發表時間: 2023-02-05 14:33:51
作者: 石油化工設備維護與檢修網
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關鍵詞 | 乙烯裝置 超高壓損失 降低措施
導讀:中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司2號乙烯裝置原設計有5臺裂解爐,2002年8月裝置擴能改造增加了2臺裂解爐。由1~7號裂解爐產生的超高壓蒸汽(SS)經對流段過熱后并入超高壓蒸汽總管。
裝置自產超高壓蒸汽主要用于驅動裂解氣壓縮機透平(DST-201)。另外,從2號爐東側SS總線引出152.4mm(6in)SS管道為分離裝置乙炔加氫反應器(R-401)、碳三加氫反應器(R-402)提供燒焦蒸汽,并給活化氣加熱器(E-421)供熱。從7號爐北側SS端頭引出76.2mm(3in)SS管道去汽油加氫一反、二反提供燒焦蒸汽(已盲板隔離),并給加氫二反進料加熱器[E-711A/B(熱備)]供熱。
超高壓蒸汽設計壓力11.67MPa、溫度515℃,通過裂解氣壓縮機透平調速器入口高壓調節閥控制超高壓蒸汽壓力。超高壓蒸汽管網設有1個減溫減壓器(ME-101)減至高壓蒸汽管網用于蒸汽平衡,1個緊急放空閥(PV 54054)用于超壓放空,沿途設有16個超高壓蒸汽疏水器,凝液并入中壓凝液管網。
超高壓蒸汽系統運行現狀
1.裂解爐汽包進水量大,高位能蒸汽系統損耗大
1~7號裂解爐汽包鍋爐給水用量約140t/h(其中外補脫鹽水約96t/h,裂解氣壓縮機和丙烯制冷壓縮機透平蒸汽冷凝液約44t/h)。裂解爐汽包鍋爐給水進水量見下表(工況為:1號、3號、5號裂解爐裂解輕烴;4號、7號裂解爐裂解石腦油,6號裂解爐裂解碳五;5號爐800℃恒溫時各爐汽包進水量)。
若按汽包設計排污率3%計算,排污約4.2t/h,理論上可以產生135.8t/h超高壓蒸汽。而驅動裂解氣壓縮機SS量不到100t/h,其余約34t/h汽包鍋爐給水損耗在發汽排污系統、蒸汽輸送分配過程和其他用戶熱備過程中。
2.裂解氣壓縮機運行狀況
隨著裂解爐加工原料輕質化(3臺輕烴,2臺碳五,1臺石腦油),裂解氣組分偏輕,導致裂解氣壓縮機一段吸入罐壓力靠上限50kPa操作。同時由于DST-201驅動蒸汽不足,透平低壓閥全開,轉速下降,制約了裝置負荷和乙烯產量。
3.裂解爐運行狀況
為提高SS發汽量,通過增加裂解爐進料稀釋蒸汽配比,使中壓蒸汽耗量增加,同時開大裂解爐風門(裂解爐氧含量超過4%操作)來提高對流段熱量,從而更多產生超高壓蒸汽,但增加了燃料氣用量。
原因分析
為解決裂解氣壓縮機驅動透平蒸汽不足問題,從超高壓蒸汽發汽系統、超高壓蒸汽輸送分配系統和超高壓蒸汽用戶3個方面進行排查,查找影響裂解氣壓縮機驅動蒸汽不足的原因。
1.超高壓蒸汽發汽系統多臺閥門內漏
裂解爐急冷換熱器與汽包排放至間排罐(V-125),現場放空蒸汽量大,7臺裂解爐14個取樣點現場排放量大。通過現場測溫排查,發現超高壓發汽系統急冷器排放閥和汽包間排閥、現場取樣器根部閥門關閉后,仍有大量內漏。通過測溫,將內漏大的閥門列入2019大修更換計劃。
2.超高壓蒸汽輸送分配系統
通過對超高壓蒸汽系統測溫,發現6號爐汽包表面溫度達到85℃,部分超高壓蒸汽管道表面測溫在55℃以上,在超高壓蒸汽輸送管道膨脹節和分支處,管道表面測溫在90℃以上,局部保溫破損處表面溫度150℃以上,熱能損耗大。對蒸汽輸送管道16個疏水器測溫,疏水器閥前溫度313℃,閥后溫度160℃,其中有2臺疏水器閥后溫度220℃,可判斷這2臺疏水器存在竄汽,造成熱能損耗。超高壓蒸汽減溫減壓器出口溫度424℃,而高壓蒸汽溫度最高360℃,判斷該減溫減壓器閥門內漏。超高壓蒸汽放空閥現場冒汽大,說明閥門內漏。裂解爐汽包部分安全閥密封不嚴存在漏氣現象。
3.加氫裝置超高壓蒸汽用戶
因汽油加氫裝置已停用,由裂解7號爐東側SS總線端頭引至加氫裝置的76.2mm(3in)超高壓蒸汽線,沿途4個SS輸水器進行疏凝,然后去E-711A/B(長期處于備用狀態),因蒸汽冷凝,造成高品位的超高壓蒸汽損失。
優化措施
1.更換部分內漏的高壓閥門
2019年大檢修,對7臺裂解爐汽包間排閥增加前手閥,更換了7臺裂解爐急冷鍋爐的排放快開閥、14臺取樣器排放閥、3臺內漏量大的間排手閥,共計更換內漏閥門33臺。
上圖虛線標識的閥門為2019年大修1臺急冷鍋爐更換的高壓閥門。
2.修復部分破損保溫,更換效果差的疏水器
2019年大檢修,對超高壓蒸汽輸送管道破損的保溫進行修復,并更換內漏的2臺超高壓蒸汽疏水器。同時對密封差的汽包安全閥進行檢修,對超高壓蒸汽減溫減壓器閥門進行下線檢修。
3.隔離去加氫裝置超高壓蒸汽管道
在2019年大修前制定方案,從7號爐東側SS端頭去加氫SS管道增加2道隔離閥,沿途疏水器并入中壓凝液管網的4根回水凝液線增加隔離閥,E-711A/B殼層凝液并入中壓凝液管道上增加隔離閥,E-711A/B蒸汽出口中壓蒸汽管道閥門關閉并加裝盲板隔離。徹底隔離去加氫裝置的SS管道。圖1虛線為已隔離的超高壓蒸汽總管。
優化后的經濟效益
裝置大修開車后,急冷鍋爐去間排罐(V-125)放空量明顯減小,降低了高位能鍋爐給水損失;去加氫裝置超高壓蒸汽損失可減少1t/h(停車前關閉E-711A/B入口蒸汽閥門后的超高壓蒸汽變化量);裂解氣壓縮機驅動超高壓蒸汽量充足,裂解爐稀釋蒸汽配比降低,中壓蒸汽耗量至少減少1t/h;裂解爐風門關小,氧含量可得到有效控制,裂解爐對流段排煙溫度整體下降2~5℃,減少了燃料氣用量,提高了裂解爐熱效率。通過對超高壓蒸汽系統優化改進,為裝置穩定生產奠定了基礎,直接經濟效益核算如下:
超高壓蒸汽損失可減少1t/h,若按100元/t計算,每年節省資金為:
100×24×365=876000元
裂解爐中壓蒸汽耗量減少1t/h,若按40元/t計算,每年節省資金為:
40×24×365=350400元
合計每年可節省120萬元以上。