乙烯装置裂压缩机跳车事件处理

2.1 事件经过

四川石化乙烯装置由于SIS系统卡件失电，10点04分导致丙烯压缩机、裂解气压缩机联锁停车;1号、5号、6号和8号裂解炉因SS高高联锁跳车。

当日，乙烯装置满负荷运行，加工量302t/h，其中石脑油161t/h，加氢尾油55t/h，液化气38t/h，加氢碳四碳五37t/h、丙烷5t/h，歧化5t/h。10点04分，康吉森SIS系统卡件失电，导致丙烯压缩机、裂解气压缩机联锁停车，10点06分乙烯压缩机停车。

乙烯裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机停车后，裂解气大量排火炬，产品乙烯及丙烯中断，下游高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙二醇及丁辛醇装置全部受影响。

三机组跳车后乙烯装置紧急处置，11点05分丙烯机启动，15点05分乙烯机启动，16点20分裂解气压缩机启动，18点15分5号炉投料，次日6点30分丙烯产品合格，8：00乙烯产品合格，丙烯中断20.5h，乙烯中断22h。

2.2 事件影响范围

乙烯三机组跳车后，裂解气大量排火炬，供下游装置乙烯管网压力急剧下降，线性低密度聚乙烯装置紧急停车，为平衡丙烯罐存，丁辛醇紧急停车，乙烯氢外供中断，全厂氢气平衡被打破，由于乙烯停车蒸汽用量大幅增加，公司蒸汽平衡被打破。

2.3 应急处置措施

乙烯及丙烯中断，乙烯外送氢气（大约28000Nm3/h）中断，制氢装置尽快提负荷，保证氢气管网压力;蒸汽用量大幅增加，公用工程提负荷，保证蒸汽管网压力稳定。

为平衡丙烯罐存，丁辛醇辛醇羟基合成单元停车，丁醇加氢单元继续加工中间罐存丁醛。压缩机出口直供乙烯压力急剧下降，线性低密度聚乙烯装置紧急停车。受乙烯装置加热炉切进料影响，PX装置歧化汽提塔顶歧化气由付乙烯装置改至进装置内部燃料气管网。受乙烯裂解气压缩机停车影响，催化轻烃回收装置生产的C2轻烃停止进入乙烯，改至燃料气系统。乙烯罐区提高液相乙烯供应量，保证高密、乙二醇装置界区乙烯压力稳定。

因乙烯装置三机组停车，蒸汽用量大幅增加，公用工程自备电站快速提高锅炉负荷，确保三个等级蒸汽管网压力稳定。乙烯装置将急冷油泵、盘油泵、急冷水泵及锅炉给水泵由蒸汽模式切换为电动模式以节省4.0MPa蒸汽用量。因乙烯氢气送炼油区中断，制氢装置尽快提高负荷，维持氢气管网压力稳定，蜡油加氢、渣油加氢及柴油加氢装置调整氢气用量，不要对氢气管网造成大幅波动。三机组跳车后，裂解气大量排火炬，造成火炬冒黑烟，火炬岗位加大消烟蒸汽用量。

3 结论

本文从乙烯装置原料角度分析装置波动原因，并找出解决问题的方法加以实施。从全厂物料平衡、氢气平衡及公用工程平衡角度分析乙烯装置波动以及其他装置采取的应急措施及解决办法。从而不断积累安全生产应急管理经验。

参考文献：

[1]郑杰.乙烯装置氢气外送管网波动的原因及对策[J].山东化工，2018（4）：60-62.

[2]古红星.张乐.张勇.周琳.周家成.CO波动对碳二前加氢反应的影响及应对措施[J].乙烯工业，2017（4）：24-28.