聚乙烯装置能耗分析及降低措施

聚乙烯装置能耗分析及降低措施
摘要：乙烯是石油化工生产的龙头，其能耗直接影响整个化工系统的经济效益。

燕山石化乙烯装置是我国第一家30万吨/年乙烯生产企业。

经过两次大规模改造，乙烯生产能力达到80万T/A，装置电耗高于国内同类装置。

分析了乙烯工业的先
进水平和燕山乙烯装置的运行状况，通过调整原料结构，优化原料质量，确定了
能耗、优化方向和相应的优化措施，优化裂解炉操作，降低蒸汽消耗，提高产品
附加值效率，显著降低乙烯发电厂能耗。

关键词：聚乙烯装置；能耗分析；降低措施
前言：
燕山石化烯烃是我国第一批从国外进口年产30万吨乙烯的企业。

两次大容
量扩建成为“两头尾”格局后，老裂纹区和新裂区都有一系列的裂解炉、淬火和压
缩系统。

加压后，气体进入分离器进行低温分离。

预计乙烯生产能力71万吨/年，最大生产能力84万吨/年，乙烯是工业化工的“龙头”。

她的活动水平在一定程度
上反映了整个石油化工行业的生产水平，能源的消耗直接影响到整个化工系统的
效益。

因此，降低乙烯装置的能耗具有重要的现实意义。

一、装置的简述
燕山石化乙烯装置采用管式蒸汽裂解和低温顺序分离工艺。

装置生产的石脑
油加氢处理尾油、界区外轻烃、循环乙烷、蒸汽是在裂解炉丙烷中产生的。

生产
的裂解气分五个阶段进行压缩，分别是洗油、水洗和压缩裂解气，洗涤后在干燥
器中干燥后经冷却器、二甲醚、脱乙烷塔、脱丙烷、脱丁烷塔进行三级碱压缩，
分离出氢气、甲烷、氢气和氢气C2、C3、C4、裂解汽油和氢气其他组分，包括氢气、C4和裂解汽油作为产品进入电池边界；C2组分通过C2水合反应器和乙烯精
馏塔进料，边界送至水合反应器C3、甲烷汽提塔和丙烯精馏塔后生产聚合乙烯产品，C3组分产生聚合丙烯，并在电池边界发送。

丙烯制冷机、乙烯制冷压缩机和
二元制冷压缩机提供低温分离能力。

二、装置能耗分析
近年来聚乙烯装置的消耗品中，电耗下降最明显，压缩空气的下降趋势和水、氮、蒸汽能耗先下降后上升后下降。

发电厂能耗占总能耗的比重最大，电耗主要
集中在制粒范围。

用水量主要是循环水量，少部分是脱盐水，淡水的消耗几乎可
以忽略不计，主要用循环水来冷却循环气体的温度和加热。

脱盐水主要用于聚乙
烯颗粒的冷却水和补充水，以调节所用水系统的温度。

氮气主要用于精制床再生
和鼓风机系统用蒸汽。

主要用于管道和器具的保温和热跟踪，从能耗分析来看，
为了降低能耗，一方面要提高性能，另一方面也有必要在其应具备的关键性节能
降耗的基础上，兼顾水、氮和蒸汽的消耗。

三、优化原料结构及品质
（一）原料结构调整
乙烯装置的初步原料包括汽油、高压油、炼厂柴油和出口的轻烃裂解装置，
原料质量越轻，蒸汽裂解后的高应用产品收率越高。

实际操作步骤为加氢猪皮的
高产率，结果表明，单牵引的高速率可达52%以上，其次是汽油，高效率在50%
左右。

轻烃裂解炉的高效培养主要依赖于乙烷、丙烷等组分。

乙烯装置的进料比
在过去五年中发生了显著变化。

总的趋势是石脑油和轻烃的进料比逐渐提高，加
氢精制猪流感基本上在炼油厂实际运行后趋于稳定。

大检修后，大量外购石脑油
替代了高产低产柴油，目前生产的大采装置生产的轻烃裂化原料为75%石脑油、
15%加氢处理尾油和10%的轻水压裂材料。

通过原料结构的调整，乙烯装置高附
加值产品的盈利能力显著提高。

（二）原料品质优化
在乙烯和丙烯生产中，原料中的饱和烷烃较易裂解，正构烷烃的乙烯收率高
于异烷烃。

因此石脑油中正构烷烃和正构烷烃的含量在一定程度上可以反映石脑
油的质量。

石脑油质量在过去五年中发生了显著变化，2014年是石脑油质量最差
的一年，在购买优质石脑油后，烷烃和正构烷烃分别为65%和34,8%，2017年石
脑油质量有了显著提高，烷烃和正构烷烃的质量都得到了显著改善含量分别高达71.5%。

