大型乙烯裝置投料過程火炬排放分析

大型乙烯裝置投料過程火炬排放分析

中國石油天然氣集團(tuán)公司獨(dú)山子石化有限公司（以下簡(jiǎn)稱獨(dú)山子）1000噸烯電站采用國外一家公司的前脫乙烷前加氫技術(shù)。每年生產(chǎn)1000萬噸聚氧乙烯和500萬噸聚氧丙烯。裝置采用油田輕烴、液化氣、碳五烴、石腦油、加氫裂化尾油作為新鮮進(jìn)料,循環(huán)乙烷、丙烷、未加氫碳五作為裂解爐循環(huán)原料。生產(chǎn)聚合級(jí)乙烯、聚合級(jí)丙烯、氫氣、混合碳四、加氫汽油、碳十、裂解燃料油等產(chǎn)品。裂解裝置采用8臺(tái)裂解爐的配置,單臺(tái)裂解爐負(fù)荷150kt/a,雙輻射爐膛設(shè)計(jì)。壓縮裝置裂解氣壓縮機(jī)采用五段壓縮四段堿洗,丙烯制冷壓縮機(jī)采用閉式循環(huán),乙烯制冷壓縮機(jī)采用開式熱泵(即乙烯精餾塔與乙烯制冷壓縮機(jī)形成開式熱泵系統(tǒng))。分離裝置采用前脫乙烷前加氫、高壓脫甲烷工藝,碳二反應(yīng)器采用等溫列管式反應(yīng)器。加氫裝置采用一段全加氫,二段部分加氫。1堿洗塔流程概況所有新鮮原料和循環(huán)物料經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入裂解爐進(jìn)行熱裂解反應(yīng)。高溫裂解氣在裂解爐急冷器用急冷油冷至180~250℃進(jìn)入汽油分餾塔,在汽油分餾塔與急冷油逆流接觸被進(jìn)一步冷卻進(jìn)入急冷水塔,在該塔中被大量循環(huán)急冷水進(jìn)一步冷卻至環(huán)境溫度,同時(shí)重汽油和稀釋蒸汽也被冷凝。凈化和冷卻后的38℃左右的裂解氣由塔頂送往壓縮單元。裂解氣壓縮機(jī)為五段離心壓縮機(jī),裂解氣由入口壓力(絕)約0.13MPa壓至出口壓力(絕)約3.8MPa。每段壓縮后,裂解氣分別由段間冷卻器冷卻。裂解氣中的水和重組分在這些冷卻器中冷凝,富含芳烴的凝液和工藝水在段間分離罐分離。裂解氣從壓縮機(jī)四段出口進(jìn)入堿洗塔入口分離罐,然后進(jìn)入堿洗塔底部。堿洗塔包括三段堿洗和一段水洗,在壓力(絕)1.9MPa、35℃條件下,脫除酸性組分CO來自脫乙烷塔(C-3802)塔底的碳三及重組分經(jīng)冷卻后進(jìn)入脫丙烷塔,脫丙烷塔操作壓力(絕)約為0.86MPa,塔底碳四及重組分(約為80℃)送往碳四/碳五分離系統(tǒng),塔頂物料送往碳三加氫系統(tǒng),使物料中的甲基乙炔和丙二烯轉(zhuǎn)化為丙烯和丙烷。加氫后的碳三物料被送入丙烯汽提塔脫除碳三組分中溶解的氫氣和甲烷,塔頂氣相送回裂解氣壓縮機(jī)四段吸入管線,塔底出料經(jīng)丙烯汽提塔塔底泵送至丙烯精餾塔,丙烯與丙烷在丙烯精餾塔中進(jìn)行分離,循環(huán)丙烷從塔底采出送往裂解爐。丙烯精餾塔回流罐中的液相丙烯作為聚合級(jí)液體丙烯產(chǎn)品送出界區(qū)。由碳四及重組分組成的脫丙烷塔釜液進(jìn)入脫丁烷塔,該塔操作壓力(絕)約為0.48MPa,塔頂產(chǎn)品送出界區(qū),塔釜碳五送汽油加氫裝置。1000kt/a乙烯裝置工藝流程見圖1。2燃料噴射過程中火炬排放分析2.1裂解氣壓縮機(jī)冷、堿洗、分離獨(dú)山子乙烯裝置正常投料開車順序是先開乙烯制冷壓縮機(jī)、后開丙烯制冷壓縮機(jī)循環(huán)制冷。裂解爐升溫至高備提供超高壓蒸汽。開裂解氣壓縮機(jī)進(jìn)行冷箱氮?dú)忸A(yù)冷,預(yù)冷氮?dú)馔ㄟ^循環(huán)線返壓縮機(jī)一段入口。預(yù)冷結(jié)束后,裂解爐投料,裂解氣壓縮機(jī)循環(huán)升壓。在壓力(表)達(dá)到2.0MPa時(shí)建立堿洗循環(huán)。在堿洗合格且壓縮機(jī)出口壓力(表)達(dá)到3.0MPa時(shí),進(jìn)行干燥器和脫乙烷塔充壓。裂解氣先進(jìn)脫乙烷塔進(jìn)行碳二、碳三的分離。當(dāng)碳三吸收塔塔頂?shù)奶既M分小于3%時(shí),向碳二加氫系統(tǒng)充壓,開碳二加氫反應(yīng)器。