降低乙烯裝置能耗的技術措施

降低乙烯裝置能耗的技術措施

由于工業(yè)的快速發(fā)展和對能量的需求越來越大，全球節(jié)能問題一直被忽視。能源行業(yè)是評價裝置生產(chǎn)技術水平和管理水平的重要標志。1乙二醇設備的能耗1.1乙烯裝置能耗計算乙烯裝置綜合能耗是統(tǒng)計報告期內(nèi)乙烯生產(chǎn)裝置界區(qū)內(nèi)各種燃料和動力以及耗能工質(zhì)等能源的消耗量。乙烯生產(chǎn)裝置區(qū)是指從裂解原料進裝置開始到產(chǎn)品輸出為止的完整生產(chǎn)全過程,包括裂解、急冷、稀釋蒸氣發(fā)生、壓縮、堿洗、后分離、火炬排放、廢水排放、乙烯丙烯的貯運等工藝單元乙烯生產(chǎn)裝置綜合能耗總量(折標準油,下同)等于乙烯生產(chǎn)裝置消耗的各種能源實物量與該能源的等價值的乘積之和,按式(1)計算式中,E乙烯單位產(chǎn)品能耗等于乙烯裝置生產(chǎn)裝置綜合能耗總量與期內(nèi)乙烯合格產(chǎn)品產(chǎn)量之比。按式(2)計算:式中,E因此,降低乙烯裝置的能耗需要做好2方面工作,一是提高乙烯產(chǎn)品產(chǎn)量,即式(2)中的P;二是降低乙烯裝置綜合能耗總量,即式(2)中的E1.2乙烯能耗情況某新建60萬t/a乙烯裝置設計能耗為613.33kg/t,2013年4月份裝置改造完成開工后乙烯能耗超過設計值,5月份能耗達到763.68kg/t。將2013年5月份能耗與設計能耗進行數(shù)據(jù)對比,見表1。分析總結出裂解原料、裝置負荷、操作水平、能源消耗是影響能耗的主要因素。2優(yōu)化措施2.1裂解原料組成對乙烯能耗的影響裂解原料的優(yōu)劣對乙烯收率的高低起到?jīng)Q定性的作用,相同負荷下,乙烯收率的高低決定了乙烯產(chǎn)量的多少,直接影響乙烯能耗。新建裝置的裂解原料由循環(huán)乙丙烷、尾油、石腦油、碳四[碳四(1)和碳四(2)]組成,各種裂解原料裂解后產(chǎn)品收率見表3,其中碳四(1)和碳四(2)裂解后乙烯收率僅為22.83%和21.63%,不是優(yōu)質(zhì)的裂解原料。以2013年5、6月份裝置數(shù)據(jù)為例,在假定不考慮其他因素的前提下,單純計算由碳四原料對乙烯能耗的影響,見表3。計算表明,通過減少碳四原料、增加優(yōu)質(zhì)原料降低乙烯能耗效果顯著。2.2裝置投料量對乙烯能耗的影響在原料組分相同的情況下,通過提高裝置負荷增加乙烯產(chǎn)量,達到降低乙烯能耗的目的。自2013年5月份至2014年9月份逐漸提高裝置負荷,2013年5月份裝置投料量為231t/h,為設計負荷的90%;2014年8月份裝置投料量最多達到274t/h,達到設計負荷的107%,見表4。不考慮其他因素,單純計算增加裝置投料量對乙烯能耗的影響,見式(3)~式(5)。第一步:按照2013年5月份的乙烯收率27.24%計算274t/h投料量對應的乙烯產(chǎn)量,見式(3):第二步:按照2014年8月份能源消耗總量計算能耗,見式(4):第三步:計算能耗變化,見式(5):計算得出裝置投料量增加43t/h引起能耗降低56.84kg/t,因此提高裝置負荷是降低能耗的重要手段之一。2.3裝置運移過程中注意的事項裂解爐是乙烯裝置的能耗大戶,其能耗占乙烯裝置總能耗的50%~60%實時監(jiān)控裂解爐出口CO含量,及時調(diào)節(jié)碳二加氫反應器床層溫度,在保證乙烯產(chǎn)品質(zhì)量前提下確保乙烯損失最小。