乙烯装置蒸汽系统运行分析及调整

乙烯装置蒸汽系统运行分析及调整

刘强

大庆石化公司 乙烯一部 黑龙江 大庆 163714

摘要：本文以某60万吨/年乙烯装置运行状况为例，分析其蒸汽系统存在的问题与优化调整方向，对于乙烯装置的节能降耗、平稳运行提供了可参考的实际经验。

关键词 乙烯装置；蒸汽优化；提效优化

一、引言

乙烯装置是石油化工行业中的核心设备之一，其运行效率直接影响到企业的生产效益和能源消耗。蒸汽系统作为乙烯装置的重要组成部分，对其进行优化对于提高装置的整体性能具有重要意义。本文以某60万吨/年乙烯装置为例，深入探讨乙烯装置蒸汽系统的存在的问题及优化策略，以期为企业实现节能减排和可持续发展提供参考。

二、 60万吨/年乙烯装置蒸汽系统简介

60万吨/年乙烯装置设计共有五个压力等级的蒸汽管网，分别为10.5Mpa、3.8Mpa、1.9Mpa、1.4Mpa、0.35Mpa，通过各级蒸汽总管上压力调节器的控制与机组抽汽的调整，使装置蒸汽的产生与消耗达到平衡。各等级蒸汽之间共设置五台蒸汽减温减压器（EZ-3701、EZ-3702、EZ-3703、EZ-3704、EZ-3705），作为开车和事故工况的备用。

三、运行情况与设计对比

（1）能耗设计情况对比

60万吨/年乙烯装置主要设计的工况有4种，对应着各种原料吃配量的不同，而且差别很大，分别以3A工况和2B工况作为基础工况，核算产量消耗与装置能耗。

外引蒸汽情况：2021年60万吨/年乙烯装置全年外引蒸汽总量为106.9万吨，其中10.0MPa蒸汽17.1万吨，4.0MPa蒸汽89.8万吨，乙烯产量75.21万吨。

四、问题分析与调整方向

通过能耗数据的对比与实际运行情况的分析，找到偏差点，通过这些偏差进一步分析蒸汽系统存在的问题。

（1）各等级蒸汽减温减压器存在开度

60万吨/年乙烯装置设计节能专篇中共有13种平衡工况，除去机组停车和蒸汽管网热备共4种非正常工况外，另外9种运行工况，设计上减温减压器均无开度，对于一套乙烯装置来说，少外引、多外送、无放空、保证各级减温器关闭，是其蒸汽管网高效运行的标志。

（2）裂解炉稀释比高，稀释蒸汽消耗量大

按照280t/h新鲜进料计算，稀释比提高0.1，每小时增加蒸汽消耗280×0.1=28t。如果稀释蒸汽发生量不足，28t蒸汽将全部由MS外补或消耗MS辅助发生，极大增加了乙烯装置蒸汽消耗量。因此严格控制裂解炉稀释比在设计指标内是减少蒸汽消耗的一项有效手段。

（3）疏水器失效泄漏造成蒸汽损失

随着装置运行周期的延长，凝液系统弯头管件的冲刷泄漏情况愈加频繁，凝液罐顶乏汽量逐年增大，判断现场疏水器存在大量泄漏，通过疏水器检测确认存在疏水器失效泄漏情况共计14台。通过其他乙烯装置的蒸汽优化经验交流来看，其通过更换11台不同程度泄漏失效的疏水器，共计节约蒸汽高压蒸汽约4.6t/h，降低能耗约14.48kgoe/t。因此对于蒸汽疏水器的定期检测与维修更换能够显著降低蒸汽消耗。[1]

疏水器的泄漏量可以通过关联公式计算：

     ΔG=4d2P

ΔG为泄漏量 kg/h，d为疏水器内部最小孔的直径mm，P为蒸汽的绝对压力Mpa。

以1台内部最小口径达到DN20的1.4Mpa疏水器完全失效计算，泄漏量ΔG=4×21.3×21.3×1.5÷1000≈2.72t/h，按照内部蒸汽1.4Mpa等级价格130.94元/吨计算，

