浅谈某炼化企业燃料气系统优化

王德胜，李久龙

(宁波中金石化有限公司，浙江 宁波 315204)

某大型石化企业主要从事聚酯及精对苯二甲酸的生产，为了完善产业链，实现产业链一体化的重要战略目标，公司于2015年建成投产一套400万减压装置以及200万吨芳烃联合装置。其中减压装置、加氢裂化、汽油加氢、以及芳烃联合装置均采用加热炉加热，加热炉使用的燃料气主要来源于炼厂自产干气、煤制氢装置解吸气以及气柜回收气，不足部分由装置自产液化石油气气化进行补充。

1 燃料气系统基本情况

该公司燃料气系统设计一根DN400燃料气总管，产气及用气装置均就近接入或引自该燃料气总管。同时火炬系统回收的干气，经压缩机送至干气净化装置，去除杂质后，再并入燃料气系统。正常情况通过调整液化石油气的气化量来控制燃料气管网的压力，如果液化石油气气化量降至最低时燃料气系统压力依然高，则通过泄压阀将富余燃料气排放至火炬系统燃烧掉。全厂燃料气系统工艺流程图详见图1。燃料气的主要来源为减压装置、焦化装置、加氢裂化装置、连续重整装置、芳烃装置、气柜回收、干气净化装置、煤制氢装置以及液化石油气气化器等。各装置干气主要组分为甲烷、乙烷、丙烷、氢气等，气柜回收气中含有少量氮气，具体组成详见表1。煤制氢解吸气含有大量的氢气，因此热值较低，而重整以及二甲苯产气由于C3、C4含量较高，热值较高，两者热值差异达12倍。因此不同的干气比例，对燃料气热值的影响十分明显。

表1 不同来源燃料气组成Table 1 Composition of fuel gas from different sources

图1 全厂燃料气系统工艺流程简图Fig.1 Process flow diagram of fuel gas system in the plant

2 燃料气系统运行问题及分析

2.1 正常工况时的燃料气系统存在的问题

燃料气系统的平衡是一种动态平衡，理想状态是装置自产干气以及回收的气柜气同装置消耗的燃料气产耗相当，但实际生产中，燃料气产耗不平衡的现象时有发生。某套装置运行工况异常波动时，该装置自产干气的流量及热值均会随之大幅波动，不但对附近装置的燃料气热值产生影响，全厂燃料气管网压力也会随之波动，燃料气富余则需通过压力控制阀泄放至火炬系统燃烧，燃料气不足则通过液化石油气气化做补充。根据表1显示，由于液化石油气的热值(25903 kcal/nm3)与炼厂干气的热值(10322 kcal/nm3)差异较大，每当燃料气管网波动时，补入的液化石油气对燃料气系统的热值造成了二次波动，对液化气补充点下游的间二甲苯装置影响尤其明显，极易造成间二甲苯装置的产品不合格。

同时燃料气系统受气温的影响也很大。夏季气温高，装置自产干气量增加，同时加热炉消耗的干气量降低，就会造成燃料气系统的富余。富余燃料气只能通过泄压至火炬系统燃料掉，造成大量的能源浪费。

2.2 开停工阶段的燃料气系统存在的问题

开停工阶段各装置无干气产出，燃料气主要由煤制氢装置产解吸气(上游)以及气化的液化气(下游)供应，燃料气管网上下游热值偏差大，上游装置加热炉火嘴使用低热值解吸气易发生回火现象，存在安全隐患。解吸气不得不排放至火炬系统燃烧掉，同时又大量补充液化石油气做开工燃料。

3 燃料气系统优化措施

根据燃料气系统的热值以及压力波动存在的问题，经过分析及试验后，对燃料气系统进行以下技术改造和优化：

(1)调整液化石油气气化器的并网位置，由管网下游位置调整到最上游处，与净化干气进行充分混合之后再送至各装置，使得燃料气管网中的燃料气热值趋于稳定，从而实现装置的工艺运行稳定。

(2)增加煤制氢解吸气至CFB锅炉的技改工艺流程，燃料气富余工况可以通过流量控制将富余燃料气送至锅炉燃烧产汽，以平衡夏季过剩的燃料气[3]，避免了燃料气放火炬燃烧。开停工阶段，通过该流程将煤制氢解吸气送至锅炉燃烧产汽，降低解吸气对装置加热炉的影响。

图2 改造后的全厂燃料气系统工艺流程简图Fig.2 Process flow diagram of fuel gas system of the plant after transformation

(3)全厂建立瓦斯、燃料气实时监控PI系统，实现实时观察装置的燃料气产耗以及气柜高度的实时数据、气柜变化速度等，以便于调度人员即使掌控燃料气系统的运行情况，采取相应的调整措施，下达正确的调度指定，从管理和操作上进行优化，以实现减少排放和降低液化石油气的消耗[4]。

4 优化效果

液化石油气气化器调整到燃料气系统上游之后，经过与自产干气的充分混合，全厂燃料气系统热值趋于稳定，各装置加热炉用气流量也趋于稳定，燃料气管网的压力控制稳定控制在(0.45±0.02)MPag，燃料气压力高泄压到火炬的情况也大大减少，每天消耗的液化气用量能够维持在最低消耗量约30吨/日；随着气化器的调整，间二甲苯装置的运行趋于稳定。

夏季燃料气富余，通过投用燃料气至锅炉的新增的技改流程，将富余燃料气用于锅炉产汽，避免了将燃料气送至火炬燃烧的浪费现象，节约了锅炉用煤量，达到了节能减排的目的。

5 结 论

在我国的炼化企业的发展中，节能减排工作是发展中的必然选择，我国目前正面临着严峻的能源紧缺问题，节能降耗是解决这些发展中矛盾问题的有效方式[5]。企业通过有效的管理、技术以及操作措施对燃料气系统进行了一系列优化，降低了液化石油气的消耗，产生了一定的经济效益。燃料气系统的优化是一项长期工作，只有不断地深入研究，不断地优化改造，进一步降低液化石油气的消耗量，降低火炬气的排放量，才能降低企业的运行成本，提高企业的综合竞争力。