乙烯装置裂解炉和急冷油系统的节能减排

烃类蒸汽裂解制取低碳烯烃是生产乙烯的主要途径,该工艺技术包括裂解炉、急冷、压缩、分离和乙烯、丙烯制冷等多个工序。就乙烯生产的综合能耗来说,裂解炉所消耗的燃料占综合能耗的80%～90%,急冷油系统自产的稀释蒸汽量占所需要的总稀释蒸汽量的50%～60%,不足部分需要用中压蒸汽补充。所以,节省裂解炉的燃料消耗,急冷油系统多产生稀释蒸汽,少补充中压蒸汽,是乙烯装置节能减排的关键。裂解炉方面,大口径辐射炉管的裂解炉,采用"扭曲片炉管"效果良好,但小口径辐射炉管应慎重选用;"空气预热技术"和"先进控制技术"普遍适用于裂解炉节能降耗。急冷油系统,欲多产稀释蒸汽,一定要从工艺流程上解决问题,设备的结构型式和尺寸大小不是问题的症结所在;必须用较高温度的乙烷炉裂解气作减黏塔的汽提介质,才能降低急冷油黏度,提高急冷油塔的釜温,以便用急冷油产生更多的稀释蒸汽,减少工艺污水排出量。某些用蒸汽作减黏塔汽提介质的改造,已被证明效果不佳。     

乙烯装置急冷油系统的设计和节能改造

我国已经投入运转的乙烯装置有27套,总生产能力达1467.5×104t/a,其中除惠州乙烯、扬巴乙烯、原茂名30×104t/a乙烯和一些进行了急冷油系统减黏改造的乙烯装置外,其他多套装置都表现出急冷油系统运转不良,温度、流量、黏度等实际运转参数和设计参数偏离较大,特别是急冷油塔的塔釜、塔顶温度,急冷油黏度,回流汽油量,稀释蒸汽发生量等偏离更大,使装置的能耗较高,稳定运转困难。急冷油的黏度高是急冷油系统存在的主要问题,由此派生出急冷油塔釜温低、稀释蒸汽发生量少、工艺污水量大、能耗高等弊端。改变急冷油塔设备尺寸和型式无法改变急冷油的黏度,必须从工艺流程的设计着手解决黏度问题。提出一种新的急冷油系统工艺流程,其特点包括:设置减黏塔,塔顶温度为250～300℃;设置轻燃料油汽提塔,与减黏塔一起用以控制急冷油的黏度,保持适宜的急冷油塔塔底、塔顶温度;设置盘油循环系统,回收盘油携带的热量,控制和改善急冷油塔的轴向温度分布;用急冷油产生更多的稀释蒸汽,减少中压蒸汽的消耗,减少工艺污水的排放量,节能减排。应用此工艺,在上海赛科乙烯由90×104t/a改扩建为119×104t/a工程和大庆60×104t/a乙烯节能改造项目中,均取得显著成效。     

乙烯装置节能减排的重点是改造急冷油系统

以天津乙烯、扬子乙烯、齐鲁乙烯、茂名2号乙烯和燕山乙烯装置急冷油系统改造为例,介绍并分析了我国目前运行的乙烯装置急冷油系统普遍存在的问题,即装置急冷油系统的设计不合理,导致急冷油产生的稀释蒸汽量少,补入的中压蒸汽增多,使装置综合能耗升高,工艺污水排出量多。给出了解决该问题的主要方法和改进方向。介绍了适合我国乙烯装置急冷油系统的工艺流程和在进行急冷油系统模拟计算时应注意的事项。     