每小时损失成本B=130.94×2.72=356.2元，

全年损失成本ΔB=356.2×8760=312.03万元。

（4）阀门内漏造成的损失

主要集中在裂解炉，分为两个方面，一个放空阀门内漏的蒸汽损失，第二是排放阀门内漏造成的热量损失。

裂解炉S100放空阀门的内漏量，通过24h平均产汽量上水量及排放量的差值进行计算，以EF-3170裂解炉为例，24h平均上水量72.98t/h，产汽量71.36t/h，连排量0.29t/h。

计算可得蒸汽损失为：

72.98-71.36-0.29=1.33t/h

全天蒸汽损失为：

1.33×24=31.92t。按照内部蒸汽10.0Mpa等级164.49元/吨计算

每小时损失B=164.49×1.33=218.77元。按照裂解炉运行周期60天，约5.5个周期/年计算

每年损失ΔB=218.77×24×60*5.5=173.27万元

排放阀门内漏方面，间连排漏量进入凝液闪蒸罐，无量表统计，通过热量平衡计算，按照10.0Mpa水焓值 1408Kj/Kg ，10.0Mpa饱和蒸汽焓值2724.4 Kj/Kg ，当出现排放阀内漏时，每损失1吨汽包水，降低裂解炉产汽量1×1408÷2724.4=0.52t/h。

按照单台裂解炉60天运行周期计算：

损失蒸汽为0.52×24×60=748.8吨

按照内部蒸汽10.0Mpa等级164.49元/吨计算：

每损失1t汽包水，一个周期就要损失成本ΔB=164.49×748.8=12.3万元。

因此通过裂解炉水汽平衡的计算与日常监测裂解炉超高压蒸汽放空蒸汽量变化，及时对蒸汽放空与汽包排放阀门的检修、更换将直接影响着乙烯装置的蒸汽损失。

（5）裂解炉（重质炉）产汽低于设计值

重质炉废锅结焦是影响裂解炉产汽比的主要原因，2013年扬子石化对重质炉采取了机械清焦效果明显，而60万吨/年乙烯装置在2016年之前重质炉产汽比不足0.9，甚至多次因为单根SLE结焦缩颈，造成绝压比上涨、炉管堵塞影响运行周期。定期的SLE清理效果明显，清理后一个周期内产汽比能够提升0.1以上。[2]

目前60万吨/年乙烯装置也是坚持对重质炉SLE进行一年两清，始终保持裂解炉产汽比能够达到相对较高的水平。

（6）稀释蒸汽发生量低于设计值

60万吨/年乙烯装置6台稀释蒸汽发生器设计发生能力94.32t，加热侧急冷油换热温差为15℃，目前为13℃，通过热量平衡估算温差下降对于产汽能力的影响。

195℃急冷油比热容0.5062kcal/kg-℃，循环量为7146.1t/h，按照2℃温差计算：

急冷油焓值K=7146.1×0.5062×2×4.18=30241090Kj，按0.6Mpa饱和蒸汽焓值2756.4kj/kg计，可得换热温差下降2℃，稀释蒸汽产量降低：

30241090÷2756.4÷1000=10.97t/h

通过定期对换热器进行排放，保证排放线畅通，减少聚合物积存，稀释蒸汽发生器管束的定期更新与化学清洗等手段，能够有效提高稀释蒸汽发生量，降低装置蒸汽消耗。

（7）机组抽汽量不足

结合蒸汽管网现状，S19-S14减温减压器开度较大的情况来看，在可控范围内直接增加EC-3301机组抽汽，是合理化蒸汽使用的有效调整手段。

五、结语

通过对乙烯装置蒸汽系统的优化和调整措施，可以有效提高装置的能效和降低运行成本。在实际操作中，需要结合具体装置的特点和实际情况进行合理优化，以达到最佳的运行效果。

[1]于明欣，朱卫东《化工企业蒸汽疏水器的节能改造优化研究》大连西太 节能杂志2016（12）19

[2]于承轩 《扬子乙烯蒸汽系统运行的分析与优化》 扬子石化 石油化工设计2016.33（1）43~47