四川石化公司燃料氣管網(wǎng)現(xiàn)狀研究

肖揚(yáng)（中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都611930）

四川石化燃料氣系統(tǒng)由北京SEI、北京寰球、四川萬(wàn)達(dá)設(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)。煉油區(qū)火炬氣排放系統(tǒng)由高壓火炬氣、低壓火炬氣兩套系統(tǒng)組成?；^(qū)火炬氣排放系統(tǒng)由乙烯火炬及乙烯下游裝置火炬兩套火炬氣排放系統(tǒng)組成。目前煉油區(qū)和化工區(qū)都不同程度存在各類問(wèn)題，通過(guò)本文技術(shù)優(yōu)化措施成功解決問(wèn)題。

1 四川石化公司煉油區(qū)燃料氣系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題如下：

1.1 回收火炬氣螺桿壓縮機(jī)采用循環(huán)旁路方式調(diào)節(jié)流量，電耗高

螺桿壓縮機(jī)在回收火炬氣量小于壓縮機(jī)能力時(shí)，采用循環(huán)旁路的方式，壓縮機(jī)出口火炬氣循環(huán)回入口減少實(shí)際回收火炬氣量。循環(huán)火炬氣做無(wú)用功，電耗較高。

1.2 火炬頭長(zhǎng)明燈未設(shè)置自動(dòng)打火功能，存在安全風(fēng)險(xiǎn)

煉油火炬頭長(zhǎng)明燈原設(shè)計(jì)為四個(gè)長(zhǎng)明燈，為降低能耗，現(xiàn)在只點(diǎn)燃了對(duì)角設(shè)置的兩個(gè)長(zhǎng)明燈。但長(zhǎng)明燈未設(shè)置與火炬氣排放（包括流量、壓力、溫度等）相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)打火功能，熄滅長(zhǎng)明燈降低了安全系數(shù)，增大了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 四川石化公司化工區(qū)燃料氣系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題如下

2.1 回收火炬氣液環(huán)壓縮機(jī)出口分液罐結(jié)構(gòu)不合理，降低了回收量

化工區(qū)不僅有乙烯裝置，還有汽油加氫、丁二烯、MTBE、1-丁烯、順丁橡膠、乙二醇、丁辛醇等裝置，排放的火炬氣中含有液化氣、碳五等重組分。目前回收火炬氣液環(huán)壓縮機(jī)流程示意圖見(jiàn)圖22。壓縮機(jī)出口分液罐為汽液兩相分液罐，工作液（水）的液面上漂浮著凝縮油，油相不斷積累，使得工作液水中挾帶的凝縮油越來(lái)越多。凝縮油循環(huán)至液環(huán)壓縮機(jī)入口，降低了壓縮機(jī)回收氣體量，隨著凝縮油大量抽入循環(huán)工作液中，最終會(huì)造成壓縮機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。由于出口罐沒(méi)有考慮油層問(wèn)題，未設(shè)置排油口，此時(shí)只能停機(jī)，排盡工作液進(jìn)行工作液完全更換；同時(shí)，由于沒(méi)有備用壓縮機(jī)，當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，火炬氣只能排火炬燃燒，造成能源浪費(fèi)。另外，出口分液罐的現(xiàn)場(chǎng)液面計(jì)為磁浮子液面計(jì)，僅適用于觀測(cè)氣液兩相液面，無(wú)法觀測(cè)氣油水三相液界面，即無(wú)法準(zhǔn)確觀測(cè)油層。同時(shí)，分液罐內(nèi)豎向設(shè)置的格柵網(wǎng)，氣相部分有破沫、減少液滴挾帶的作用，液相部分沒(méi)什么作用，還會(huì)粘附固體，造成兩側(cè)液位高度不同影響操作。

2.2 液環(huán)壓縮機(jī)回收量不足，火炬持續(xù)燃燒

化工區(qū)兩條火炬線各有1個(gè)火炬頭，各設(shè)置1臺(tái)2000Nm3/h液環(huán)壓縮機(jī)單獨(dú)回收各自系統(tǒng)的火炬氣，未設(shè)置氣柜，壓縮機(jī)無(wú)備機(jī)。雖然兩條火炬線有連通線，但因管理問(wèn)題要求關(guān)閉?；^(qū)生產(chǎn)負(fù)荷高，火炬氣量較大，罐區(qū)的壓力容器檢測(cè)連續(xù)進(jìn)行，間歇排放可燃?xì)猓瑢?shí)際排放的火炬氣量波動(dòng)較大。目前乙烯火炬頭持續(xù)燃燒，乙烯火炬線回收能力不足。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火炬頭的燃燒情況來(lái)看，排放燃燒的火炬氣量約有500Nm3/h 以上，造成了能源的浪費(fèi)。根據(jù)乙烯火炬氣的平均組成（見(jiàn)表1計(jì)算，燃燒氣熱值為5099kcal/Nm3，按排放量500Nm3/h測(cè)算，損失的能耗為2550kgoe/h，以天然氣熱值8500kcal/Nm3為基準(zhǔn)計(jì)算，這部分損失的熱量折合天然氣氣量為300Nm3/h。

表1 化工區(qū)乙烯火炬氣組成平均值

3 四川石化公司燃料氣系統(tǒng)優(yōu)化研究

重點(diǎn)圍繞煉油區(qū)回收火炬氣工藝流程優(yōu)化、螺桿壓縮機(jī)增上永磁調(diào)速、火炬長(zhǎng)明燈增上自動(dòng)打火設(shè)施、氣柜出入口管線設(shè)置優(yōu)化、燃料氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、燃料氣中氫氣回收、以及化工區(qū)回收火炬氣液環(huán)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高火炬氣回收能力進(jìn)而熄滅火炬等方面開(kāi)展節(jié)能優(yōu)化工作。

