傅惠良

(中國石化上海石油化工股份有限公司，200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)烯烴部1#烯烴裝置于上世紀(jì)70年代建成投產(chǎn)，由于存在生產(chǎn)能力小、工藝流程落后、能耗高、日常檢維修費(fèi)用高等突出問題，與世界先進(jìn)水平的差距越來越大，成為上海石化發(fā)展的“瓶頸”。為了提高上海石化在國內(nèi)外石化行業(yè)內(nèi)的競爭力，1#烯烴裝置于2013年11月25日永久停役。1#烯烴裝置的停役為上海石化節(jié)能、降耗帶來的益處是顯而易見的，但也給物料平衡帶來了困難，特別是乙烯系統(tǒng)，從原來的耗略大于產(chǎn)到現(xiàn)在的耗遠(yuǎn)大于產(chǎn)，原有的平衡被打破。在此就1#烯烴裝置停役后的乙烯系統(tǒng)的產(chǎn)耗平衡和供需平衡進(jìn)行分析研究，提出事故狀態(tài)下的應(yīng)對策略。

1 1#烯烴裝置停役前的乙烯系統(tǒng)平衡情況

1.1 上海石化乙烯生產(chǎn)裝置

上海石化現(xiàn)共有2套乙烯生產(chǎn)裝置，分別為1#烯烴裝置和2#烯烴裝置，2套裝置的產(chǎn)能和產(chǎn)量情況見表1。

表1 1#烯烴裝置停役前的乙烯產(chǎn)量

1.2 上海石化乙烯消耗裝置

上海石化現(xiàn)有的乙烯下游主體裝置(上海石化內(nèi)部)主要有化工部的1#乙二醇裝置、2#乙二醇裝置和聚乙烯醇裝置，塑料部的1#聚乙烯裝置、2#聚乙烯裝置和4#聚乙烯裝置；主體外裝置包括上海石化資本運(yùn)營部下屬上海金菲石油化工有限公司(以下簡稱金菲公司)的3#聚乙烯裝置和上海氯堿化工股份有限公司氯堿裝置(以下簡稱吳涇氯堿裝置)，乙烯消耗情況見表2。

表2 1#烯烴裝置停役前的乙烯消耗情況

1.3 上海賽科石油化工有限責(zé)任公司乙烯輸送能力

2011年開始，上海賽科石油化工有限責(zé)任公司(以下簡稱上海賽科)提供給上海石化的乙烯一直以氣相方式輸送，輸送壓力為3.5 MPa,最大輸送量約為15 t/h。

1.4 1#烯烴裝置停車前乙烯產(chǎn)、供、耗平衡情況

1.4.1 乙烯產(chǎn)耗平衡情況

根據(jù)1#烯烴裝置和2#烯烴裝置的乙烯產(chǎn)量、上海賽科的乙烯輸送量，可以計(jì)算出總的乙烯產(chǎn)量為126 t/h。上海石化乙烯消耗裝置除了表2所列以外，塑料部的聚丙烯裝置根據(jù)不同的牌號也使用少量乙烯，最大用量為2 t/h。因此，乙烯總的消耗量為136 t/h(見表3)。

表3 1#烯烴裝置停役前的乙烯產(chǎn)耗平衡 t/h

由表3可以看出：上海石化原乙烯產(chǎn)耗平衡為貼庫存10 t/h，每月約有7 kt的乙烯缺口，缺口部分由中國金山聯(lián)合貿(mào)易有限責(zé)任公司(以下簡稱金貿(mào)公司)通過外購加以彌補(bǔ)。

1.4.2 1#烯烴裝置停役前乙烯供需平衡情況

上海石化共有3個壓力等級的乙烯輸送系統(tǒng)，分別是：①1.6 MPa系統(tǒng)，由1#烯烴和2#烯烴裝置提供給聚乙烯醇裝置和吳涇氯堿裝置；②2.5 MPa系統(tǒng)，由1#烯烴提供給1#聚乙烯裝置；③3.5 MPa系統(tǒng)，由2#烯烴、儲運(yùn)部E-43乙烯蒸發(fā)器和上海賽科提供給1#乙二醇裝置、2#乙二醇裝置、2#聚乙烯裝置、3#聚乙烯裝置、4#聚乙烯裝置及聚丙烯裝置(微量)。

