干氣提濃裝置對煉化一體效益的影響及運行存在的問題和對策

后 磊

（中石化股份武漢分公司, 湖北 武漢 430082）

干氣提濃裝置對煉化一體效益的影響及運行存在的問題和對策

后 磊

（中石化股份武漢分公司, 湖北 武漢 430082）

根據(jù)原料成本、加工費用、銷售收入及天然氣補(bǔ)網(wǎng)費用核算了干氣提濃裝置對煉化一體效益。由于增加購買天然氣補(bǔ)充瓦斯管網(wǎng)的費用，武漢分公司（即煉廠部分）單位產(chǎn)品效益為-707元/t；但是利用富乙烯氣做乙烯原料降低了原料成本和裂解爐操作費用，中韓乙烯合資公司部分的單位產(chǎn)品效益為2 613元/t；煉化一體核算單位效益為1 906元/t，總效益約為6 442.29萬元/t。還討論了裝置運行存在的原料氣組成與設(shè)計偏差大、原料氣總硫超標(biāo)、冷干機(jī)壓降大及長輸管線凍凝等問題，并提出了氣柜氣單獨脫硫、增加淺冷油吸收單元、提高上游裝置操作壓力及增加產(chǎn)品氣回溫?fù)Q熱器等一系列的解決措施。

富乙烯氣；效益；問題；對策

武漢分公司干氣提濃裝置以催化干氣和焦化干氣（含氣柜氣和初常頂氣）為原料，采用中國石化與四川天一聯(lián)合開發(fā)的成套回收富乙烯氣技術(shù)。裝置設(shè)計規(guī)模為20 000 Nm3/h，年開工8 400 h，操作彈性為60～110%，乙烯氣（C2、C2+組分）回收率為86%(v)。裝置于2013年6月17日投產(chǎn)，截止2014年底共計生產(chǎn)富乙烯氣54 500 t，富乙烯氣體積收率約為80%(v)（設(shè)計值86%(v)），能耗為56.02 kg Eo/t（設(shè)計值61.09 kg Eo/t）。以下根據(jù)原料成本、加工費用、銷售收入、天然氣補(bǔ)網(wǎng)費用等簡單計算了干氣提濃裝置對武漢分公司、中韓乙烯合資公司及煉化一體效益的影響，并探討了裝置運行中存在的問題及解決措施。

1 裝置概況

干氣提濃乙烯裝置由100#變壓吸附單元、200#壓縮單元、300#脫硫單元、400#微量雜質(zhì)脫除單元組成。100#變壓吸附單元的主要作用是濃縮混合干氣中所含的乙烯資源組分，其余單元的主要作用是脫除半產(chǎn)品氣中的雜質(zhì)，使?jié)饪s的富乙烯氣體能夠進(jìn)入后續(xù)的乙烯裝置。

表1 裝置的主要工藝參數(shù)表Table 1 Unit major process parameters

根據(jù)中韓乙烯統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2013年富乙烯氣的乙烯平均含量在25.702%(v)，2014年乙烯平均含量在23.631%(v)，其余主要是飽和的碳二碳三等組分。富乙烯氣進(jìn)入乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)四段排出罐D(zhuǎn)-205，與乙烯裂解氣一起進(jìn)入后續(xù)深冷分離單元回收乙烯組分，分離出的飽和烴返回裂解裝置的乙烷爐循環(huán)裂解。裝置的主要工藝參數(shù)見表1。

2 干氣提濃裝置對煉化一體效益影響

2.1 對武漢分公司效益的影響

干氣提濃裝置對武漢分公司效益的影響體現(xiàn)為兩方面，一方面是裝置自身產(chǎn)品相對原料和加工成本的增加值；另一方面是外送富乙烯氣后，煉廠需外購天然氣補(bǔ)充燃料管網(wǎng)的費用，這是負(fù)效益。兩方面合并計算即為干氣提濃裝置對武漢分公司的總效益。

2014年武漢分公司外購燃料天然氣約2 390萬Nm3，按天然氣價格2.35元/m3（不含稅價）計算，天然氣補(bǔ)網(wǎng)總費用為5 626.06萬元?？鄢烊粴庋a(bǔ)網(wǎng)費用，煉廠干氣提濃裝置的綜合效益為-2 389.65萬元，單位效益是-707元/t。

