炼厂燃料气系统优化分析

炼厂燃料气系统优化分析摘要：本文介绍了某炼厂燃料气系统的生产工艺及燃料气的生产管理情况， 通过工艺流程优化、提高运行管理经验水平，解决运行中存在的问题，使燃料气 系统运行水平进一步提高。关键词：燃料气优化运行管理某炼厂是集炼油、化工于一体的大型石油化工企业。与其它大型炼厂一样， 燃料气系统是生产工艺中不可缺少的公用工程系统，具有工艺流程复杂、涉及面 广、排放介质杂、不稳定因素多等特点，此系统的运行管理也是企业生产组织管 理中的一项重要工作，其系统的高效运行直接影响炼厂的整体效益。一、工艺流程简介某炼厂瓦斯系统原则流程，主要分高、低瓦两个管网。高瓦管网是燃料气的 生产与供应系统，为公司各生产装置加热炉和动力锅炉输送燃料气。高瓦燃料气 主要有三种介质：PSA装置解析气、天然气和低压回收瓦斯。生产瓦斯的装置主 要有常减压、三套催化裂化、加氢改质、重整加氢、异构脱蜡、蜡加氢、气分、 聚丙烯、低瓦回收装置等。低瓦管网系统是各生产装置正常排放瓦斯、安全泄放 瓦斯、系统内漏瓦斯等介质的回收和燃放系统，包括低瓦排放管网、回收缓冲气 柜、燃放火炬、瓦斯压缩脱硫装置等。二、工艺流程优化经过多年的生产分析与总结，该炼厂在以下几个方面对燃料气系统进行了生 产优化和技术改造，目前已实现了高瓦中高附加值组分充分利用、低瓦全部回收、 熄灭火炬、瓦斯全部净化脱硫、管网供气布局合理的总体目标。（一）优化瓦斯加工流程，回收相关装置瓦斯中的重组分把某些装置含重组分较多的瓦斯送入相应其它装置再加工，除去其重组分， 可增加烃和汽油产量。目前，两套常减压装置初常项瓦斯、重整装置的瓦斯、加 氢改质装置分馏塔项瓦斯、异构脱蜡装置常顶瓦斯、聚丙烯装置驰放气等进两套 催化裂化装置（一套ARGG和二套ARGG）进行了再加工，全年回收重组份约 7.8万吨。（二）优化干气产氢工艺，提高PSA装置氢产量随着国民经济持续发展，环境保护日益加强，炼油产品质量不断升级，而质 量升级最普遍的工艺是加氢，故氢气越来越紧缺。从炼厂瓦斯气中用PSA工艺 提纯生产氢气，是目前最为廉价和普遍的生产工艺路线。目前该炼厂建有 50000Nm3/h氢提浓装置，以催化干气和重整氢气为原料。为了提高氢气产量，目前重整预加氢废气、加氢改质高低分气、异构脱蜡高低分气也改进PSA装置, 产氢量达14000Nm3/h以上。（三）优化全厂瓦斯流程，集中净化脱硫为了减缓设备腐蚀和降低环保污染，该炼厂对瓦斯进行了集中脱硫。公司建 有两套瓦斯脱硫装置（低压回收瓦斯脱硫装置和干气脱硫装置），全为胺液（MDEA ）湿法脱硫工艺，使进入燃料气管网的瓦斯全部进行了脱硫，脱硫后燃 料气硫含量不大于20mg/m3。（四）合理布置瓦斯加工流程，阶梯利用催化干气压能为了充分利用催化裂化装置干气的压能，该炼厂合理布置了瓦斯加工生产流 程，顺序依次为：催化干气（l.lOMPa）干气脱硫装置（0.95MPa）干气制 乙苯装置（0.90MPa） PSA装置（0.65MPa）0.55 MPa氢气。催化干气的压能阶梯式充分利用，从而达到了节能的目的。（五）充分利用瓦斯中乙烯、丙烯等组份，生产高附加值产品三套催化裂解装置干气中含有乙烯、丙烯等组份，特别是乙烯含量超过12%， 是很好的化工原料。为了充分利用这一资源，公司建有10万吨/年干气制乙苯装 置，干气中的乙烯（或丙烯）与苯反应生成乙苯（或丙苯）。根据不同的生产方 案，乙苯装置可生产高辛烷值混合油，是高标汽油调合的理想组分油；也可生产 高纯度的乙苯，做为优质的化工原料。（六）合理设计燃料气管网供气整体布局，保证燃料气组成相对稳定该炼厂燃料气管网中三种介质（PSA解析气、天然气和低压瓦斯）最初进气 布局，天然气和低压回收瓦斯从环型管网两端进入。