认真进行乙烯技术的比选

中外能源，78.SINO-GLOBAL ENERGY2009年第 14卷认真进行乙烯技术的比选杨春生(惠生(上海)化T.工.程有限公司北京设计中心,北京100102)摘要我国近年还将建设多套大型乙烯装置,而不同专利商的乙烯技术是有优劣之分的。将两家专利商的技术进行比较，专利商1的技术存在投资高能耗高.乙烯损失大等问题;由于辐射炉管构型和急冷油系统技术存在缺陷,大大编短.了装置运行周期;在“只提供T艺包”的情况下,有加大设备尺寸的现象。而专利商I的技术在投资和能耗方面相对较低,并且由于裂解炉采用U型辐射炉管，使炉管寿命达到8年以上。在引进技术时要认真进行不同专利技术的比选,重视生产实践经验和数据,将能耗的高低作为衡量技术优劣的重要标准之一。关键词乙烯技术投资综合能耗操作费用生产成本技术比选1前言当前,在我国已经运行的21套乙烯装置中,包石油烃蒸汽裂解生产乙烯的技术已经比较成括了各个乙烯专利商的技术，其中以采用Lummus技熟,在全世界范围内,约有59个国家和地区的200术的装置居多,S&W技术的装置次之，也有Linde多套乙烯装置在运行,2006年全球的乙烯生产能公司、KBR公司,TP 公司的技术。这些公司的技术力达到1.204x10%。虽然都可以生产出乙烯产品,但是经过长期的生产我国的乙烯工业经过近20年的快速发展,特实践的检验,证明这些技术是有优劣之分的。别是经过对老装置的扩能改造,生产能力大幅提有的专利商在原有第一代乙烯技术的基础上，高,2006年的乙烯产量已经超过日本,成为仅次于开发出了“超选择性裂解、急冷油的黏度控制、双塔美国的第二大乙烯生产国。2007 年我国的乙烯产脱丙烷、双塔脱甲烷、乙烯塔双股进料、热泵技术"量达到1027.8x104t(包括中外合资企业)。等先进裂解和回收技术,使之升级为第二代乙烯技虽然我国乙烯产量有了大幅度增长,但仍然不术。实践证明,第二代技术在原材料消耗、综合能能满足国民经济快速发展的需要,当前的乙烯产量耗、操作稳定性、运行周期等方面显示出明显优势。自给率约为50%左右。因此,我国在近年还要建设但有的专利商把没有优势和不太成熟的技术多套大型乙烯装置。2005 年以来已经投产、在建、推荐给业主在大型装置中使用，给业主造成投资和拟建和改扩建的乙烯装置及其生产能力见表1。操作费用的增加。例如,催化蒸馏加氢技术在某乙由表1可见，上海赛科等5套装置已经投产,烯装置使用后，催化剂的活性很快降低,导致不得有4套乙烯装置处于可研阶段，其余10套装置处不重新设置C3加氢系统。三元冷剂制冷系统在设于工程设计和建设之中。上海赛科乙烯拟扩建至备投资方面比单组元冷剂复迭制冷要高,装置运行120x104/a规模,但合资双方尚未最终敲定。后乙烯损失大,还要经常调节冷剂的组成,操作麻2乙烯装置的专利技术烦,多数业内人士认为不宜在新建装置中采用。世界上能够提供乙烯技术的专利商有五、六家之多,利用他们的技术建设和投产的乙烯装置,基本都可以正常运行,生产出合格的乙烯产品。同时,由.本文I中国煤化工于竞争的需要，各专利商也在不断开发新的技术，作:YH毕业于天津大学化工C N M H G期从事化工和石油化.用以更新和替代已有的技术，使乙烯装置在物耗、工装置的设计工作,1986年后主要从事乙烯装置的设计和项目能耗和装置的可操作性等方面有进一步的改善。前期工作,已发表论文多篇。E-mail:yangchunshengl@vison.com第1期杨春生。