摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，石化产业逐渐在国民经济中占据着重要的地位。乙烯作为石油化工产业的核心，乙烯的产量成为衡量一个国的工业发展水平的重要指标之一。因此，如何提高乙烯的产率以及降低生产的成本是石油工业发展的重点方向之一。文章针对工业乙烯的装置采用裂解原料轻质化进行技术改造及分析，以保障乙烯装置的高效稳定的运行。
关键词：原料轻质化；乙烯装置；高效；裂解；石油工业
引言
近年来，由于装置原料不断轻质化，该装置气体裂解炉进料的轻烃汽化能力、裂解炉的适应性、急冷系统的热量平衡、压缩系统及深冷分离系统通过了一系列的技术改造和工艺优化操作，使装置可以满足原料轻质化的生产要求，乙烯收率、高附收率创造了历史新高。
1乙烯裂解原料结构前后对比
以齐鲁乙烯为例，齐鲁乙烯装置的裂解原料品种繁多，其中含有炼厂轻烃、炼厂富乙烷气、青岛炼化液化气、外购丙烷、富烷烃气、混合丁烷等多种来源的气体原料，通过SPYRO软件模拟产品分布结合经济效益测算，该装置逐渐放弃了富烷烃气、混合丁烷等外购原料，转而增投乙烷、炼厂轻烃等优质的轻烃裂解原料。自2014年以来，齐鲁乙烯装置的裂解原料总体趋于轻质化，轻烃的投入比例由2014年的14.96%提升至2015年的19%以上，并在2017年2月，轻烃投入比例达到最高值24.07%。2017年主要是对齐鲁乙烯装置进行增投轻烃的试验标定，本文相关的探讨与研究多在此基础上进行的，2018年的轻烃投入则回归到一个相对适宜齐鲁乙烯装置运行的比例（气体原料占比20%）。
2裂解轻质化原料存在的问题
在裂解原料轻质化的技术带来了多方面的好处的同时，也引发了许许多多的问题。主要有以下几点问题，首先，随着裂解原材料中的轻油比例的增加，伴随着裂解的轻质化的气体的成分和比例的增多。这就会对裂解气体的压缩机造成巨大的损耗，会造成压缩机的局部压力过大，容易导致分离系统的操作故障，引发生产安全事故。其次，由于轻质化的气体的增加，实际工作中的压缩与分离的原料气体量便会增多，原料中裂解之后氢气和甲烷占有较高的含量，这就会使在分馏分离的过程中对冷剂的使用量就会增加，加大了生产的成本。并且也必须添加冷剂的蒸汽量，从而影响设备的寿命。此外，为了能够使裂解的原料的存储和利用能够达到平衡，就需要不断地匹配不同种类的裂解炉。运行过程中，频繁的切换裂解炉容易导致TLE的结焦，这样就会影响运转的周期，需要加大工作量对裂解炉的结焦进行清洁处理，这样就会影响的设备的正常运转，给裂解炉增大了工作的负荷量。个别的TLE的结焦特别严重，就需要对裂解炉进行隔离进行低温调控处理，这样就会引发碳三和碳四的含量增加，影响后续工艺的运行。受原材料轻质化的影响，就会导致丁二烯含量的增高，会导致乙烷与丙烷的蒸馏塔易结垢，就需要定期的进行清流，既浪费了工艺成本，也消耗了装置的寿命。
3裂解原料轻质化在乙烯装置上的应用
3.1节约蒸汽用量
回收蒸汽凝液余热对蒸汽凝液系统进行改造，拆除了空冷器，使原来需要经过空冷器冷却后送出的蒸汽凝液，不经过空冷器，利用板式换热器回收余热后送出装置，不但节约了电能，而且避免了空冷器在冬季生产中发生冻堵。改造前用于加热过盐水的低压蒸汽需要约48t/h，改造后，利用装置内蒸汽凝液通过板式换热器把脱盐水由40℃升温至60℃以上，脱氧槽低压蒸汽量相应减至34t/h，低压蒸汽用量减少14t/h。增加稀释蒸汽发生量通过分步将稀释蒸汽压力由0．70MPa降低为0．65MPa，在保证裂解炉安稳操作前提下，稀释蒸汽发生量可增加4t/h，相应减少中压蒸汽消耗4t/h。