3.1 煉油區(qū)燃料氣系統(tǒng)優(yōu)化

①回收火炬氣液環(huán)壓縮機(jī)出口分液罐改造螺桿壓縮機(jī)增上永磁調(diào)速

針對(duì)前文提到回收火炬氣螺桿壓縮機(jī)電耗高的問(wèn)題，考慮壓縮機(jī)使用高壓電，若增上高壓變頻調(diào)整器投資較大，因此建議新上一臺(tái)永磁調(diào)速設(shè)備，降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，依據(jù)實(shí)際需要降低火炬氣回收量，從而降低電耗。為保持螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械運(yùn)行效率，轉(zhuǎn)速不能低于額定轉(zhuǎn)速的60%。螺桿壓縮機(jī)電機(jī)功率280kW，軸功率240kW?？晒?jié)電30%～40%，每小時(shí)可節(jié)電72kW·h，按全年運(yùn)行8400h、電價(jià)格0.2元/kw·h測(cè)算，則年節(jié)能量200tce/a、經(jīng)濟(jì)效益12×104元/a。

②火炬長(zhǎng)明燈增上自動(dòng)打火設(shè)施

針對(duì)前文提到熄滅的火炬長(zhǎng)明燈存在安全隱患，建議將熄滅的兩個(gè)長(zhǎng)明燈增上與火炬氣排放相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)打火設(shè)施，并制定定期檢查、驗(yàn)證制度（每周檢查一次），保證在火炬氣大量排放時(shí)，自動(dòng)打火點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈從而燃燒掉排放的火炬氣，降低能耗的同時(shí)，保證安全生產(chǎn)。慶陽(yáng)石化已做到了設(shè)置自動(dòng)打火措施，長(zhǎng)明燈目前全部熄滅。

3.2 化工區(qū)燃料氣系統(tǒng)優(yōu)化

針對(duì)前文提到液環(huán)壓縮機(jī)出口分液罐等存在的問(wèn)題，建議：在液環(huán)壓縮機(jī)出口分液罐內(nèi)設(shè)置隔板，改成三相分液罐，以便將水相和油相很好地分離，同時(shí)拆除分液罐內(nèi)豎向設(shè)置的液相部分格柵網(wǎng)并更換液位計(jì)，相關(guān)流程見(jiàn)圖44?？梢钥吹剑何挥?jì)11的上限口與隔板的高度一致，下限口在水油界面之下，可用于檢測(cè)油氣水室5內(nèi)的水油界面高度。相關(guān)研究成果已在慶陽(yáng)石化成功應(yīng)用。

②提高火炬氣回收能力，熄滅火炬

針對(duì)前文提到乙烯火炬頭持續(xù)燃燒等問(wèn)題，建議：

1）由于化工下游火炬線回收能力略有過(guò)剩，因此建議打開(kāi)化工區(qū)兩條火炬線聯(lián)通線，兩條火炬線聯(lián)合回收，增強(qiáng)壓縮機(jī)的備用性能和利用率，需要時(shí)再關(guān)閉聯(lián)通線。

2）罐區(qū)設(shè)置檢修排放可燃?xì)鈱Ｓ镁€至煉油區(qū)火炬，充分發(fā)揮煉油區(qū)2×104m3氣柜的緩沖作用和煉油區(qū)螺桿壓縮機(jī)（煉油區(qū)1800Nm3/h 壓縮機(jī)兩臺(tái)，3600Nm3/h 壓縮機(jī)一臺(tái)，合計(jì)共7200Nm3/h）的回收能力。

3）化工區(qū)新上兩臺(tái)1800Nm3/h 螺桿壓縮機(jī)，一臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)置變頻器調(diào)節(jié)回收氣體量，與現(xiàn)有的兩臺(tái)2000Nm3/h 液環(huán)壓縮機(jī)配合使用，以適應(yīng)各種負(fù)荷工況。液環(huán)壓縮機(jī)無(wú)法使用變頻器，只能依靠循環(huán)調(diào)節(jié)流量。回收相同的氣體量，液環(huán)壓縮機(jī)耗電量大于螺桿壓縮機(jī)。液環(huán)壓縮機(jī)對(duì)氫氣含量比螺桿壓縮機(jī)敏感。因此，建議平時(shí)運(yùn)行螺桿壓縮機(jī)，液環(huán)壓縮機(jī)備用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章各種優(yōu)化技術(shù)，四川石化公司節(jié)能降耗效果顯著，煉油區(qū)：a）補(bǔ)充天然氣能耗增加2835KgEO/tH2；b）PSA裝置運(yùn)行能耗為36230.87MJ/tH2，折算865KgEO/tH2；c）減少制氫裝置能耗為1100KgEO/tH2；d）制氫裝置少產(chǎn)氫氣1.461t/h，約減少天然氣（原料）使用量3.9t/h，節(jié)約的天然氣折合能耗3176KgEO/tH2，減少的天然氣可補(bǔ)充到燃料氣管網(wǎng)，綜上，煉油區(qū)累計(jì)節(jié)能量576KgEO/tH2，按原油處理量1190t/h 測(cè)算，累計(jì)降低煉油綜合能耗0.7KgEO/t。另外，燃料氣中氫氣量減少，有利于穩(wěn)定加熱爐操作，提高加熱爐效率，降低燃料消耗?；^(qū)：通過(guò)乙烯火炬氣回收后，回收的熱量相當(dāng)于節(jié)約天然氣量300Nm3/h，按天然氣價(jià)格1.77元/m3，全年運(yùn)行8400h測(cè)算，年節(jié)能量3060tce/a、回收火炬氣節(jié)約天然氣年效益445×104元/a。