对裂解炉辐射炉管出口压力(COP)的探讨

烃类蒸汽裂解是生产乙烯、丙烯、丁二烯的主要方法,裂解产物收率直接影响生产企业的经济效益,优化乙烯装置的操作参数,使目的产物的收率最高,一直是生产企业追求的目标。而影响裂解产物收率的因素主要是裂解原料的性质、稀释蒸汽比、物料在辐射炉管内的停留时间、炉管出口温度(COT)和炉管出口压力(COP)等。烃类蒸汽裂解生产乙烯的装置中,辐射炉管的压力对裂解产物收率有明显的影响,降低辐射炉管的出口压力(COP),有利于提高烯烃的收率,提高企业的经济效益。裂解气压缩机一段入口压力和COP密切相关,在设计上要采用比较低的COP值,在生产操作上要防止裂解炉和压缩机之间的工艺设备发生结垢,增大系统阻力,应维护和保持裂解炉在较低COP压力下运行。选择并注入合适的阻垢剂,是解决急冷油塔结垢的有效方法 ,可以维持塔的压差稳定。     

焦化塔大油气线结焦原因分析及对策

针对中国石化济南分公司延迟焦化装置焦炭塔大油气线的结焦现象，根据重油结焦机理、设备现状和操作过程中存在的问题，综合分析了焦化塔大油气线结焦过程和原因。指出了结焦的具体原因为：原料性质变化，急冷油喷嘴位置不合适，焦炭塔顶温度偏高，操作不当，加工量偏大，消泡剂注入量偏小、注入时间偏短。针对以上分析提出了相应的整改措施以及进一步改进的方向，以保证装置的长期平稳运行。     

延迟焦化装置大油气线结焦因素及预防措施

辽河石化公司针对延迟焦化装置大油气管线与焦炭塔出口接口处结焦的影响因素进行了分析,提出预防措施:控制好加热炉出口温度;焦炭塔顶温度采用注入急冷油使塔出口温度保持在(420±5)℃;焦炭塔在切换新塔2h前,将加热炉出口温度提高2～3℃,将干气脱硫塔顶出口处压力由0.90MPa憋压到0.94MPa,减少大油气管线结焦几率;采用12点分4路向管网注3.5MPa中压蒸汽,来提高管内介质流速以缩短缩和反应时间,减少因缩和反应生成的中间相吸附在炉内管壁引起的结焦;老塔切换新塔后,将小吹汽1.0MPa低压蒸汽由设计值6～8t/h调整为4～6t/h,时间由1.5h调整为2.0h,减少在小吹汽过程中因部分泡沫层和焦粉带入大油气管线引起结焦;控制焦炭塔顶压力在0.15～0.18MPa,避免因压力过高发生泡沫夹带和压力过低增加操作成本;在焦炭塔18m、23m、27m处分别安装137Cs作为γ射线料位计放射源,随时监测料位高度,防止因生焦高度过高引起焦粉携带和溢塔事故。     

乙烯急冷器内急冷油雾滴蒸发理论分析

先从对流传质基本理论出发得到了单雾滴的蒸发公式,并用氮气流中正庚烷雾滴的蒸发验证了其正确性。后将该公式应用到急冷油雾滴蒸发过程计算,用Matlab6.5编程,数值计算方法求解。计算过程中急冷油物性参数随温度变化的关系式经过数据拟合获得,然后输入计算程序。最后得到了急冷油雾滴蒸发直径、温度变化曲线和雾滴内部温度分布曲线。     

天津乙烯高压加氢裂化尾油裂解评价研究

天津石化乙烯装置2004年以前一直以石脑油作为裂解原料。国内外科研与实践证明,芳烃指数（BMC5值低于16的加氢尾油作为乙烯装置原料是合适的。决定对1号加氢裂化装置进行改造,以得到理想的裂解原料。在实验室中型模拟裂解评价试验装置上,对天津乙烯高压加氢裂化尾油模拟CBL—IV炉型裂解炉进行了的裂解性能评价。结合天津乙烯装置实际工况,确定了裂解原料、裂解炉类型、炉出口温度,以及压力、水油比、横跨温度、停留时间等T艺条件。针对生产装置优化运行和改善企业经营目标,主要从提高裂解炉出口温度和提高水油比两个方面进行分析研究,以观察石脑油与加氢裂化尾油作为裂解原料,对乙烯装置收率的影响变化。试验结果表明,该高压加氢裂化尾油是优质的裂解原料;提高进料的水油比可以提高裂解苛刻度．但要综合考虑处理量和能耗。     