认真进行乙烯技术的比选表1我国近年已投产、在建、拟建和改扩建的大型乙烯装置序号装置名称产能/(101.a")备注上海赛科乙烯902005年3月投产(合资)2扬子公司扬巴乙烯502005年5月投产(合资)中海油惠州乙烯802006年3月投产(合资)4福建炼化乙烯装置与埃克森美孚等合资，2009年投产天津石化大乙烯100与道化学公司合资,2009年投产6镇海炼化乙烯装置在建,2010年投产新疆独山子大乙烯在建,2009年投产中国石油四川乙烯2006年2月28日奠基广西钦州大乙烯2006年12月奠基10青岛大乙烯中国石化在作可研I1广州石化南沙乙烯中国石化与科威特合资,在作可研12抚顺石化乙烯已开工13武汉石化乙烯2007年12月开T，2011年投产14茂名乙烯改扩建64(新增)2006年9月已投产15大庆乙烯改扩建60(新增)2007年12月奠基16兰州厶烯改扩建45(新增)2006年11月已投产盘锦乙烯改扩建8扬巴乙烯改造15(新增)在作可研沈阳化T集团蜡化厂催化热裂解(CPP)技术,在建总生产能力1394我国在“十一五”期间及其以后,已建设和即将该说在当今条件下，我们已经有了20多套乙烯装建设10几套大型乙烯装置，这些装置有的已经投置的设计和生产经验,开发自己的乙烯技术应该不产,有的已经选定了专利技术,有的还处于可研和存在什么大的问题。设计阶段。吸取过去的有益经验,认真研究专利技3某乙烯装置分离系统投资的比较术的细节,考察已投产装置的实际生产数据,认真原某拟建中的48x10*t/a乙烯装置向3家专利地进行技术比选,实为紧迫任务之一。商发出了询价书,业主在拿到专利商的技术建议书中国石化集团和中国石油集团正在结合武汉.并进行了技术附件谈判后，整理出其中两家专利商乙烯等大乙烯装置开发国产化的自有乙烯技术。应所提供的分离系统的设备及其投资情况,见表2。表2两家专利商的设备及其投资"的比较项目专利商I专利商静各类静设备总台数/台142不含机、泵设各类静设备总质量入6334.456458.45备各类静设备总估算投资/万元1784214415不含机泵,含塔内件,1为I的1.24倍塔类塔器总台数/台15(有4台填料塔)18(无填料塔)设备塔器总质量/t3986.53178.2塔器总估算投资/万元106057522I为■的1.41倍板翅式换 热器热负荷(keal-h-54.206x1043.55x10塔的质量/1390.5754.5塔的估算投资/万元3569.81385.6含塔内件，I为I的2.58倍油、水急冷区换热器质量h910.2670.2的设备換热器估算投资/万元.1365.3，00中国煤化工91.36倍泵的总计流量/(m2.h*)18605=51.63倍泵的马达功率/kW.76YHCNMHG1.60倍制冷系统投资/万元918596(3组元冷剂制冷)| 16134(单组元冷剂复迭制冷)|含机组.换热器和段间罐，I为I的1.15倍注:①投资按当年价格计算;②kcal=4.1868kJ,下同;③采用规模系数法计算得到。中外能源， 80.SINO- -GL0BAL ENERCY2009年第14卷表2中的数据是基于两家专利商对同一个询裂解炉,分离系统的设备投资(不含仪表)约占装置价书的报价数据,具有相同的基准,因此具有可比投资的40%左右。由表2可见,专利商I的各类静性。另一家专利商由于所提供的数据不完整,无法设备总投资明显高于专利商II ,塔类设备、板翅式整理出可比数据。换热器、急冷区设备.制冷系统等的投资都高于专三元冷剂压缩机的操作压力为3.0MPa,单组元利商I。可以认为,专利商I的乙烯装置投资比专冷剂压缩机的操作压力小于1.8MPa，操作压力高利商I高10%以上。使得与三元冷剂压缩机相关的设备、管道设计压力4某乙烯装置的考核数据和评述升高.投资增加。4.1装置的考核数据经过对多套乙烯装置的测算,乙烯装置设备投某乙烯装置投产后,经过9个多月的运行,于资(不含仪表)约占装置投资的55%左右,如果去掉2007年6月下旬进行了考核,考核结果见表3。