乙烯裂解爐優(yōu)化運(yùn)行探討

胡建洪,朱 濤,胡紅旗

(中國石油吉林石化公司，吉林 吉林 132021)

乙烯裂解爐是乙烯生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備，主要作用是將煉廠石腦油、尾油、拔頭油等各類原料加工成裂解氣，并提供給其它乙烯裝置，最終加工成乙烯、丙烯及各種副產(chǎn)品。乙烯裂解爐運(yùn)行效果直接決定著乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)性。作者從多方面入手探討如何實(shí)現(xiàn)乙烯裂解爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1 優(yōu)化原料

中國石油吉林石化公司700 kt/a乙烯裝置裂解原料有加氫裂化輕石腦油、直餾石腦油、加氫尾油、化工輕油、液化氣、芳烴抽余、碳五等十余種。各種原料的性質(zhì)不同，決定著裂解產(chǎn)物的分布不同，通過優(yōu)化裂解原料，可以實(shí)現(xiàn)增加高效產(chǎn)品的比例，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)乙烯裂解爐的差異化加工。

1.1 分儲分裂

中國石油吉林石化公司通過系列流程改造，逐步實(shí)施乙烯原料的分儲分裂，進(jìn)一步優(yōu)化該公司內(nèi)部煉油和化工系統(tǒng)的物料資源，調(diào)整乙烯裂解爐的原料結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，努力增產(chǎn)高附加值化工基礎(chǔ)原料，以求效益最大化。氣體原料、輕質(zhì)原料、重質(zhì)原料分別選擇3種不同類型的裂解爐、選擇不同的工藝操作條件分別進(jìn)行裂解，具體裂解爐類型和操作條件見表1。

表1 乙烯裝置裂解爐輻射段爐管構(gòu)型及運(yùn)行參數(shù)

中國石油吉林石化公司大乙烯裝置采用德國林德公司技術(shù)，原設(shè)計(jì)能力300 kt/a，1996年投產(chǎn)時(shí)采用6臺GK-6型裂解爐，2001年增上1臺裂解氣體原料的Pyrocrack裂解爐，2006年裝置擴(kuò)建到700 kt/a時(shí)又新增3臺專門裂解石腦油的LSCC1-1裂解爐，逐步實(shí)現(xiàn)了各種原料的分儲分裂。

1.2 原料輕質(zhì)化

(1) 新建拔頭油卸車棧臺，整合東北地區(qū)其它公司的優(yōu)質(zhì)拔頭油資源。

(2) 將煉油廠丙烷送至乙烯裝置當(dāng)裂解原料,實(shí)現(xiàn)區(qū)域資源優(yōu)化利用。

(3) 擴(kuò)大液化氣做原料的使用量，減少劣質(zhì)原料輕柴油的使用量。

同時(shí)通過優(yōu)化煉油加工方案，使得乙烯原料結(jié)構(gòu)和整體品質(zhì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了提高乙烯收率、降低能耗、提高裝置競爭力的目標(biāo)。

2 工藝參數(shù)優(yōu)化

通過優(yōu)化裂解爐工藝操作條件，不僅能使原料消耗大幅度降低，也能夠使乙烯生產(chǎn)能耗明顯下降。不同的裂解爐對應(yīng)于不同的爐型具有不同的最佳工藝操作條件。對于一定性質(zhì)的裂解原料與特定的爐型來說，在滿足目標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)周期和產(chǎn)品收率的前提下，都有其適宜的裂解溫度、進(jìn)料量與汽烴比。

裂解原料組成與性質(zhì)是影響裂解爐運(yùn)行的重要因素。一般高含氫量、低芳烴含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解爐長周期運(yùn)行的必要條件。對不飽和烴量較高的原料進(jìn)行加氫處理，是提高油品質(zhì)量的有效途徑。當(dāng)裂解原料一定時(shí)，工藝條件是影響裂解爐運(yùn)行周期的主要因素。低烴分壓、短停留時(shí)間和低裂解溫度有利于延長裂解爐運(yùn)行周期[2]。

3 運(yùn)行與維護(hù)

通過強(qiáng)化質(zhì)量效益意識，加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)管理，細(xì)化運(yùn)行和維護(hù)措施，可有效延長裂解爐的運(yùn)行周期。

3.1 全面加強(qiáng)監(jiān)控手段

定期測量風(fēng)機(jī)振動，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免裂解爐緊急停爐，從而防止?fàn)t管大面積堵塞的事件發(fā)生。同時(shí)，定期監(jiān)測并記錄輻射室爐管溫度變化情況，定期對裂解爐對流段吹灰，提高對流段換熱效率，降低排煙溫度。對煙氣溫度、φ(氧)、φ(CO)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)檢測情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，防止燃料過氧燃燒或者燃燒不充分，造成能源浪費(fèi)。