1#烯烴裝置停役前乙烯供需平衡情況見表4。

表4 1#烯烴裝置停役前乙烯系統(tǒng)供需平衡

續(xù)表4

由表4可以看出：上海石化原有的1.6,2.5,3.5 MPa 3個壓力等級的乙烯輸送系統(tǒng)的供應(yīng)均大于需求，為應(yīng)急情況下的乙烯系統(tǒng)再平衡創(chuàng)造了條件。

2 1#烯烴裝置停役后的乙烯系統(tǒng)平衡情況

2.1 乙烯系統(tǒng)產(chǎn)耗平衡情況

1#烯烴裝置停役后，上海石化乙烯年產(chǎn)量減少150 kt，產(chǎn)耗平衡見表5。

表5 1#烯烴裝置停役后的乙烯產(chǎn)耗平衡 t/h

由表5可以看出：1#烯烴裝置停役后，在上海賽科乙烯供應(yīng)正常(15 t/h)情況下，上海石化乙烯產(chǎn)耗平衡缺口由原來的10 t/h增加到28 t/h，一個月的乙烯缺口約為20 kt，全部需要通過金貿(mào)公司外購來滿足。如果按每船乙烯裝載量為3.5 kt測算，則一個月需要外購約6船乙烯，平均每5 d一船，給儲運(yùn)碼頭2#泊位帶來較大壓力。因此在船不能如期到港、上海賽科不能正常供應(yīng)或2#烯烴裝置生產(chǎn)不正常的情況下，制定相應(yīng)的乙烯系統(tǒng)產(chǎn)、供、耗平衡的應(yīng)急策略是非常必要的。

2.2 乙烯系統(tǒng)供需平衡情況

1#烯烴裝置停役后，對相應(yīng)乙烯輸送流程進(jìn)行了調(diào)整：(1)上海石化聚乙烯醇裝置和吳涇氯堿裝置所需1.6 MPa乙烯改由2#烯烴裝置供應(yīng)，儲運(yùn)部E-701低壓乙烯蒸發(fā)器備用;(2)塑料部1#聚乙烯裝置所需的2.5 MPa乙烯改由從2#烯烴裝置向2#聚乙烯裝置和3#聚乙烯裝置提供3.5 MPa乙烯的管線上接出的一、三期乙烯聯(lián)通管降壓(3.5 MPa降到2.5 MPa)供應(yīng)。

1#烯烴裝置停役后乙烯供需平衡情況見表6。

表6 1#烯烴裝置停役后乙烯系統(tǒng)供需平衡

由表6可以看出：正常情況下，1.6 MPa乙烯由2#烯烴裝置單獨(dú)供應(yīng)給聚乙烯醇裝置和吳涇氯堿裝置，尚有6 t/h的余量，即使2#烯烴裝置無法正常供應(yīng)，也可由E-701提供最大15 t/h的供應(yīng)量，因此，1#烯烴裝置停車后，1.6 MPa乙烯系統(tǒng)供應(yīng)不受影響。

1#烯烴裝置停車后，停止外供2.5 MPa乙烯，今后上海石化不再具備2.5 MPa乙烯供應(yīng)系統(tǒng)。

就3.5 MPa乙烯系統(tǒng)而言，如果1#烯烴裝置對1#聚乙烯裝置停供2.5 MPa乙烯，則改由一、三期乙烯聯(lián)通管降壓供應(yīng)(3.5 MPa降到2.5 MPa)，增加了3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的供應(yīng)壓力。因此有必要制定相應(yīng)的應(yīng)急策略，為事故狀態(tài)下的乙烯系統(tǒng)再平衡提供依據(jù)。