碳二加氫合格后向冷箱及脫甲烷塔充壓,開脫甲烷塔。脫甲烷塔正常后向乙烯精餾塔進(jìn)料,產(chǎn)品合格。2.2火炬排放過程在整個(gè)投料開車過程中,火炬排放量集中在裂解爐投料到脫甲烷塔合格的這段時(shí)間內(nèi)。在壓縮機(jī)未向分離送料前,在急冷水塔大量放火炬。在分離充壓置換期間,在壓縮機(jī)五段大量放火炬。在脫乙烷塔開正常之前,在碳二反應(yīng)器入口放火炬。在反應(yīng)器開至正常前,在反應(yīng)器出口放火炬。尤其是碳二加氫反應(yīng)器為等溫列管式反應(yīng)器,需要鈍化開車,尋找反應(yīng)切入點(diǎn)時(shí)間很長,裂解物料在此時(shí)間段會(huì)大量長時(shí)間放火炬。隨后反應(yīng)器合格,冷箱、脫甲烷塔充壓、降溫均需要大量放火炬。2.3減少熱量排放的一般原則總體思路是在以上放火炬的各個(gè)環(huán)節(jié)采取措施,不排放或少排放火炬。2.3.1氮?dú)忸A(yù)冷、氮?dú)忸A(yù)冷、不排火炬在投料開車前,通過大、小循環(huán)線用氮?dú)獯蛲ǚ蛛x流程并預(yù)冷。氮?dú)忸A(yù)冷后期,氮?dú)庵谢煊刑烊粴?、氫氣、乙烯組成混合氣繼續(xù)冷箱降溫,后期氮?dú)庠诟唿c(diǎn)、末端間斷排不凝氣。此措施可在急冷水塔和壓縮機(jī)出口不放火炬。大、小循環(huán)線原則流程見圖2。2.3.2投料均勻,避免火炬裂解爐低負(fù)荷投料,單臺(tái)爐負(fù)荷52t/h,每臺(tái)爐間隔20min連續(xù)投料,投4臺(tái)后穩(wěn)定,可減少波動(dòng),避免在急冷水塔或壓縮機(jī)出口放火炬,即壓縮機(jī)完全可“吃得下”并送往分離裝置。2.3.3提前接乙烯充壓分離裝置預(yù)冷、深冷系統(tǒng)提前氮?dú)忸A(yù)冷保壓在2.0MPa以上,碳二反應(yīng)器提前接乙烯充壓減少開車時(shí)間。裂解氣凝液干燥器技措增加丙烯充液線,提前充液備用,見圖3。脫乙烷塔技措增加液相丙烯填充線提前接乙烯、丙烯全回流運(yùn)轉(zhuǎn),見圖4。脫丙烷塔、丙烯精餾塔提前接丙烯全回流運(yùn)轉(zhuǎn)。2.3.4不合格乙烯球罐的回收投用新增不合格碳二技措線(流程從脫甲烷塔塔釜152.4mm(6in)UC接口-203.2mm(8in)回收線-液化乙烯線)回收不合格乙烯至乙烯球罐,見圖5。投用大、小循環(huán)線累積碳二反應(yīng)器開工物料。低壓甲烷一合格就并入燃料氣,氫氣合格就開甲烷化反應(yīng)器,脫甲烷塔頂溫度降至-80℃,高壓甲烷立即并入燃料氣。3碳二加氫反應(yīng)器投料、脫甲烷塔1000kt/a乙烯裝置投料開工前,先用氮?dú)?、混合氣?duì)分離系統(tǒng)干燥器、冷箱等單元充壓、預(yù)冷,接不合格乙烯、丙烯建立脫乙烷塔循環(huán),以待接料。在投料時(shí)裂解爐低負(fù)荷投料,單臺(tái)爐負(fù)荷52t/h;提升高備爐爐管出口溫度(COT)以增產(chǎn)超高壓蒸汽產(chǎn)量。裂解爐邊投料,裂解氣壓縮機(jī)邊提轉(zhuǎn)速接料,分離系統(tǒng)接料調(diào)整脫乙烷塔操作。當(dāng)碳三吸收塔塔頂碳三分析低于3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)(反應(yīng)器催化劑專利商要求),碳二加氫反應(yīng)器充壓開車,碳二以上物料進(jìn)深冷系統(tǒng),調(diào)整冷箱溫度和脫甲烷塔操作。脫甲烷塔塔釜積液后,不合格碳二通過新增不合格乙烯線采出,進(jìn)不合格罐,回收進(jìn)入深冷系統(tǒng)約70%的物料。碳二加氫反應(yīng)器開始升溫至約45℃時(shí)(反應(yīng)器反應(yīng)起始溫度),裂解爐各爐負(fù)荷提至60t/h(總計(jì)增加進(jìn)料32t/h),確保反應(yīng)器最低進(jìn)料負(fù)荷在140~150t/h,確保反應(yīng)器不因低流量飛溫,同時(shí)投第5臺(tái)爐。