表3某乙烯装置考核结果汇总表考核项目合同保证值考核值备注聚合级乙烯80.0081.64考核值比保证值大2.05%生产能力/(t.h")聚合级丙烯40.0043.09考核值比保证值大7.73%99.95产品分布，99.60%(物质的量比)氨气95.0089.41氢气质量不合格综合能耗/(cal.kg乙烯~)31204040综合能耗比保证值大29.5%乙烯回收率,%99.7596.47乙烯损失达3.53%氢气回收率,%89.389.5氢气质量不合格，其回收率没有意义急冷油塔釜温/心C _96考核值比保证值低9心,急冷油系统急冷油黏度1cPD2.7-3.3未检测使稀释蒸汽发生址减少50C时急冷油黏度/esr260-500废水量(主要是稀释蒸汽排污)(t.h-)10.4518.88考核值比保证值大80.6%注:①1cP=1x10-Pa.e;②lcSt= 1m/s。4.2对考核数据的评述别是轻冷剂的制冷能力差距更大,使得脱甲烷塔塔①生产能力达到并超过了保证值。顶温度、冷箱中氢气分离罐的温度比设计值要高出.②除生产能力和乙烯、丙烯质最外,其余各项12~13C,使高、中.低压甲烷中的乙烯不能冷凝下指标均未达到合同保证值,特别是能耗高、乙烯损来,造成乙烯损失太大(正常的乙烯损失应为0.35%失大,增加了装置的生产成本。氢气质量不合格会左右)。增加用氢单元的损失。甲烷-氢尾气中的乙烯含量高，尾气用作干燥③综合能耗。考核报告指出了急冷油系统存器的再生介质时，会产生结焦而影响干燥剂的寿在的问题,少产生稀释蒸汽32.6/h,必然导致用中命。在齐鲁乙烯改造中也采用了三元制冷压缩机,压蒸汽来补充,多消耗蒸汽使能耗增加。同时急冷脱甲烷塔塔顶温度也高于设计值,使塔顶甲烷中乙油塔釜温低、急冷油黏度高,会导致急冷系统操作烯含量高达1.5%-2.0%(物质的量比),不仅乙烯损困难,大大缩短装置的运行周期。失大,还引起了干燥剂的结焦"。某乙烯装置由40x10/a扩能到72.5 x10*t/a⑤从考核数据可以看出，与当今的先进技术时,采用专利商I的乙烯分离技术,其合同范围与相比,所采用的是一个“投资高.能耗高、生产成本前述的乙烯装置基本相同。对新增32.5x10^t/a 分离高”的技术。生产线进行考核时，综合能耗值为2301kcal/kg乙5看中国煤化工田烯,比前述装置的合同保证值低26.25%。HC NMH G在国内的乙烯装④乙烯损失。采用三元制冷压缩机,在用尽设置中有几十台之多,多年的生产实践显示,该裂解计裕度的情况下,仍然达不到设计的制冷能力。特炉炉型的缺陷是辐射炉管有弯曲现象,导致炉管的第1期杨春生，认真进行乙烯技术的比选，81●蠕变破裂,显著缩短了炉管的寿命。国内多套乙烯会像“膨胀节”一样起到补偿作用,从而不至于引起装置的生产实践表明,这种型式的裂解炉辐射炉管炉管弯曲。炉管不弯曲即没有受到额外应力,因而的使用寿命为3~5年。这在多篇文献中已有报道,炉管寿命长。例如天津联化乙烯装置、燕山化工一厂乙烯装置、对于一套45x10*/a 能力的乙烯装置来说,采上海石化2号乙烯装置的裂解炉等;国外同类型的用专利商I的裂解炉与采用专利商I的裂解炉相裂解炉情况也类似,有些裂解炉辐射炉管的寿命甚比，假定其裂解炉的台数和辐射炉管的质量相同,至只有2~3年。只是辐射炉管的寿命分别按4年和8年计算,两种近10多年来，专利商I设计的裂解炉(液体原炉型辐射炉管的年折旧费用分别为364万元和182料)采用U型辐射炉管,我国也有多台U型炉管裂万元。实际上,更换辐射段炉管不仅要花炉管材料解炉在运行。10 多年的运行实践证明,U型炉管未费,还要花施工费,还要承担开停工造成的损失,实出现弯曲、蠕胀现象,滲碳情况也较轻,没有因为机际费用的差别远大于182万元/年。械损坏而更换过炉管。茂名乙烯、广州乙烯、大庆乙6专利商I提供给国内的两套乙烯技术烯均有U型炉管裂解炉在运行,辐射炉管的寿命可近年来，专利商1给国内提供了两套乙烯技以达到8年以上。裂解炉管的理论寿命是连续运行术,一套装置的能力为90x10tVa,另一套装置的能10x10h。力为64x10t/a。