在裝置處于滿負荷運轉時,乙烯塔和乙烯機也達到了設計負荷,調(diào)整過程中注意監(jiān)控塔頂溫度、壓力、塔釜溫度、塔壓差、回流、乙烯機二段排除溫度、循環(huán)水溫度等參數(shù)。通過綜合調(diào)整使乙烯塔和乙烯機在高負荷下平穩(wěn)運行,降低塔釜乙烯損失。2.4降低能源消耗2.4.1燃料氣的消耗量新建乙烯裝置的裂解爐燃料氣共由3部分組成:自產(chǎn)燃料氣、外引天然氣和外引液化氣,其中自產(chǎn)燃料氣全部作為裂解爐的燃料氣使用,大約占燃料氣消耗量的93.5%。燃料氣的消耗量沒有計量表,只能通過以上3塊計量表累加計算出來。自產(chǎn)燃料氣的計量表受溫度、壓力的影響較大,偏差也較大,很難準確計量。2013年7月份為準確計量,將自產(chǎn)燃料氣計量表增加溫壓補償,經(jīng)過補償后計量自產(chǎn)燃料氣量下降12%左右,燃料氣消耗量也隨之下降。(2)火炬排放流程改造燃料氣壓力控制系統(tǒng)由控制閥PC-33501進行三分程控制,當壓力低于設計壓力時,PV-330501A打開補充天然氣來保證燃料氣壓力,當壓力高于設計值時,PV-330501B打開,通過6B管線排放至火炬,如果PV-330501B全開后,壓力還高于設計值時,PV-330501C閥門將打開,通過12B的管線排放至火炬,原設計流程中燃料氣壓力高只能排放火炬,為了節(jié)約能源,降低損失進行流程改造,在6B管線上增加一條去低壓瓦斯管網(wǎng)管線,見圖1中的虛線,當燃料氣壓力高于設定值時PV-33051B打開,燃料氣首先會并入低壓瓦斯管網(wǎng),供給其他裝置使用,減少燃料氣的損失,降低燃料氣能耗。(3)穩(wěn)定燃料氣系統(tǒng)壓力在裂解氣干燥器切換過程中充壓和泄壓的步驟會對燃料氣系統(tǒng)壓力產(chǎn)生較大影響,合理控制充壓、泄壓速率,可以避免燃料氣壓力高時放火炬,或燃料氣壓力低時從界外補入天然氣/液化氣,降低燃料氣總消耗,因此穩(wěn)定燃料氣系統(tǒng)的壓力對降低裝置能耗起到重要作用。2.4.2循環(huán)水換熱器回水閥關鍵環(huán)水的設計新建裝置由于循環(huán)水換熱器設計能力過大,造成正常運行時循環(huán)水消耗量大大超過設計流量,通過采取多種調(diào)整手段盡量減少設計本身缺陷對能耗的影響。根據(jù)循環(huán)水換熱器熱介質(zhì)出口溫度情況,在流速滿足要求的情況下根據(jù)裝置負荷、環(huán)境溫度的變化及時調(diào)節(jié)循環(huán)水流量;關小循環(huán)水一次水竄二次水閥門,關小二次水竄回水的閥門,并對一次水循環(huán)水換熱器回水閥進行限位;對處于備用或停用狀態(tài)的循環(huán)水換熱器進行徹底倒空置換,必要時進行盲板隔離;對使用循環(huán)水冷卻的備用泵關閉循環(huán)水并倒空,減少循環(huán)水消耗。2.4.3外引蒸汽的處理優(yōu)化蒸汽平衡系統(tǒng),充分利用自產(chǎn)10MPa蒸汽,減少10MPa和4.0MPa蒸汽的外引量,關閉10MPa減1.4MPa的減溫減壓器閥門降低能源損失,適當調(diào)整裂解氣壓縮機、丙烯機和乙烯機抽汽量,優(yōu)化合理利用各等級蒸汽,減少蒸汽損失。3優(yōu)化輕烴原料投入量,提高裝置負荷新建60萬t/a乙烯裝置運行1年多,通過優(yōu)化措施,乙烯能耗逐漸降低,2014年9月份乙烯能耗已達到581.22kg/t。(1)逐漸降低碳四原料的比例,增加優(yōu)化輕烴原料的投入量,增加乙烯收率,降低裝置能耗。(2)自2014年3月份裝置負荷提高到設計負荷,提高裝置產(chǎn)量,達到降低能耗的效果。(3)加強操作人員培訓,一方面加強操作人員