即干氣提濃裝置對武漢分公司的效益影響是負(fù)值，說明富乙烯氣定價偏低，詳見表2。

表2 干氣提濃裝置對煉廠效益的影響（根據(jù)2015年2月份平均價格體系測算,均為不含稅價）Table 2 Effect of dry gas enriching unit on benefits of refinery (calculated based on average price system in February 2015, non-tax price)

2.2 對中韓乙烯合資公司的效益影響

2.2.1 富乙烯氣降低乙烯裝置動力成本

按2014年裂解爐燃料氣單耗0.47 t /t乙烯計算，2014年直接從富乙烯氣中得到乙烯8 000t，相應(yīng)裂解爐減少燃料氣耗量約3 760 t，增加效益約751.8萬元。

2.2.2 富乙烯氣降低乙烯裝置動力成本

2014年乙烯接收富乙烯氣33 800 t，其原料成本為10 964.69萬元（含循環(huán)乙烷分離成本），總計獲得乙烯20 700 t，相當(dāng)于價值21 129.29萬元的石腦油（約68 900 t）的乙烯產(chǎn)量，總乙烯收率達(dá)到61.09%(w)。即采用富乙烯氣作為乙烯。

表3 2014年干氣提濃裝置對乙烯原料成本的影響（富乙烯氣總量3.38萬t/a）Table 3 Impact of dry gas enriching unit on ethylene raw material costs (amount of ethylene-rich gas 33,800 tons / year) in 2014

裝置原料，可降低原料成本約10164.6萬元/a，詳見表3。

2.2.3 PIMS模型測算富乙烯氣對乙烯效益的貢獻(xiàn)上述估算未考慮富乙烯氣做乙烯裂解原料后的液體產(chǎn)品收率降低導(dǎo)致效益降低的情況，存在一定的局限性。利用PIMS軟件，根據(jù)2014年2月份的價格體系和乙烯總加工流程測算，采用富乙烯氣做裂解原料對中韓乙烯合資公司的總效益貢獻(xiàn)值為8 831.94萬元，約合2 613元/t。

2.3 對煉化一體化效益的影響

干氣提濃裝置處于煉廠加工總流程的末端，其運行不影響全廠總加工流程，僅僅關(guān)聯(lián)燃料天然氣的購買量，因此可以通過簡單成本計算確定其對煉廠效益的影響。因此，干氣提濃裝置對煉化一體化效益的影響，煉廠部分利用簡單成本法計算數(shù)據(jù)，效益為-2 389.65萬元；乙烯部分采用PIMS模型測算數(shù)據(jù)，效益為8 831.94萬元；合并后2014年干氣提濃裝置對煉化一體化的總效益為6 442.29萬元，單位效益為1 906元/t。

3 裝置運行存在的問題和對策

3.1 裝置運行存在的問題

3.1.1 裝置原料氣組成與設(shè)計值偏差較大,產(chǎn)品氣收率低

由于干氣提濃裝置中焦化干氣量比例偏大，且其中摻有部分初常頂氣和氣柜增壓氣，導(dǎo)致原料氣的規(guī)格與設(shè)計值偏差較大，表現(xiàn)為氫氣甲烷含量高，富碳二氣體含量偏低，產(chǎn)品氣收率低，平均為80%左右。這是由于原料氣有效組分偏低，為了保證產(chǎn)品氣純度需要縮短吸附時間，從而降低了產(chǎn)品氣收率。干氣提濃裝置的原料氣、產(chǎn)品氣的規(guī)格見表4。

表4 原料氣、產(chǎn)品氣和吸附廢氣組成Table 4 Feed gas, product gas and adsorbed gas composition %(V)

3.1.2 脫硫氣有機(jī)硫超標(biāo)

由于上游焦化裝置操作不穩(wěn)定，導(dǎo)致原料干氣中硫含量超標(biāo)（要求原料氣總硫不大于100 mg/m3），且形態(tài)復(fù)雜，除了硫化氫外，還有羰基硫、甲硫醇、乙硫醇、硫醚等等。現(xiàn)有的MDEA脫硫脫碳+固定床脫硫工藝不能處理乙硫醇、硫醚。此外部分硫醇硫在胺液脫硫溫度下與烯烴反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫醚，造成脫硫后的氣體中硫醚含量增加[1]。

基于以上原因，脫硫氣中有機(jī)硫長期超標(biāo)，導(dǎo)致后部脫氧催化劑活性降低，微量氧在線分析儀不能投用。為了彌補(bǔ)催化劑活性降低，脫氧反應(yīng)器的操作溫度由開工初期的160 ℃已逐步提至目前的230 ℃，已接近設(shè)計上限溫度250 ℃。在此溫度下有可能導(dǎo)致烯烴飽和反應(yīng)，減少乙烯收率，同時縮短催化劑壽命[2]。原料干氣和脫硫氣總硫形態(tài)對比見表5。

