摘要：该文章介绍了某煤化工聚乙烯装置尾气回收系统改造后性能分析情况，首先对聚乙烯装置及聚乙烯装置尾气处理情况进行了简单描述，详细叙述了聚乙烯装置在生产DFDA-7042牌号时尾气回收项目性能考核的目的及范围、考核的方法、考核的内容和结果，同时对聚乙烯尾气回收项目产生的效益进行了全面具体的分析，为同类型装置是否进行相应方面的改造提供了依据。
关键词：煤化工 聚乙烯 尾气回收 性能 效益
随着煤化工行业近些年迅猛的发展及石油价格不稳定等因素，公司节能降耗工作就显得尤为重要，如何减少物料损失，回收有效气体，针对这一问题我公司2018年采取技术改造，新增一套聚乙烯尾气回收系统，尾气回收改造项目主要是进一步提高共聚单体的回收率，同时也提高了乙烯和氮气的回收利用，达到了降低装置物耗，减少环境污染的目的。也为公司MTO装置单耗降低提供保障。
一、聚乙烯装置生产尾气回收工艺简介
某公司聚乙烯装置采用Univation 公司成熟的UNIPOL PE 工艺，此工艺中粉料树脂从反应器排出的同时夹带大量未反应的烃类气体进入产品脱气仓，在氮气吹扫下绝大部分烃类气体脱附出来与吹扫氮气、输送气一起进入尾气回收系统。尾气回收系统采用压缩冷凝流程，回收液体返回反应系统。原设计仅能回收大部分的 C4 以上组分，乙烯的回收率很低（一般在 20%以下），且氮气不循环使用。排放到火炬的气体中含有未冷凝的烃类，造成了物料的浪费。
尾气回收改造项目主要是进一步提高共聚单体的回收率，同时也提高了乙烯和氮气的回收利用，以达到降低装置物耗，减少环境污染的目的。聚乙烯尾气回收尾气回收项目的原料气来自高压集液器（C-5210）的放火炬尾气。原排放气首先经过排气缓冲罐( C-5250)缓冲稳压后进入到排放气回收系统，排放气进入膜分离回收撬块(SK-I)。经过一级膜分离器后，气体被分成两股物流：一股为低压的富集烃类的渗透气物流；另一股为高压非渗透气更适合深冷的工艺要求。非渗透气先进入二级膜分离器(H2膜分离器(M-5253A/B)，经过二级膜分离器后，气体被分成两股物流：一股为低压的富含氢气的渗透气物流，排放到火炬；另一股非渗透气物流为贫氢物流，进入到透平膨胀深冷撬块( SK-II)。经过透平分离后分成两股物流：一股为氮气进入压缩机回到脱气仓，另一股为乙烯回到MTO。
二、尾气回收装置性能考核分析
1、考核目的及范围
聚乙烯装置尾气回收改造项目于2018年7月底试车，截止目前整套膜分离系统和透平机运行平稳、可靠。本次性能考核期间聚乙烯装置平均负荷为115％。考核包括两部分内容，一是膜分离系统运行情况和工艺性能保证值和氮气回收压缩机运行情况和回收氮气投用效果，二是投用后经济效益测算。
2、性能考核条件
聚乙烯装置选在生产牌号DFDA-7042平稳时进行性能考核，装置将要保证考核期间工艺状态稳定，设备运行正常。考核时间72小时，如在72小时考核过程中，出现故障或受外界条件影响而使考核中断，需重新确定新的考核起始时间，进行第二轮的72小时考核直至结束。
3、性能考核内容
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3.1工艺操作条件分析
从记录数据看，尾气回收改造系统各级膜进气压力、排气压力、进气流量、排气流量、膨胀机转速、冷箱温度、氮气压缩机进排气压力、电流参数均处于工艺指标范围内。
表2组分分析数据记录
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3.2数据核算：经过详细数据汇总计算后，得出以下数据表。
表4二级膜排火炬气FIQ5253-3为42Nm3/h时数据表。
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表5氮压机出口排火炬气FIQ5263-4为70Nm3/h时数据表。
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3.3各物质回收率计算
3.3.1 C2=回收率计算方法：
C2=回收率=1-(FIQ5253-3*C2=组分含量+FIQ5263-4*C2=组分含量)/(FIQ5252-1*C2=组分含量)
