鎮(zhèn)海煉化1# 乙烯節(jié)能降碳典型經驗做法
節(jié)能降碳改造案例之三
中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司(簡稱“鎮(zhèn)海煉化”)位于浙江省寧波市,擁有2700萬噸/年原油加工能力、220萬噸/年乙烯生產能力,自備吞吐能力4500萬噸/年的碼頭,410萬立方米罐儲,同時負責管理超8000萬噸/年吞吐能力的碼頭和超1200萬立方米罐儲。
鎮(zhèn)海煉化堅持以習近平生態(tài)文明思想為指導,秉持“奉獻清潔能源、踐行綠色發(fā)展”理念,全面推進節(jié)能降碳工作。鎮(zhèn)海煉化100萬噸/年1# 乙烯裝置2010年建成投產后,開展多種形式的節(jié)能降耗工作15項,年節(jié)能量合計約74550噸標煤,國內唯一連續(xù)5次在所羅門全球乙烯績效評價中位列世界第一群組,連續(xù)9年被石化聯(lián)合會評為“能效領跑者標桿企業(yè)(乙烯)”。
100萬噸/年1# 乙烯裝置節(jié)能降碳主要措施:
一是原料優(yōu)化助力節(jié)能
利用煉化一體化優(yōu)勢,采用“分子管理”理念,充分挖掘煉廠干氣、飽和液化氣、碳五、石腦油等資源,實現(xiàn)乙烯原料的多元化和輕質化。優(yōu)化團隊每周測算效益,對可供乙烯裝置使用的原料進行效益排序,優(yōu)化生產方案。優(yōu)化乙烯裝置碳二、碳三加氫反應器運行,提高催化劑選擇性,降低高附加值產品損失;優(yōu)化分離各塔運行,降低塔底損失,借助裝置全流程實時優(yōu)化系統(tǒng)投用,產品實現(xiàn)卡邊操作,提高高附加值產品收率。2021年乙烯產量110.37萬噸,高附加值產品收率達62.26%。
二是技術改造助力節(jié)能
低溫熱聯(lián)合優(yōu)化。為節(jié)約能源、增加效益、充分利用急冷水中的低位熱能,對BA-101~BA-108共8臺裂解爐分兩次進行了技術改造,增加了以急冷水為熱源的裂解爐空氣預熱器,在不影響裂解爐正常運行的前提下,減少了燃料氣和循環(huán)水用量,8臺裂解爐改造后,年節(jié)能量合計10743噸標煤。乙烯裂解爐BA-109、BA-110及BA-111A/B(中間部分)空氣預熱器沒有充分利用,其中BA-109/110原設計用低壓蒸汽為熱源,空氣預熱器采用的是順流換熱(上進下出),冬季時低壓蒸汽不足無法正常投用;BA-111A/B雙爐膛原設計用DS排污水為熱源,投用后效果好但熱源不足。2014年5月份大修改造,將BA-109、BA-110及BA-111A/B(中間部分)熱源改造為Ⅱ加裂低溫熱水,并于2014年7月29日投用,降低了裝置能耗。
乙烯裂解爐燃燒器改造。為實現(xiàn)裂解爐排放指標優(yōu)于國家最新環(huán)保標準,公司“東海爐王”優(yōu)化團隊與航天十一所合作,開展技術攻關,對裂解爐燃燒器進行國產化改造。裝置11臺裂解爐共計1244臺燃燒器,優(yōu)化團隊對每一組燃燒器高度、角度、朝向等進行了深入了解和探討,制定出有針對性的改造方案。2019年,11臺裂解爐全部完成改造,裂解爐煙氣中氮氧化物均維持在60~70mg/m3 ,比改造前降低了35%以上,全年可降低氮氧化物排放143.1噸。通過燃燒器改造,增加燃燒器的燃燒效率,在滿足裂解爐正常運行工況情況下,有效降低燃料氣耗量,平均每臺裂解爐可降低燃料氣量為108.375kg/h,11臺裂解爐全年可節(jié)省1.18萬噸標煤。
優(yōu)化燒焦程序。結焦反應是蒸汽裂解在所難免的。因此需要定期對各裂解爐進行燒焦,燒焦過程中存在大量燃氣、蒸汽、風的消耗。為有效提升燒焦效率、減少燒焦時間,通過長期攻關,在5號裂解爐上成功實施了快速燒焦,通過大數據分析,調整空氣進量、燒焦溫度等參數,優(yōu)化燒焦程序每個步驟的時長和時間節(jié)點,逐步優(yōu)化燒焦程序,使液相裂解爐因燒焦、熱備切出系統(tǒng)的時間由原來的48小時縮減至24小時。單臺裂解爐燒焦一次時間的縮短,可節(jié)約標煤97.87噸,正常8臺液相爐運行,平均一年燒焦4次/臺,全年總計可節(jié)約標煤3131.84噸。
爐水采樣線增加空冷。進入裂解爐爐水分析儀的汽包爐水溫度較高,影響分析數據準確性,同時高溫易引起結垢,使冷卻使用的循環(huán)水只能就地排放,造成循環(huán)水的浪費。為解決此問題,創(chuàng)新攻關團隊創(chuàng)造性提出在爐水采樣器管線上安裝翅片管,利用空冷效果降低爐水溫度,滿足分析儀的正常使用。同時降低了水冷器負荷,提高了水冷器換熱效果,降低了爐水排放量,每年可節(jié)能22.5噸標煤。
三是新技術應用助力節(jié)能
乙烯裂解爐增上理論配比燃燒優(yōu)化技術。通過對裂解爐煙氣中的CO含量進行檢測,建立燃燒過程數學模型,將CO含量作為主控變量,通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)燃燒和空氣的理論配比,使得裂解爐能以最小的燃料消耗滿足同樣的工藝要求,同時還能在燃燒過程中將排放物降低到最少程度,實現(xiàn)加熱爐節(jié)能、環(huán)保運行。乙烯1臺裂解爐增上理論配比燃燒優(yōu)化技術,出口煙氣中氧含量由2.2%左右降至1%~1.2%,年節(jié)省燃料氣300噸。
新型襯里應用。裂解爐BA-105改造輻射段襯里,襯里采用含鋯陶纖整體模塊+陶纖平鋪背襯(含納米微孔板)復合結構,陶纖平鋪背襯均設置一層0.1mm鋁箔和0.1mm不銹鋼箔、共兩層氣阻層。2021年改造后重新投用,通過現(xiàn)場核算,本次改造后爐壁溫度由85℃降至45℃,減少散熱量約450kW,全年節(jié)省燃料氣量308.52噸。
四是運行優(yōu)化助力節(jié)能
“平穩(wěn)就是最大的節(jié)能”。公司在抓“大平穩(wěn)”上下足功夫,不斷夯實了節(jié)能降耗基礎。成立“東海爐王”創(chuàng)新團隊及乙烯“一平穩(wěn)四優(yōu)化”創(chuàng)新攻關團隊,攻關解決裝置運行難點問題,確保乙烯裝置長周期運行。在裝置平穩(wěn)的基礎上,公司注重裝置運行優(yōu)化,提高產率,降低消耗。應用實時優(yōu)化系統(tǒng)(RTO)自控軟件,對裂解爐、急冷區(qū)、壓分區(qū)進行在線優(yōu)化,通過實施在線優(yōu)化項目,使裝置的生產運行更好的接近工藝約束,有效降低了單位產品能耗,更好的響應工藝擾動,提高安全操作,最小化能量消耗,提高了高附加值產品的收率。
(蔣明敬)