表5 原料干氣和脫硫氣中硫形態(tài)分布對比Table 5 Sulfur state distribution comparison between feed dry gas and sweet gas

3.1.3 冷干機(jī)壓降制約裝置處理能力的提高

冷干機(jī)入口氣體壓力約0.71 MPa，出口壓力約0.65 MPa，壓降為0.6 MPa左右，導(dǎo)致PSA吸附壓力偏低，吸附時間延長。那么在吸附劑床層高度一定的情況下，較低的吸附壓力就制約了裝置處理能力的提高，不能滿足武漢分公司下一步發(fā)展規(guī)劃的要求。

3.1.4 長輸管線冬季出現(xiàn)凍凝現(xiàn)象

2013年7月裝置開工后，在2014年冬季先后出現(xiàn)三次富碳二氣體長輸管線凍凝現(xiàn)象。目前富碳二氣體由產(chǎn)品氣壓縮機(jī)增壓后，采用循環(huán)水冷卻器冷卻，并通過氣液分離罐分離游離水后向乙烯輸送。當(dāng)冬季氣溫降低后，在長輸管線后部的氣體溫度可能低于冷卻器出口氣體溫度，部分未析出的水在此析出聚集，導(dǎo)致管線凍凝。

3.2 解決問題的措施

3.2.1 氣柜氣單獨脫硫不進(jìn)焦化

氣柜氣組成以氫氣、氮氣、甲烷為主，碳二以上含量較低，沒有進(jìn)行碳二回收的價值。擬單獨設(shè)立氣柜氣脫硫單元，提高干氣提濃裝置中的有效組分含量。

3.2.2 脫硫氣有機(jī)硫超標(biāo)

擬在胺液脫硫塔前增加半產(chǎn)品氣的吸收單元，將其中富集的碳三組分通過吸收油吸收，從而降低半產(chǎn)品氣中的有機(jī)硫含量，確保脫硫氣的總硫合格。吸收油可以就近選擇加氫裂化裝置的重石腦油（在重整預(yù)加氫還要進(jìn)行加氫精制）。所吸收的碳三等最后進(jìn)入重整裝置的飽和液化氣組分，仍然可以作為乙烯原料。

3.2.3 冷干機(jī)壓降制約裝置處理能力的提高

冷干機(jī)的壓降是客觀存在的?？梢酝ㄟ^提高上游裝置乙醇胺脫硫塔的操作壓力，與吸收穩(wěn)定系統(tǒng)壓力靠近，除了彌補(bǔ)冷干機(jī)壓降損失外，盡可能提高吸附壓力，為裝置處理能力的提高創(chuàng)造條件。

3.2.4 長輸管線冬季出現(xiàn)凍凝現(xiàn)象

設(shè)置一臺富碳二氣體回溫?fù)Q熱器，利用加氫裂化裝置的余熱（比如蒸汽冷凝液等）加熱氣體，同時加強(qiáng)管線末端的保溫，避免長輸管線的溫度低于裝置內(nèi)產(chǎn)品氣分液罐的溫度，減少水分析出導(dǎo)致管線凍凝。

4 結(jié) 論

（1）由于需要額外購買天然氣補(bǔ)網(wǎng)，武漢分公司虧損運行干氣提濃裝置，單位效益為-707元/t；但是中韓乙烯部分由于降低了乙烯原料成本及裂解爐燃料氣消耗，單位效益為2 613元/t。煉化一體化合并計算總效益為6 442.29萬元/a，單位產(chǎn)品效益為1 906元/t。

（2）由于原料氣中有效組分低于設(shè)計值，導(dǎo)致富碳二氣體收率低，建議設(shè)置單獨的氣柜氣脫硫單元，將不具備回收價值的氣體從原料氣中剔除，提高富碳二氣體回收率。

（3）由于原料氣硫含量超標(biāo)且形態(tài)復(fù)雜，部分有機(jī)硫不能通過“胺洗+固定床”的工藝脫除，建議設(shè)置半產(chǎn)品氣吸收塔脫除。

（4）通過提高上游裝置胺洗壓力，可以彌補(bǔ)冷干機(jī)的壓降損失，提高裝置的處理能力。

（5）增加產(chǎn)品氣回溫?fù)Q熱器，避免冬季長輸管線出現(xiàn)凍凝現(xiàn)象。

［1］申志兵，柯明，宋昭睜,等. 硫醚化脫除FCC汽油中硫醇和二烯烴研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2010，27（6）：544-550.