但90x10*t/a 乙烯装置的技术来自可以认为,专利商I的裂解炉炉管变形主要是于专利商I作EPC(设计、采购、施工)总承包的国外由于炉管构型及其与废锅之间的匹配不合理引起某装置的翻版，而64x10*t/a乙烯装置专利商只提的,这种不合理导致了两程炉管的热膨胀量有显著供工艺包。对“EPC总承包"和“只提供工艺包”这两差别,炉管本身无法吸收或改变这种差别,结果造种商业模式,专利商的关注点是不同的,只卖工艺成了炉管的弯曲变形。而专利商1II的U型辐射炉包的装置,装置投资的多少与专利商的利益无关。管,其一程炉管和二程炉管的膨胀长度没有多少差我们可以把这两套乙烯装置急冷区塔设备的别，即使稍有差别,连接一、二程炉管的弧形管件也大小作一个比较,见表4。表4两套乙烯装置急冷区塔设备的大小比较设备名称64x10%/a 装置塔内径x塔高/m90x101/a装置塔内径x塔高/m两套装置的塔截面积之比.急冷油塔周定阀塔板+15块折流板, 10.5x35.90两 段填料+19块折流板, 10.65x40.0886.59/89.08=0.97裂解燃料油6. 16/3.80=1.62空塔,2.80/1.50x10.50浮阀塔,2.20/1.10x13.26汽提塔1.77/0.95=1.86裂解柴油光提塔浮阀塔, 1.10x10.90浮阀塔, 1.20x10.060.95/1.13=0.84急冷水塔填料塔9.70/12.00x36.05填料塔, 10.20x31.0973.90/81.71=0.90工艺水汽提塔浮阀塔,2.70x13.20浮阀塔,2.80x13.565.73/6.16=0.93这两套装置的裂解原料均以石脑油为主,其设烯装置采用前脱丙烷前加氢流程,90x10*u/a乙烯装备的大小应该和装置的生产能力成比例。两套装置置采用顺序分离流程,但急冷系统的流程不受分离的生产能力之比为64/90=0.71, 而表4中算出的急流程的影响,因此其设备大小应该具有可比性。冷区塔设备的截面积之比多数都在0.9以上,特别- 般来说,急冷区的投资约占乙烯主装置区投是急冷油塔的比值达到0.97，塔径几乎相差无几,资(不含罐区、火炬、开工锅炉等)的10%左右,急冷尽管这两个塔的塔型不同,也不至于达到塔径几乎区的设备尺寸大无疑会提高乙烯装置的投资。相同的地步。以90x104/a乙烯装置的塔径为基准,7乙烯生产的综合能耗在两个塔操作条件近似相同的条件下,用动能因数中国煤化工指标,能耗在乙烯相等的方法估算出64x10*t/a乙烯装置的塔径为装MHC N MH G大的比例,国内平9m,而实际为10.5m, 实际塔径要大出1.5m之多。.均为76%,上海石化为84.94%,所以降低能耗可以这两套装置采用的分离流程不同,64x10*t/a乙显著降低现金操作成本!),从而节省操作费用。中外能源●82●SINO-GLOBAL ENERCY2009年第 14卷表5是近年采用不同专利技术建成投产的3套乙烯装置2007年的综合能耗值。表5不同专利技术的乙烯装置能耗专利商专利商I ,90x10%/a乙烯I专利商,60x104/a乙烯I专利商,46x109/a 乙烯备注能耗/(keal.t乙烯-1)630x104580x104802x104比例1.0861.000(基准)1.383专利商I的能耗最低表5中乙烯装置的规模虽然不同,但规模大对特别应该强调的是,能耗的高低应以多年的生降低能耗应该有利,所以专利商II的技术应该比专产实际数据为依据,不能只看专利商的承诺,有些利商I优秀;面专利商I和专利商皿相比,能耗比专利商承诺的数据或合同中的数据是不可靠的。例相差太大,专利商皿的技术不可取。④装置的稳定性和长周期运行。众所周知,装能耗的高低说到底就是燃料消耗的多少,在原.置生产不稳定时,例如裂解炉故障、急冷油飞黏、压油价格高企的今天,应该特别把能耗的高低作为衡缩机喘振、冷箱冻堵等,操作人员肯定要进行运行量技术优劣的重要标准。