乙烯装置裂解炉燃料气系统的平衡与优化

李德龙

（中国石油大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆163714）

某乙烯装置裂解炉所用燃料气主要来自装置前冷自产尾气，满负荷时燃料气平衡情况为：在裂解炉投1 台半或以上碳四原料时，燃料气过剩，过剩的燃料气通过PV-330501B 送入到低压瓦斯线或者通过PV-330501C 放火炬；裂解炉投一台或以下碳四原料时，燃料气不足，通过PV-330501A 或HV-330501外引天然气补充到燃料气系统。

在装置出现负荷大幅度降低（如裂解跳车）、事故处理（“三机”跳车）等情况下，会出现燃料气严重不足需大量外引天然气。由于地处北方，在冬季生产时，民用天然气量增加［1]，界外天然气压力不足，如装置需大量外引天然气，容易导致界外天然气管网压力过低，影响裂解炉稳定运行，严重时甚至波及其它生产装置和民用燃料气系统。

1 燃料气系统影响因素

燃料气系统流程见图1。

图1 燃料气系统流程

裂解炉的裂解产物经过前冷和脱甲烷塔，分离出绝大部分甲烷和少量氢气等尾气组分，经过膨胀机膨胀压缩后进入燃料气分离罐EV-3332、EV-3221，脱水后进入炉前总管分配到各裂解炉进行燃烧。

系统内自产尾气量不足时，可通过HV-330502 或PV-330501A 补入界外天然气，或通过EH-3333引碳四作为辅助燃料［2]，紧急情况时可通过EH-3455 出口处PV-310122 补入预热后的循环乙丙烷作为燃料气。

系统内自产尾气量过剩时，可通过PV-330501B 把多余尾气并入界外低压瓦斯管网，补充界外燃料气，当过剩量大时，通过PV-330501C 排入火炬。

（1）ET-3430、ET-3420、EV-3404、EV-3405为第1 部分：为燃料气系统分离出尾气，当裂解炉运行平稳时，尾气产量稳定，且LV-340081、LV-340082 调整时，具有同步性，在平稳生产时对燃料气系统影响较小。

（2）EC-3400 为第2 部分：系统内所产尾气大部分要经过EC-3400 自身膨胀压缩，对燃料气系统影响较为关键，在日常调整时速度应保持平稳缓慢。

（3）干燥器、EV-3332 为第3 部分：尾气除作为燃料气外，另一主要用途对系统内干燥器进行再生操作。再生充压阶段，部分尾气进入干燥器导致燃料气系统内尾气量减少，压力会有所波动，此时若PV-330501B/C 有开度应及时调整，压力若持续降低可打开HV-330502 或PV-330501A 引入界外天然气补充界内燃料气。

在干燥器再生过程中，干燥器内组分重于尾气的部分介质，随尾气进入到燃料气系统，燃料气热值和密度增加，此时应适当降低各炉燃料气压力，保证裂解炉COT稳定。

（4）EH-3333、EH-3455、界外天然气、低压瓦斯管网、热火炬为第4部分：尾气不足时，补充燃料气；尾气充足时，补充界外低压瓦斯管网；尾气过量时，放火炬维持燃料气压力稳定。

2 燃料气系统日常调整

在装置平稳生产时，裂解炉投料类型不同，所产尾气量也有所不同，考虑尾气量变化，燃料气系统日常调整分为2部分：

2.1 尾气充足，无需外引天然气

当尾气充足时，燃料气压力主要受尾气量影响，当干燥器再生与冷吹或膨胀机波动时，对燃料气压力和热值影响较大，后分离系统波动波及燃料气系统时：

（1）减缓或暂时停止干燥器再生或冷吹。

（2）立即把燃料气调节阀PIC330501 由自动改为手动状态，稳定燃料气总管压力。

（3）若PIC330501 手动控制燃料气总管压力仍然波动较大，立即将各台裂解炉燃料气调节阀改为手动控制，避免压力波动过大导致炉管超温。

（4）若燃料气总管压力持续降低，应打开外补天然气手操器HIC330501，外引天然气维持燃料气压力稳定。

（5）当界外燃料气压力低，外引天然气补充量不足，炉前燃料气总管压力低于0.31MPa 时，及时投用输转碳四入EH-3333 流程，引碳四补充燃料气，维持燃料气总管压力稳定，室外及时调整裂解炉风门、火嘴燃烧状态。

界外天然气压力恢复正常以后，需要立即把碳四流程隔断，避免长时间烧碳四造成裂解炉火嘴堵塞。

2.2 尾气量不足，需少量外引天然气

当尾气量不足，需要少量外引天然气补充燃料气时，燃料气压力主要受界外天然气压力影响，尤其当界外天然气压力降低时，燃料气总管压力也会随之降低。

（1）立即汇报调度室，界外天然气压力低，提高界外天然气压力。

（2）如果界外天然气压力无法提高，燃料气总管压力仍持续降低，炉前燃料气总管压力低于0.31 MPa 时，及时投用碳四入EH-3333 流程，引碳四补充燃料气，维持燃料气总管压力稳定。