加强对燃料气管网布局进行 优化改造，天然气、低压回收瓦斯进管网移位后，其在进入用户前已与PSA解 析气进行了混合，在天然气和低瓦量调整时，在能够保证燃料气组成相对稳定的 同时，也保证了管网中的介质流向不发生变化。（七）低瓦全部回收利用，熄灭火炬2005年以前，该炼厂在低瓦管理方面存在诸多问题：低瓦系统火炬不能自 动点火，长明灯长期处于点燃状态；瓦斯回收压缩机能力低，多余低瓦需燃放等。 经过多年技术改造以及生产管理水平的提高，现在正常生产情况下已实现了低瓦 系统火炬自动点火、低压管网压力监测、压缩机能力满足需要、气柜缓冲能力大、 火炬熄灭的目标，减少了系统损失，提高了效益。（八）完善燃料气脱液设施，减少带液影响生产为了防止燃料气带液给用户带来生产安全隐患，三种燃料气进入管网前都设 有脱液罐，燃料气管网管线进行保温、伴热，燃料气用户设有入户脱液罐，重要 燃料气用户还设有燃料气加热器，而且各装置脱液罐还实现了密闭脱液，现有脱 液设施满足安全生产需要。三、瓦斯系统运行管理随着瓦斯系统运行管理水平的不断提高，各生产装置瓦斯排放规范，瓦斯生 产运行监控措施齐全，瓦斯平衡调控手段灵活多样，实现了瓦斯系统安全、高效、 平稳运行的总体目标。（一）制定专项生产管理制度。为了进一步规范瓦斯生产运行管理，该炼厂制定了专项管理规定，对管理职 责分工、生产运行协调、异常汇报、生产操作监控、生产操作变更、日常运行管 理资料建档、火炬排放统计分析等进行详细规定，为瓦斯系统规范化、标准化运 行管理提供了总体要求。（二）做好瓦斯平衡工作。由于北方季节、昼夜温差大的原因，使燃料气用量变化较大。近几年来，随 着瓦斯系统的优化改造、回收装置扩能改造、生产运行方案优化的实施，全厂瓦 斯调控平衡水平取得了长足进步，瓦斯平衡措施灵活多样，高低瓦系统压力可控 性增强。而且在总结以往生产经验的基础上，还制定了高瓦系统平衡调控原则： 在各生产装置平稳运行瓦斯产量相对稳定的前提下，保持主体生产装置加热炉油 气结构（油气比）相对稳定（尽量少调），瓦斯加工装置（如乙苯、PSA）生产 方案不变，采取调整外引天然气量、动力锅炉油气转换和动力锅炉负荷来调控高 瓦压力在指标范围内，同时优先使用天然气，尽量少用燃油。目前，瓦斯系统运 行平稳可控。（三）规范低瓦排放点日常检查管理。以源头上控制为目的，从被动管理变为主动管理。各生产装置绘制了低瓦 排放点工艺流程图（如图1）,并建立了各装置低瓦排放点统计管理台帐， 操作人员按照管理台帐定期对低瓦排放点进行检查，使低瓦检查日常化、专项化、 专责化，以便问题的及时发现、及时解决。在生产实际中，充分验证了这一办法 有效性，从而减少了低瓦的非正常排放量。（四）加强瓦斯组成监测与分析。在日常管理中，加强瓦斯生产使用的过程监测分析：不定期对各生产装置排 放瓦斯（或低瓦界区）进行化验，建立了各装置瓦斯（或低排放介质）组成特点 数据库；定期对气柜低瓦进行组成分析，建立了气柜低瓦组成分析台帐；各 瓦斯用户还不定期对高瓦组成进行分析，使用户了解瓦斯组成的变化情况。这样， 当瓦斯产量、组成以及用户燃烧效果发生变化时，有了以上的瓦斯组成数据，方 便了综合对比分析，就可以及时查明原因，有利于问题的进一步解决。（五）优化高低瓦系统控制参数。瓦斯系统的优化运行，不仅包括生产加工工艺流的优化，还包括瓦斯系统运 行操作参数的优化。工艺流程的优化已进行阐述，这里重点对后者进行说明。以 前，该炼厂高瓦控制压力为0.55MPa，低瓦控制压力为5KPa, 2011年，以节能 为目的，经论证分析后，该炼厂对高低瓦管网控制压力进行了优化调整，高瓦控 制压力逐步降至0.40MPa，低瓦控制压力提至10KPa。经过此项调整，PSA装置 节3.5MPa蒸汽64.0万吨/年，瓦斯回收压缩机节电108.40万度/年。（六）加强瓦斯脱液管理。