同时,能耗还直接或间接参数的调整,难免有公用物料排空、物料排火炬等地涉及到装置的清洁生产和温室气体的排放,燃料操作,这样既浪费了物料,又减少了产品产量,增加消耗多必然会向大气排放更多的CO2等温室气体,了产品生产成本。影响地球的气候,影响人类的生存环境。装置的长周期运行是有效的挖潜手段,采用优8结语秀技术可以使装置连续运行6~7a或7~8a,采用较①在建设新的乙烯装置和对已有乙烯装置进差的技术只能运行2~3a,而一套40x10*t/a的乙烯行改扩建时,应慎重进行乙烯技术的比选,采用投装置每减少一次大修就减少费用近2亿元。最大限资省、技术指标先进、物耗能耗低、操作费用低、能度地发挥设备能力，增加装置的有效生产时间,是够长周期稳定运行的技术，以获得最好的经济效提高企业经济效益的有效途径151。益。⑤投资。在只引进工艺包的情况下,乙烯装置选择技术时应特别尊重来自实践的经验和意的投资和专利商的利益关系不大,有的专利商不顾见，避免给企业和国家造成不必要的损失。业主的利益,把某些设备的尺寸搞大,特别是把他②对某些存在缺陷的技术，选择时应慎重抉技术薄弱环节的设备搞大,来达到合同规定的生产择。例如,多套乙烯装置的生产实践证明,某专利商能力。对此业主应保持清醒的头脑,深人进行不同的辐射炉管构型和急冷油系统技术存在缺陷,这些专利技术的比选,避免自己的利益受损。缺陷往往成为装置能力达标的瓶颈。而我们可以选解决这一问题的最好方法是积极开发国产化择这些系统没有缺陷的其他专利商的技术。.的自有技术,中国石化集团、中国石油集团都在安对于在大型装置中尚无成功使用经验的技术，排和落实乙烯技术的国产化工作，我们期待着采用也应该特别慎重。例如,扬子乙烯装置由40x10ft/a国产化自有技术建设的乙烯装置顺利建成投产。改造到70x10*t/a时,仔细分析了专利商推荐的“C3催化精馏加氢"技术的利弊,最终未采用该技术闹。参考文献:而另一乙烯装置采用了该技术,投产后证明该技术[1]乙烯行业调研组.第+四次全国乙嬙年会调研报告[J].乙烯不能达到要求的加氢程度,造成了不必要的损失。工业:第十四次全国乙烯年会. 2006(增刊):8.③综合能耗。能耗的高低不仅涉及到操作费[2]杨春生.SRT型裂解炉的缺陷[J].石化咨询.0046):55.用和生产成本,还涉及到清洁生产和减少温室气体[3]范士平.加强管理,降低乙烯操作费用[C].第十二次全国乙烯年会,北京,2002.排放。在全世界都高度重视保护人类生存环境的今天，节省能量消耗,减少温室气体排放,已成为全球中国煤化工面临的紧迫课题,选择乙烯技术时,也应成为关注[5]THCN M H G体效益[).乙烯工业:的重点,把综合能耗的高低作为衡量技术优劣的重第十三次全国乙婦年会,2004(增刊):83.要标准之一。(编辑张峰)第1期杨春生。认真进行乙烯技术的比选Comparison and Selection of Ethylene Technology Callsfor ConscientiousnessYang Chunsheng(Beijing Design Center , Wison(Shanghai) Chemical Engineering Co. ,Lud. . Beiing 100102)[Abstract] Lots of large- -scale ethylene plant will be constructed in China in the near future , while distinc-tion can be made between good and bad ethylene technologies of diferent licensors.This paper compares