3 1#烯烴裝置退役后的乙烯系統(tǒng)應(yīng)急策略

3.1 1#烯烴裝置退役后的乙烯產(chǎn)耗平衡應(yīng)急策略

1#烯烴裝置停車后，上海石化的乙烯來源主要有3個：2#烯烴裝置自產(chǎn)、上海賽科輸送和金貿(mào)公司外購。因此，2#烯烴裝置生產(chǎn)不正常、賽科公司乙烯供應(yīng)減少或停供、金貿(mào)公司外購乙烯船期推遲到港都會給上海石化的乙烯產(chǎn)耗平衡帶來困難，唯一的解決辦法是降低下游裝置生產(chǎn)負(fù)荷，而裝置降負(fù)荷的原則是先降低上海石化主體外裝置(吳涇氯堿裝置和金菲公司3#聚乙烯裝置)的負(fù)荷，再降低上海石化主體裝置的負(fù)荷。上海石化主體裝置的降負(fù)荷順序根據(jù)效益最大化原則安排，即先安排效益差的裝置降負(fù)荷，確保效益好的裝置高負(fù)荷運(yùn)行，從而最大限度減少上海石化經(jīng)濟(jì)效益的損失。

3.2 1#烯烴裝置退役后的乙烯系統(tǒng)供需應(yīng)急策略

3.2.1 1.6 MPa乙烯系統(tǒng)供需應(yīng)急策略

1#烯烴裝置退役后，1.6 MPa乙烯由2#烯烴裝置的低壓乙烯蒸發(fā)器E-446單獨(dú)供應(yīng)(E-701備用)給聚乙烯醇裝置和吳涇氯堿裝置，需求總量約為9 t/h，E-446的最大供應(yīng)量為15 t/h，尚有6 t/h的余量。若2#烯烴裝置生產(chǎn)出現(xiàn)異常，無法正常供應(yīng)1.6 MPa乙烯，則需要立即安排儲運(yùn)部開啟E-701向下游裝置供應(yīng)乙烯，E-701的最大供應(yīng)量為15 t/h，完全能滿足聚乙烯醇裝置和吳涇氯堿裝置的乙烯需求。

3.2.2 3.5 MPa乙烯系統(tǒng)供需應(yīng)急策略

從上海石化乙烯輸送流程可以看出：3.5 MPa乙烯供應(yīng)點(diǎn)共3個，分別是2#烯烴裝置、儲運(yùn)部E-43乙烯蒸發(fā)器和上海賽科。1#烯烴裝置退役后，塑料部1#聚乙烯裝置原料乙烯改由一、三期乙烯聯(lián)通管降壓(3.5 MPa降到2.5MPa)供應(yīng)，增加了上海石化3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的供應(yīng)壓力，上海石化3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的供需冗余由1#烯烴裝置停役前的17 t/h降到了6 t/h，3.5 MPa供應(yīng)系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力大大降低。上海賽科乙烯供應(yīng)不正常、儲運(yùn)部乙烯蒸發(fā)器E-43發(fā)生故障不能正常外供乙烯或2#烯烴裝置生產(chǎn)不正常，都會導(dǎo)致乙烯下游生產(chǎn)裝置因供應(yīng)量不足而降負(fù)荷運(yùn)行。為此，制定了以下3.5 MPa乙烯系統(tǒng)應(yīng)急策略。

(1)上海賽科公司停供乙烯

上海賽科乙烯裝置發(fā)生波動或停車時，出于乙烯平衡考慮，有時會降量供應(yīng)，甚至停止供應(yīng)。上海賽科乙烯停供時，3.5 MPa乙烯供需平衡情況見表7。

由表7可以看出:在上海賽科停止供應(yīng)乙烯時，3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的供需平衡情況為供小于需，缺口為9 t/h，如果不提前調(diào)整下游裝置負(fù)荷，將無法確保3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)整負(fù)荷的原則是先主體外裝置，即將3#聚乙烯裝置負(fù)荷降到最低，由原來的20 t/h降到14 t/h，再根據(jù)效益最大化原則，將4#聚乙烯裝置或乙二醇裝置負(fù)荷減少3 t/h(1#聚乙烯和2#聚乙烯因裝置特性無法降負(fù)荷運(yùn)行)。這樣，在需求總量降低9 t/h之后，就能維持3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