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3.2裂解轻质化原料的改造应用
由于乙烯装置裂解的原材料收购紧张，且原材料的成分复杂，在裂解的过程中产生了大量的硫、甲醇等杂质，这些杂质影响了双烯的收率和质量。为了能够节省乙烯生产过程中的成本，降低生产中的损耗，提高装置的产率。对装置进行了以下的改造，在加氢的尾油出中添加聚结器和过滤器，这样能够可以加入石脑油与轻柴油的使用，解除了常压下呼吸阀所存在的安全隐患。把加氢的尾油管整体全部更换为正压罐，对液化气罐也进行改造，减少低分子的不饱和烃进料过程中的压强。添加轻烃的闪蒸技术，有序地将不同组成轻烃的分段裂解。对界区的原料的管线也进行调整，将合成原料轻质化、添加新的罐区的轻烃裂解线、丙烯线和油田液化气线。统一规划分区域储存和裂解区域，增加新的罐区拔头油线。以上是针对乙烯装置进行局部的改造。
3.3裂解轻质化原料后的效果
经过上述的工艺的改进后，实践证明轻质化的原材料从原来的7.82%提升到了现在42.6%，并且增加了原料的输送的通道，原材料组成的品质和质量，也明显变优和变轻，且在轻质化原料的改造之后，乙烯装置的双烯产率有了极大地提高和生产过程中的损耗也明显的减少了，并且精馏了原料的成分大大降低了有毒物质的产出量。
3.4优化分离系统操作
乙烯装置原料轻组分增加以后，整个分离系统负荷增加明显，尤其是C3组分的增多，导致丙烯塔负荷明显增加，丙烯精馏塔操作难度加大，为了保证塔顶丙烯产品质量，减少塔釜丙烯损失，根据负荷变化情况适时调整回流比，调整塔顶、塔釜采出量，保证塔顶丙烯质量受控。另外，为了解决塔釜重组分在塔釜再沸器长期累积后影响塔釜温度的问题，在塔釜再沸器的最低点新增1条排重烃线，从而保证能塔釜加热，将塔釜丙烯损失及重组分累积量控制在较低水平，保证了系统稳定运行。
3.5减少蒸汽的使用量
我们可以通过将蒸汽的热量进行回收再利用。来提高蒸汽的使用效率，对原有的蒸汽冷凝管来进行重新加工处理，将制冷器拆掉，使原来的工艺流程减少空冷凝器制冷成水溶液的过程，利用板式装置回收剩余的热量，并把余热排放出设备外，这样可以节约了成本，也保障了空冷凝器不会再冬季低温的条件下发生冻结，在改造前加热的盐水需要蒸汽压为48T/h，在改造之后通过板式换热器将盐水从原来的40°C升温至60°C以上，此时需要的蒸汽压为34T/h。另一方面，可以来通过稀释蒸汽的含量来减少蒸汽的发生量，经过测量可以得知，在稀释蒸汽压之前压强为0.7MPa，经过稀释之后，压强减少了0.5MPa。为了能够保证裂解炉的安全和有序的进行，使用稀释蒸汽压最大可以减少蒸汽的损耗4.5T/h。最后，也可以利用蒸汽压的监测系统，最大效率的分级利用蒸汽，节约了生产工艺的成本。
结束语
综上所述，随着乙烯工业的发展，提高乙烯原料轻质化率将是未来乙烯装置一个发展趋势，随着原料轻质化的不断推进，装置各项技术经济指标也将会逐年提升。通过采用节约蒸汽用量、优化压缩系统操作、优化分离系统操作等措施，解决了装置原料轻质化所引起装置稀释蒸汽的发生量减少，分离系统各精馏塔负荷增加等问题，保证了装置平稳运行。
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论文作者:贾鹏
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/20
标签：蒸汽论文; 乙烯论文; 装置论文; 原料论文; 轻质论文; 丙烯论文; 系统论文; 《基层建设》2020年第1期论文;