减温减压装置增设旁路管的探讨

<正> 在热电厂中,通常备有减温减压装置,用以将高参数蒸汽的压力和温度降低至符合热用户的要求,以作热用户的备用汽源,保证热用户的生产用汽。通常这一减温减压装置是不设旁路管的,因为高参数的蒸汽不符合热用户的要求。自国务院批准建设43项节能项目以来,许多工厂根据用汽情况和为了合理使用能源,先     

在线清焦操作中弹丸焦产生的原因及预防

惠州炼化延迟焦化装置采用"两炉四塔"工艺路线,设计生焦周期为18h;设计循环比为0.3,可以实现灵活调节;加热炉可以实现在线清焦操作。2013年6月,延迟焦化装置进行在线清焦时,出现了弹丸焦。结合弹丸焦产生机理和在线清焦技术原理,分析认为,原料性质变差是产生弹丸焦的影响因素;快速变温清焦阶段的大流量注水产生高气速,是产生弹丸焦的主要原因;在生焦后期并料导致焦炭塔内气速突变、反应速度加快也是重要原因。为预防弹丸焦的形成,在清焦过程中,要严格控制注水流量,利用瓦斯压控阀和火嘴来控制炉出口温度,避免大量过热蒸汽进入焦炭塔,导致油气线速上升;同时,应尽量避免在生焦中后期进行并料操作。此外,还可以通过增大循环比、降低炉出口温度、提高焦炭塔压力等方式,预防弹丸焦的产生。     

焦化加热炉对流段结焦的原因分析与对策

中国海油惠州炼油分公司420×104t/a延迟焦化装置采用"两炉四塔"工艺技术,设计加工减压渣油,正常在线清焦周期在4～6个月。2010年6月,该装置掺炼催化油浆,在不到2个月的时间内焦化加热炉对流段与对流入口严重结焦,导致装置分炉进行机械清焦。通过对焦块取样化验分析并从工艺角度进行综合分析,得出了加热炉结焦的主要原因是:催化油浆含有0.5%～1.0%的附着有铁、镍、钒、钙等重金属和焦炭的催化剂固体颗粒,极易吸附从焦炭塔带来的泡沫焦焦粉颗粒和塔底油中的沥青质和胶质分子,形成更多的结焦母体,进一步强化了结焦作用;此外,由于采用单点注水,注水与柴油换热后温度偏低(180～200℃),导致减压渣油中的沥青质析出挂在管壁上,产生缓慢积焦。提出了清焦后的技改措施:及时投用第二点注水;加强对焦化原料与底循油的分析,原料易结焦时取大循环比操作;平稳操作,减少辐射进料携带入炉管的焦粉量;停炼催化油浆。     

延迟焦化加热炉存在问题分析与整改

惠州炼油420×104t/a延迟焦化装置加热炉采用美国FW公司双面辐射斜面阶梯炉,每台加热炉由6个辐射室、1个对流室组成。每个辐射管程设置单独的一个炉膛。共用的对流室安装在辐射室上,用于原料预热和蒸汽过热。该加热炉运行16月后,出现对流炉管结焦、排烟温度上升、部分炉管堵塞等问题。造成对流段结焦的主要影响因素,是回炼催化油浆以及注水温度相对偏低,导致渣油中沥青质析出;排烟温度高的主要影响因素是炉管结焦与对流段取热不足。对此,增加两排对流管、一排注水管、一排低低压蒸汽过热管。操作方面,主要优化措施有:停止催化油浆进焦化回炼,提高注水温度,注水方式从单点注水改为两点注水;同时平稳操作,减少焦粉携带。通过技术改造与操作优化,加热炉运行平稳,排烟温度显著降低,基本消除了加热炉对流段的结焦因素,加热炉在线清焦周期明显延长。     