室外应该及时调整裂解炉风门、火嘴的燃烧状态以保证稳定的压力和温度。界外天然气压力恢复正常后，立即把碳四流程隔断，避免长时间烧碳四造成裂解炉火嘴堵塞。

（3）如果界外燃料气压力降低速度过快或者碳四流程不通，燃料气总管压力快速下降，当燃料气总管压力降至0.3 MPa 以下时，应急处理可打开循环乙丙烷原料去EV-3332 调节阀，补充燃料气系统［3]。

3 事故状态下燃料气系统调整方法

3.1 膨胀机跳车时燃料气系统调整

膨胀机跳车后，由于尾气不再自身节流膨胀压缩，尾气温度上升、压力增加，但尾气量不会发生变化，燃料气调整时应注意5个问题：

（1）膨胀机跳车时，燃料气压力快速上涨，立即打开PV-330501B/C，控制燃料气总管压力，裂解炉各燃料气调节阀应设置为自动状态。

（2）燃料气压力稳定后，通过TIC-330503 调整燃料气预热温度，避免燃料气温度大幅上涨。

（3）若燃料气压力下降，增加PV-340131A 开度，使尾气通过PV-340131A进入燃料气系统。

（4）若燃料气压力持续降低，可适当补入其它燃料（界外燃料气充足时，首先补入界外天然气，不足时引入炼化碳四，压力快速下降应急补入预热后的循环乙丙烷）。

（5）膨胀机恢复开车时，升速过程尽量缓慢，避免尾气量发生波动。

3.2 干燥器再生时燃料气系统调整

干燥器再生时，对燃料气系统影响分为2 方面：干燥器充压和再生结束时再生电磁阀关闭对尾气流量的影响；再生过程中，干燥器中裂解气组分随尾气进入到燃料气系统中，对燃料气系统热值和密度产生影响［4]。

（1）干燥器再生充压时，调节阀开度应缓慢增加，减少燃料气系统内尾气波动幅度，在充压过程中，燃料气压力若出现大幅度波动，暂停充压，待燃料气压力稳定后再进行操作。

（2）干燥器冷吹时，随尾气进入燃料系统的裂解气组分会使燃料气热值和密度上涨，适当降低各裂解炉燃料气压力，保证裂解炉COT 稳定，待热值和密度恢复正常后再进行调整。

（3）干燥器再生结束时，若燃料气压力快速降低，增加PV-330441 开度，使尾气尽快补入到燃料气系统中，可短时间补入界外天然气，维持燃料气压力稳定［5]。

3.3 裂解炉跳车时燃料气系统调整

当裂解炉跳车时，由于进料中断，系统内尾气量大幅减少，燃料气压力大幅降低，无法满足生产需求：

（1）裂解炉跳车后，若界外燃料气压力充足应及时引入界外天然气，补充至界内燃料气系统。

（2）打通碳四流程，当界外燃料气压力低时，及时引入碳四补入到燃料气系统中，调整各炉风门，避免火嘴燃烧缺氧。

（3）若碳四补入后，燃料气压力仍然持续降低，引入循环乙丙烷补充燃料气系统。

（4）在裂解炉逐渐恢复过程中，尾气量相应增加，及时将引入的碳四或循环乙丙烷退出燃料气系统，保持燃料气压力平衡。

3.4 三大机组跳车时燃料气系统调整

三大机组跳车时，短时间内系统内尾气量会大幅度减少，此时燃料气系统需大量引入其它辅助燃料进行调整。但在冬季调整时，由于冬季其它装置和民用燃料气用量增加，界外燃料气量不能满足装置内需求，此时在调整时应注意3 个问题：

（1）当三大机组跳车时，应及时汇报调度室，得到允许后，方可引入界外燃料气。

（2）当界外燃料气不足时，及时引入炼化碳四，补入燃料气系统中，维持各炉低负荷时燃料气用量。

（3）三大机组跳车时，循环乙丙烷流量会大幅减少，若燃料气系统引入炼化碳四压力仍然不足，可增加界外新鲜丙烷引入量，维持燃料气压力。

4 结束语

乙烯装置燃料气平衡是动态变化的过程，影响因素众多。通过对燃料气系统平衡管理方面深入研究，明确燃料气系统影响因素，优化系统日常操作，稳定裂解炉系统正常运行，降低火炬排放量，保证界外燃料气管网压力，确保民用天然气和化工厂内燃料气系统运行稳定。