thetechnologies of two licensors.Technology of Licensor I has disadvantages of high investment , high energy con-sumption and great ethylene loss.Defects in radiant coil configuration and quench oil system technology signif-icantly shorten the operation cycle of unit , and equipment dimension may be enlarged while only processpackage is provided.Technology of Licensor I has relatively low investment and energy consumption ,and thelife of fumace tube may be above 8 years because U-type radiant coil is used in cracking furnace.Conscien-tiousness is required in comparison and selection of diferent patent technologies , great importance should beattached to operation experience and data , and energy consumption should be taken as one of the importantindicators for good technologies.[Keywords] ethylene technology ; investment ; comprehensive energy consumption ;operating cost;production cost;comparison and selection of technology●能源知识.英国燃油税征收概况英国的燃料油价格制定是非常复杂的,随着国际石油市场原油价格的波动每个月都有变化。自去年以来,英国汽油霉售价格一直在不断调整之中,上下相差几便士。由于英国有多家石油公司和超市都从事汽油零售,竞争激烈,价格不一。目前在伦敦市的加油站中,见到的最低标号的无铅汽油最低价格为每升77.9便+(0.779英镑,一英镑折合1.89美元),最高为每升79.9便士。英国汽油的税收是相当高的,汽油税一般包括两种,一种是燃料税(Fuel Duty),另 一种是增值税(VAT),迄今燃料税占的比例最大。2000年时汽油价格达到每升85便士时,其中生产成本与利润为21.7便士,大约51便士是燃料税,12.5便士是增值税。税收在价格中所占比例大约为75%。.据英国一家独立的财政研究所[nstiute of Fiscal Sudies)的资料 ,英国的燃料税是从1979年开始征收的。1993年,英国保守党执政时开始实施燃料价格定期比例调整政策(Fuel Price Escalator, 旨在筹集资金和基于环保目的的限制汽车使用。1993年规定的年虔燃料价格增加比例是高于通货膨胀率的3%。此项政策开始实施时就把汽油税收提高到整个价格的72.8%,保守党1997年下台时,税收增加到占整个价格的76.3%。1997年工党上台后,取消按定期比例调整制,但在第一个预算报告中就把汽油税收提高到了81.5%, 1998年达到85%。由于国际石油市场价格不断攀升,近几年税收比例有所下降。几年来,增值税基本固定在17.5% ,燃料税部分则有所变化中国煤化工(代齐供稿)MHCNMHG