［2］王明哲、楊遠(yuǎn)行、張劍鋒.新型脫氧催化劑在催化裂化干氣提濃乙烯裝置上的應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2008，39（11）：10-13.

氟硅橡膠材料的未來發(fā)展方向

氟硅橡膠最早于1956年由美國DowCorning公司和空軍部門研制開發(fā)并應(yīng)用于航空領(lǐng)域，隨后前蘇聯(lián)德國日本等國先后開發(fā)出一系列產(chǎn)品使得氟硅橡膠性能和質(zhì)量得到了逐步的改進(jìn)。我國最早于1966年由中科院和上海有機(jī)氟研究所協(xié)作制得相當(dāng)于美國LS420的氟硅橡膠生膠，并成功開發(fā)出性能優(yōu)良的SF系列氟硅膠料。近年來我國氟硅橡膠發(fā)展較為迅速，部分氟硅橡膠及制品已達(dá)到或超過了國外同類產(chǎn)品，可滿足用戶的需求。但由于我國對氟硅橡膠的研究開發(fā)起步較晚，技術(shù)上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于幾個發(fā)達(dá)國家，諸多特種氟硅橡膠及制品還依賴于進(jìn)口，這要求相關(guān)企業(yè)及研究單位應(yīng)加大研究力度，在努力完善粘接、補(bǔ)強(qiáng)等理論的同時，還應(yīng)不斷地研究新配方，開發(fā)新的產(chǎn)品，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，以滿足日益擴(kuò)大的市場需求；同時隨著石油等資源的日益枯竭，化工原料價格將不斷上漲，加上氟硅橡膠加工比較困難，生產(chǎn)成本比一般硅橡膠高，這在客觀上刺激了氟硅橡膠配方及加工技術(shù)的不斷完善，以期得到更好的、性能更低的成本。

雖然全球經(jīng)濟(jì)不景氣，但氟硅橡膠材料屬于高尖新材料，是產(chǎn)品升級換代所需的材料，是符合節(jié)能環(huán)保的材料，符合了全球經(jīng)濟(jì)環(huán)保節(jié)能的發(fā)展方向。比如汽車對尾氣排放的要求越來月苛刻，原來用普通硅橡膠密封的部位，就改用更耐油的氟硅橡膠；用全氟醚潤滑油代替烴類合成油，延長使用壽命，減少停車維修時間。隨著我國氟硅橡膠市場的發(fā)展氟硅橡膠的技術(shù)的研發(fā)和市場狀況成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點。了解國內(nèi)外氟硅橡膠技術(shù)發(fā)展和市場狀況對于企業(yè)提高市場競爭力十分關(guān)鍵。那么氟硅橡膠的未來市場空間如何？定于2015年11月26-27日召開的“2015中國(衢州)國際氟硅產(chǎn)業(yè)峰會暨第八屆氟化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”將邀請浙江環(huán)新氟材料股份有限公司總經(jīng)理方海滔，與行業(yè)內(nèi)相關(guān)一起來分析探討關(guān)于高性能氟硅橡膠的未來市場空間。

Impact of Dry Gas Enriching Unit on Refining-chemical Integration and Its Running Problems and Countermeasures

HOU Lei
(SINOPEC Wuhan Company, Hubei Wuhan 430082，China）

Based on material cost, processing cost, sales revenue and pipe network construction fee for natural gas, the impact of dry gas enriching unit on refining-chemical integration was calculated approximately. Due to adding the cost of purchasing natural gas for supplementing gas pipe network, one ton product can bring benefit of -707 Yuan in Wuhan Petrochemical Company (refinery section); Due to using ethylene-rich gas as ethylene feedstock to decrease raw material cost and pyrolyzer’s operation cost, one ton product can bring benefit of 2 613 Yuan in China-South Korea Joint Venture Company; the total benefit of refining-chemical integration was 64.422 9 million Yuan in 2014, and the unit benefit of product was 1 906 Yuan per ton. Some problems in running of the unit were also discussed, and the corresponding countermeasures were put forward.

Ethylene-rich gas; Benefit; Problem; Countermeasure

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）10-2447-04

2015-09-16

后磊（1973-），男，湖北武漢人，高級工程師，1995年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石油加工專業(yè)，研究方向：從事煉油規(guī)劃工作。