3.2 積極恢復(fù)空氣預(yù)熱器

利用洗滌水余熱加熱助燃空氣，從而降低燃料消耗；對損壞的空氣預(yù)熱器進(jìn)行更換，確保設(shè)備好用。同時(shí)，加強(qiáng)工藝與儀表溝通，及時(shí)解決部分裂解爐出口溫度偏差大的問題，使出口溫度控制更加穩(wěn)定，減少了爐溫波動對裂解爐管的影響，延長了裂解爐運(yùn)行周期。

3.3 投用先進(jìn)控制技術(shù)

投用裂解爐先進(jìn)控制技術(shù)，使裂解爐出口溫度溫度偏差由原來的±5 ℃減小到±3 ℃，減少了爐溫波動對裂解爐管的影響，延長了裂解爐運(yùn)行周期。

3.4 優(yōu)化投油順序

裂解爐廢熱鍋爐清理后，先投用石腦油，運(yùn)行若干天，待廢熱鍋爐表面初步結(jié)焦后，再切換重油，延長了廢熱鍋爐運(yùn)行周期。

3.5 更換輻射室爐管

對已運(yùn)行到末期的裂解爐輻射室爐管進(jìn)行整體更換，消除因爐管滲碳嚴(yán)重引起的泄漏問題，保證裂解爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.6 提高清洗效果

對裂解爐空氣預(yù)熱器定期清洗，進(jìn)一步提高清洗效果，盡量發(fā)揮空氣預(yù)熱器作用，進(jìn)一步利用工藝水的廢熱節(jié)約燃料。

3.7 調(diào)整排污量

根據(jù)爐水水質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整裂解爐連排角閥的開度，減少裂解爐的排污量。

4 保證熱效率

4.1 嚴(yán)控φ(氧)

煙氣φ(氧)嚴(yán)格控制在2%～3%。調(diào)整時(shí)要綜合考慮負(fù)壓、現(xiàn)場風(fēng)門、火嘴燃燒狀態(tài)，嚴(yán)禁單純追求φ(氧)指標(biāo)而忽視燃燒狀態(tài)。

4.2 降低排煙溫度

1#～6#裂解爐保證每周吹灰1次，7#～10#爐保證每半年人工吹灰1次，降低排煙溫度，并記錄吹灰前后的指標(biāo)變化，力求實(shí)效性。檢查火嘴燃燒狀態(tài)，保證爐膛明亮不渾濁，避免火嘴火焰過長、過大、冒煙，嚴(yán)禁舔爐管，從根本上降低煙氣中灰分來源，防止對流段積灰。

4.3 細(xì)化檢修

詳細(xì)安排停爐檢修、檢查過程。每次停爐檢修前，召開檢修專題會，制定詳細(xì)的檢修計(jì)劃，并落實(shí)到具體責(zé)任人；停爐檢修過程中，派專業(yè)人員進(jìn)爐膛內(nèi)，檢查油、氣燒嘴、吹灰器、對流段煙氣擋板、管束積灰、爐內(nèi)耐火材料完好等情況；選用優(yōu)質(zhì)的檢修材料和高素質(zhì)的檢維修隊(duì)伍，保證全過程受控，防止“返工”現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 加強(qiáng)控制

及時(shí)跟蹤氣體原料、加氫尾油、石腦油硫含量變化，控制硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(80～150)×10-6，延緩爐管結(jié)焦速度。嚴(yán)格控制單側(cè)爐出口各組溫度間的偏差，控制在10 ℃以內(nèi)，消除結(jié)焦速度不均問題。選擇適宜的裂解深度，根據(jù)裂解爐不同運(yùn)行時(shí)段，調(diào)整爐出口控制溫度及稀釋比。

4.5 優(yōu)化燒焦

優(yōu)化裂解爐運(yùn)行模式，燒焦后新投用的裂解爐，力爭先投用石腦油原料，10～15 d后改投重油，轉(zhuǎn)移結(jié)焦部位，實(shí)現(xiàn)裂解爐運(yùn)行周期延長的目的。優(yōu)化燒焦方案，對結(jié)焦不嚴(yán)重的，實(shí)行24小時(shí)快速燒焦，減少燃料消耗。

5 結(jié) 論

裂解爐是乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響整套裝置的經(jīng)濟(jì)效益。裂解爐的原料優(yōu)化、工藝調(diào)優(yōu)、運(yùn)行和維護(hù)十分關(guān)鍵。生產(chǎn)中保證裂解爐穩(wěn)定運(yùn)行后，采取系列降低能耗措施，逐步實(shí)施先進(jìn)技術(shù)對裂解爐進(jìn)行改造，提高裂解爐熱效率，方能使裂解爐能耗顯著下降，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量效益最大化。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王松漢．乙烯裝置技術(shù)與運(yùn)行[M]．北京：中國石化出版社，2009：10-20．

[2] 石俊學(xué)．乙烯裝置4年1修運(yùn)行及檢修效果分析[J]．乙烯工業(yè)，2013,25(3)：65-68．