C2=回收率=（1-(（0.12+1.45）+（0.08+0.46）)/（8.49+30.48）)）*100%=95%
3.3.2 总烃回收率计算方法：
回收率=1-(FIQ5253-3*总烃组分含量+FIQ5263-4*总烃组分含量)/(FIQ5252-1*总烃组分含量)
总烃回收率=（1-((0.12+1.45+1.07+0.31)+(0.08+0.46+0.11+0.02)/(5.52+24.32+8.15+6.95))）*100%=99%
3.3.3 N2回收率计算方法：
回收率=1-(FIQ5253-3*氮气组分含量+FIQ5263-4*氮气组分含量)/(FIQ5252-1*氮气组分含量)
N2回收率=（1-(31.08+85.62)/590.77）*100%=81%
3.3.4 氮气纯度测量：
氮压机出口氮气分析=（98.9%+97.39%+97.28%）/3=97.85%
3.4 实际进膜原料气组分与设计进膜原料气组分条件对比
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从上表可以看出，实际原料气进气量是设计原料气进料量的105.12%。C4=和C5=组分质量高，是由于装置回收制冷系统存在冷却能力不足问题，导致原料气温度偏高，大部分C4=和C5=组分未能在回收系统冷凝，导致原料气中重组分含量高于设计值。
原料气实际进料量与设计进料量偏差比是5.12%。上述数据经过修正计算后，C2=回收率为90.13%，总烃回收率为93.93%，N2回收率为76.85%，氮压机出口氮气纯度分析是实测值，以实际分析值为准。
3.5 性能考核数据与性能保证值对比
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三、尾气回收改造项目效益测算
1、经济效益情况
以在本次生产DFDA-7042工况下，即尾气进膜量为606Nm3/h(即796.87kg/h)时,C2=回收量为36.88kg/h，C4=回收量为86.49kg/h,C5=回收量为43.37kg/h,N2回收量507.68kg/h。全年如以生产DFDA-7042计，直接经济效益如下：
C2=回收量=36.88kg/h*8000h=295t
C4=回收量=86.49kg/h*8000h=691.9t
C5=回收量=43.37kg/h*8000h=346.9t
N2回收量=507.68kg/h*8000h=4061t
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能源消耗费用如下：
氮气消耗费=8000*100*0.26=20.8万元；高压氮气消耗费=8000*100*0.3=23万元；电消耗费=8000*75*0.53=31.8万元；仪表风消耗费=8000*20*0.13=2.08万元；蒸汽消耗费=8000*60*10=80万元；能源消耗费=20.8+23+31.8+2.08+80=157.68万元
以在本次生产DFDA-7042工况下，回收氮气实际利用量为200kg/h，全年回收氮气利用量估计是1600t。尾气回收经济效益=295t*7000元/t+691.9t*10000元/t+346.9t*7000元/t+1600t*320元/t=1192.35万元。项目年可产生效益=1192.35万元-157.68万元=1034.67万元
2、安全环保及社会效益情况
全年如以生产DFDA-7042计算，每年将减少物料排火炬损失达6400t。
四、结束语
尾气回收改造项目的顺利投用，可高效回收利用原设计排放的烃类物料，降低企业运行成本，提升企业效益；并有效解决排放气放火炬难题，将使聚乙烯装置更节能环保，成为环境友好型聚乙烯装置，提高公司节能减排能力，降低环境污染压力。本项目对于我公司在技术升级、提质增效、环保节能等方面有突出贡献。
【参考文献】
[1]李延辉，聚乙烯装置的节能降耗技术及应用[J].齐鲁石油化工. 2006(04)
论文作者:杜金鹏,赵飞
论文发表刊物:《科学与技术》2019年19期
论文发表时间:2020/4/28
标签：尾气论文; 氮气论文; 组分论文; 回收率论文; 聚乙烯论文; 装置论文; 万元论文; 《科学与技术》2019年19期论文;