经裂解炉软件模拟结果37.9%，2017年油品优化后，乙烯效率提高
0.126%，产品高附加值较2014年提高0127%。

相关指数（BMCI）是一个相对密度和沸点的综合参数，用来表征从压榨炉出
来的油加氢处理后质量的变化。

比值高，口感越高，乙烯收率越低。

加氢处理的BMCI值在过去五年控制在12以下，2016年和2017年9.47分别为10.74和10.74，经过2017年水合焊料的质量优化和适应性调整后，经过热解窑Spyro模拟软件的计算结果，BMCI值有了明显的改善，高附加值产品乙烯效应较2015年下降0.1%，高附加值产品业绩基本持平。

四、降低装置能耗措施
（一）节电措施
（1）循环气压缩机节电措施
循环气压缩机是用电大户的装置，占全厂总用电量的26%。

压缩机的性能主
要受循环阻力的影响，而影响压缩机性能的主要因素是分配板间的压差和误差。

由于压差的增大会影响压缩机的性能，因此保持分配器与冷却器之间的压差稳定
是非常重要的，如果稳定性较差，则必须保持反应系统的稳定性。

1.控制反应器冷凝剂浓度
在LDPE产品的生产中，当反应器处于冷凝状态时，异戊烷被用作冷凝器。

冷凝器的浓度太低，无法实现冷凝过程。

否则，如果浓度过高，冷却器的压差会
增大，压缩机系统也会增大。

为了消除分析误差对压缩功率的影响，建立了异戊
烯浓度与压缩机功率的对应关系，并对异戊烷浓度和反应器内部温度进行了检测。

关闭冷却液浓度根据ti-4001-46温度和压缩机功率进行调整，使压缩机系统处于2400-2600kw的相应范围内。

2.消除催化剂活性差异
催化剂作为聚合反应的引发剂，是聚合反应的核心，催化剂质量的稳定性是
聚合稳定性的基础。

如果催化剂的活性不均匀，则反映了反应放热的异常波动，
因此，车间应加强与催化剂生产厂家的技术交流，以保证催化剂性能的稳定性，
消除各批次催化剂活性的差异。

（2）造粒系统节电措施.
1.混炼机主电机节电措施
造粒机主电机的功率受树脂混合温度和熔融泵入口压力的影响很大。

通过稳
定熔融泵入口压力和控制树脂混合物的温度范围，将造粒机的比能耗控制在100-110kw/T，既保持了产品质量的稳定性，又有效地降低了主机的性能。

2.风送系统节电措施
风送系统通过S-8010和S-8011将两个造粒机的产品送至产品仓库。

在现有
工厂不变的情况下，2组合线的产品将直接放置在d-8051仓库中。

停止系统的s-8010，每天可节省30千瓦的电力消耗。

（二）节约循环水措施
在日常运行中，车间每周测量换热器的输入、输出温度，调节换热器的循环
水量，温差控制在5C以内，降低换热器的循环用水量，保证换热器的最佳效果，前提是生产需要得到满足；应特别注意e-4007/4007x，在备用装置中，应根据负
荷电压和昼夜温差随时间调整e-4007/4007x的用水量，将循环水阀门调至最小，
保持低流量。

（三）节约氮气措施
（1）通过调整再生温度，缩短再生时间，选择夏季再生床，优化了床层的
再生过程，降低了氮气的消耗。

（2）采用低温尾气分析排气罐中的氮气。

低温
系统在运行中，将尾气燃烧到火焰中，排放量约为700nm2/h。

低温尾管气体被
引入再生气体压缩机k-5206的入口，并由k-5206加压至300kPa，以获得排气罐
的分析氮气。

每小时可储存400nm'/h氮气。

（3）优化了反应器的调试，使用了
床层装填用氮气。

减少调试时的干燥时间，减少氮消耗40吨。

五、结束语
通过上述节能措施，聚乙烯装置的能耗达到了良好水平。

通过工作发现，节
能降耗是一个复杂的系统，必须以精细化管理为基础，把节能降耗的成果不断深
入地应用到生产经营中去，首先要勇于创新，运用先进技术。

参考文献
[1]余仁杰, 王文海, 黎宇章,等. 降低乙烯装置能耗措施分析[J]. 石油石化绿色低碳, 2019.
[2]吕忠, 南远方, 王岩,等. 酮苯脱油装置能耗分析及节能降耗措施[J]. 当代化工, 2019, 048(004):863-866.
[3]张树桓, 王琳. 线性低密度聚乙烯装置节能降耗的优化措施[J]. 中国化工贸易, 2017, 9(020):172.。