为了保证瓦斯的安全使用，加强瓦斯脱液管理是重要工作，操作人员要对瓦 斯进行定期脱液，特别是在生产波动时要加强现场监控及脱液。对于瓦斯管网波 动带液影响装置安全生产的问题，采取“三不放过”原则，即原因不明不放过、责 任不清不放过、没有防范措施不放过。（七）加强安全排放设施管理。为了保证装置及高低瓦系统的安全运行，该炼厂做好最后一道生产安全防线 的管理工作。一是做好各生产装置联锁安全泄放设施的投运工作。二是做好高低 瓦系统安全泄放设备的管理工作。三是做好安全泄放系统故障的应急预案工作。 无论是生产装置还是高低瓦系统，针对其各种安全泄放设施失灵或故障，制定了 相应的应急预案，以确保应急状态下的安全生产。（八）加强瓦斯系统操作变动管理。生产运行处负责瓦斯生产使用、平衡的全面协调工作。贯彻“变更就是风险” 的理念，瓦斯系统变更过程进行从严管理。（九）加大火炬排放统计分析。对火炬排放情况规范管理，建立了火炬排放管理台帐对火炬排放时间、 排放方式等进行统计、记录，并对排放的原因进行说明，从而可清晰看出火炬排 放情况，了解火炬损失大小，也有利于火炬排放情况的对比总结，以便进一步提 高系统的管理水平。（十）利用MES进行系统的运行监控。运用公司现有MES系统平台，在各生产装置、高低瓦管网和瓦斯用户上传 的有关瓦斯系统操作参数的基础上，对瓦斯系统重新组态，建立了瓦斯系统运行 监控界面，可直观、快捷、时时监控瓦斯系统运行动态，同时可方便快速查巡、 对比相关操作参数的历史变化趋势，使调度人员能够时时掌握瓦斯运行动态，为 其对瓦斯系统进行总体调控、异常情况和问题的快速分析处理提供了技术支持， 进而提高了瓦斯系统的管理水平。四、目前存在的问题及解决措施瓦斯系统运行虽然经过多年的生产优化、技术改造以及生产管理水平的不断 提高，实现了安全、平稳、高效的总体目标，但仍存在着生产工艺及管理的缺陷 与不足。（一）低瓦中高附加值组分未充分回收利用低瓦中的大量氢气、乙烯、丙烯及重组分未进行回收利用就进入了燃料气管 网，造成损失。低瓦有两种回收利用思路：回收进催化装置进行脱重，然后进行 精制脱硫、乙苯脱乙烯、PSA脱氢的改造加工工艺；选用组合膜分离工艺，回收 低瓦相关组分。（二）低瓦脱硫系统处理能力偏低随着生产装置的增加及扩能改造，现有低瓦回收系统的水洗、脱液、脱硫处 理能力明显偏低，时常出现低瓦量超设计的现象，如果操作不稳就会出现水洗效 果差、脱硫胺液污染、瓦斯带液等问题。下一步整改措施是进行扩能改造。（三）高瓦管网控制压力仍偏高根据全公司各加热炉的瓦斯实际使用情况看，瓦斯管网压力控制还有一定的 降幅空间。通过对个别装置炉用瓦斯火嘴改造后，高瓦压力就可降至0.30 MPa 以下。（四）瓦斯系统管线多年未进行彻底清扫检修公司低瓦系统主管网为冷态（才75C ）设计，已多年未进行吹扫，管线内存 有沉积物；高瓦管网部分管线腐蚀严重，已出现多处漏点，需要更换管线，同时 部分管线也出现了堵塞问题需要清理。为了保证高低瓦系统安全平稳运行，需进 行全面检修。（五）MES瓦斯监控功能有待进一步完善目前该炼厂调度MES瓦斯监控显示功能单一，没有操作参数报警、平稳率 统计等功能，为了充分发挥其作用，应增加以上功能。五、结论该炼厂燃料气系统生产加工工艺优化，实现了高附加值组分充分利用、熄灭 火炬的总体目标。该炼厂瓦斯系统运行管理规范，实现了燃料气系统安全、高效、 平稳运行的总体目标。以持续改进为目的，该炼厂燃料气系统工艺、管理还有改 进之处。参考文献林世雄，等.炼厂气的构成和工艺流程.石油炼制工程ISBN 7-5021-2886-7, 2000.许世森，李春虎，等.煤气脱硫.煤气净化技术ISBN 7-5025-7704-1，2005.程丽华，等.炼厂气脱硫.石油炼制工艺学ISBN 978-7-80164-883-9, 2005.