碳二加氫反應(yīng)器乙炔合格后,置換深冷系統(tǒng)及脫甲烷塔8h,合格碳二切進(jìn)乙烯精餾塔,同時(shí)陸續(xù)投爐至7臺(tái)爐并提負(fù)荷至正常運(yùn)行。投料具體開工步驟見圖6。3.1高備爐投料投料前先將2臺(tái)高備爐切進(jìn)急冷系統(tǒng),1臺(tái)爐投料,再切1臺(tái)高備爐進(jìn)系統(tǒng),始終保持2臺(tái)高備爐在系統(tǒng)。裂解爐逐臺(tái)投料,單臺(tái)爐負(fù)荷52t/h,間隔20min持續(xù)投4臺(tái)爐,第5臺(tái)爐開反應(yīng)器時(shí)投料,高備爐升溫至850℃增產(chǎn)超高壓蒸汽。根據(jù)裂解氣壓縮機(jī)升速升壓情況,控制急冷水塔頂壓力(表)在60~80kPa,確保不放火炬。3.2乙烯冷劑制冷循環(huán)乙烯制冷壓縮機(jī)提前2d開車,丙烯制冷壓縮機(jī)提前1d開車,調(diào)整乙烯、丙烯冷劑制冷循環(huán)。裂解爐投料后,裂解氣壓縮機(jī)升速、升壓,乙烯、丙烯制冷壓縮機(jī)提速,關(guān)防喘振閥配合分離裝置冷箱降溫。壓縮機(jī)五段出口壓力(表)升至2.0MPa后,立即啟動(dòng)堿循環(huán),堿循環(huán)建立后立即進(jìn)行酸性氣體分析。3.3投料至不合格碳二至乙烯球罐開車前12h,脫乙烷塔接不合格乙烯、丙烯運(yùn)轉(zhuǎn),碳二反應(yīng)器接乙烯充壓(表)到2.0MPa以上。分離裝置接料調(diào)整脫乙烷塔操作,當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)料在140~150t/h穩(wěn)定運(yùn)行且脫乙烷塔塔頂碳三含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于3%時(shí)(反應(yīng)器催化劑專利商要求),投碳二加氫反應(yīng)器開車。裂解爐投料后,碳二及以上輕組分經(jīng)過碳二加氫反應(yīng)器開車旁路進(jìn)入深冷及脫甲烷塔系統(tǒng)。在脫甲烷塔塔釜積液后,經(jīng)新增不合格碳二技措線回收至不合格碳二至乙烯球罐。反應(yīng)器開車出口乙炔合格后,置換冷箱8h,合格碳二切進(jìn)乙烯精餾塔采出合格乙烯。3.4低排放汽車的實(shí)施低排放開車方案實(shí)施后,僅有部分氫氣、甲烷及排不凝氣時(shí)攜帶的物料少量排火炬,達(dá)到了節(jié)能減排、綠色環(huán)保目的。3.5單次給藥后再加液位滿在開車過程中,急冷水塔油水分離罐工藝水室、汽油室滿液位,工藝水帶油致使工藝水汽提塔油水乳化,導(dǎo)致燒焦罐出現(xiàn)黃色煙霧。綜合分析原因:外接調(diào)制油組分偏輕,融入急冷水系統(tǒng)后全部變成汽油。因汽油室外送不及時(shí),加之液位計(jì)假顯,造成汽油室液位滿,工藝水室?guī)в?工藝水系統(tǒng)水質(zhì)受污染,導(dǎo)致燒焦罐稀釋蒸汽帶油冒黃煙。解決方案:1)增大工藝水汽提塔塔精制水的補(bǔ)入量以及汽提蒸汽的流量,加大稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)排放,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行置換;2)降低急冷水塔液位,重新建立油水界位,恢復(fù)水平衡;3)關(guān)閉工藝水單元注胺以及急冷水塔注堿,防止油水乳化。4環(huán)保排放方面投料開工期間,共排放火炬273t,較2011年的開工排放總量6493t,減少96%,回收不合格乙烯約1125t,回收不合格碳四約85t,整個(gè)開車過程基本實(shí)現(xiàn)了環(huán)保排放的目標(biāo)。針對(duì)此次開車,提出以下幾點(diǎn)建議:1)開車過程中盡量投用碳二加氫保護(hù)干燥器,避免因綠油吸附在干燥器拔