茂名加氢裂化装置用能分析及节能途径

介绍了茂名石化公司加氢裂化装置在国内同类装置中的能耗状况,从设计和操作两方面分析了影响该装置能耗的因素,提出了该装置节能降耗应采取的措施,即使用炉管清灰剂和原料油阻垢剂技术降低燃料能耗;优化生产操作,降低分馏塔负荷;对中低温热源优化回收利用;对烟气热量进行回收;进行电耗分析并采取相应节电措施。通过改造,分馏炉燃料消耗降低0．2kg标油／t,加热炉燃料气单耗降低6．4kg／t,锅炉排烟温度降到200℃以下,自产蒸汽量增加了4．6t／h,锅炉平均热效率上升4.8个百分点,装置综合能耗由2004年的68kg标油/t降低到目前的37kg标油/t。     

延迟焦化装置Z&J自动塔底盖机的应用与改进

自动底盖设备就其技术类型而言主要分为两种:一种在采用法兰密封技术的基础上增加液压元件,使之完成自动开关盖动作,以及施加、解除密封力,此技术进油方式仍为底部中心进料,以美国哈恩.克莱(Hahn&Clay)、福斯特惠勒(Foster Wheeler)公司产品为代表。另一种是2000年以后推出的采用阀门密封技术的自动底盖设备,此技术采用大口径平板闸阀完成塔底口自动开闭,进油采用侧进料方式,以Delta Valve公司、Z&J公司产品为代表。惠州炼油延迟焦化装置采用周期性除焦生产方式,生焦周期一般为18～24h,期间有换塔、小吹汽、大吹汽、小给水、大给水、放水、除焦、除焦塔试压、预热、切四通生焦等工序。该装置焦炭塔底卸盖系统采用4套德国Z&J公司双闸板闸阀式自动底盖机。结合装置应用实际,介绍此类底盖机的结构原理、控制系统与工作模式。运行实践表明,Z&J自动底盖机具有密封效果好,蒸汽耗量低,开关时间短,运行平稳的优点。     

镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟应用

镇海炼化4号柴油加氢装置设计处理能力为300×104t/a,进料由焦化汽柴油、催化柴油、直馏柴油组成,装置反应部分采用炉前混氢流程,设置热高分、热低分流程。热低分油、冷低分油混合后进入脱硫化氢汽提塔(T-2101)。装置分馏部分为双塔汽提流程。从2002年开工至今,运行情况总体良好。装置希望通过流程模拟,对目前运行参数和换热流程进行优化,改善装置运行工况。应用Aspen Plus软件,对装置分馏部分进行流程模拟,得到了与装置实际操作工况接近的理想模型,为装置优化操作、节能降耗及寻找生产瓶颈提供依据。本次模拟目标为初步应用,主要以模型为指导,研究增产石脑油时分馏塔顶回流比对汽油干点、柴油闪点温度的影响,以及提高T-2101塔汽提蒸汽量对塔顶硫化氢量的影响,实现了汽油产量增加2.37%和T-2101塔汽提蒸汽降低0.1t/h的目标。实施流程模拟优化后,装置全年共产生经济效益132.6万元,表明镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟优化取得成功。     

延迟焦化装置的能耗分析及节能优化实践

中国海油惠州炼油分公司420× 104t/a延迟焦化装置通过停用解吸塔上重沸器3.5MPa蒸汽、停用柴油汽提塔1.0MPa汽提蒸汽、降低循环比、采用先进控制(APC)提高加热炉热效率、降低高压水泵和罐区减渣原料泵电耗、提高水的回用率、加大装置处理量等工艺优化措施,装置综合能耗比设计能耗39.03kg标油/t原料降低3kg标油/t原料.为了进一步降低装置能耗,达到国内其他先进装置的能耗水平,该装置在2011年利用检修时机,通过加热炉节能改造降低排烟温度、利用柴油低温热发生0.45MPa蒸汽、焦化富气压缩机叶轮更换、焦炭塔区特阀汽封线改造等节能改造措施.加热炉热效率由89％提高至91.5％,节约3.5MPa蒸汽用量约6.5t/h,同时减少了燃料气、蒸汽和电的消耗,使装置能耗总体降低3.16kg标油/t原料.装置节能改造每年可增加4000万元的经济效益.