表7 上海賽科停供時3.5 MPa乙烯供需情況 t/h

(2)儲運(yùn)部E-43乙烯蒸發(fā)器發(fā)生故障

乙烯蒸發(fā)器E-43發(fā)生故障時，先要求烯烴部將3.5 MPa乙烯供應(yīng)量增至最大(93 t/h)，同時將上海賽科乙烯接收量提到最大(15 t/h)，詳見表8。

表8 E-43停車時3.5MPa乙烯供需情況 t/h

由表8可以看出：當(dāng)E-43停車時，3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的供需平衡情況為供小于需，缺口為19 t/h，對此可以采取以下措施：①3#聚乙烯裝置負(fù)荷降到最低(14 t/h)；②若聚丙烯裝置生產(chǎn)需要使用乙烯，則立即安排聚丙烯裝置切換牌號，停止使用乙烯；③根據(jù)效益最大化原則，降低4#聚乙烯裝置或乙二醇裝置負(fù)荷。這樣，在需求總量降低19 t/h之后就能維持3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(3)2#烯烴裝置生產(chǎn)異常

2#烯烴裝置新區(qū)和老區(qū)分別配備有3.5 MPa乙烯蒸發(fā)器EA-2628和EA-442，最大供應(yīng)能力分別為40 t/h和53 t/h。同時，2#烯烴裝置又配有3.5 MPa乙烯事故蒸發(fā)器EA-444A和EA-444B(在EA-442和EA-2628不能正常供應(yīng)的情況下分別啟動，最大供應(yīng)量均為40 t/h)，以確保事故狀態(tài)下的乙烯供應(yīng)。

①當(dāng)2#烯烴裝置新區(qū)因生產(chǎn)波動停止外供3.5 MPa乙烯時，要求烯烴部立即開啟3.5 MPa乙烯事故蒸發(fā)器EA-444B，以替代新區(qū)EA-2628外供3.5 MPa乙烯，確保3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的正常運(yùn)行；②2#烯烴裝置老區(qū)因生產(chǎn)波動停止外供3.5 MPa乙烯時，要求烯烴部立即開啟3.5 MPa乙烯事故蒸發(fā)器EA-444A，以替代老區(qū)EA-442外供3.5 MPa乙烯。由于EA-444A最大供應(yīng)量比EA-442小13 t/h，要調(diào)整下游裝置負(fù)荷來滿足供需平衡需要，具體調(diào)整策略與上海賽科停供時相同；③當(dāng)因公用工程等方面的共性故障造成2#烯烴裝置(新、老區(qū)同時)停車時，3.5 MPa乙烯供需平衡情況見表9。

表9 2#烯烴裝置(新、老區(qū))停車時3.5 MPa乙烯供需情況 t/h

由表9可以看出：即使2#烯烴裝置全線停車時，上海賽科和E-43以最大量供應(yīng)、2#烯烴裝置及時開啟事故蒸發(fā)器EA-444A和EA-444B供應(yīng)3.5 MPa乙烯，上海石化3.5 MPa乙烯系統(tǒng)仍有7 t/h的供需缺口。對此調(diào)整負(fù)荷的原則也為先主體外裝置，即將3#聚乙烯裝置的負(fù)荷降到最低，由原來的20 t/h降到14 t/h，再根據(jù)效益最大化原則略降4#聚乙烯裝置或乙二醇裝置負(fù)荷。這樣，在需求總量降低7 t/h之后就能維持3.5 MPa乙烯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 建議

1#烯烴裝置永久停役后，上海石化乙烯的產(chǎn)、供、耗發(fā)生了較大的變化，需要進(jìn)行再平衡并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，為不同事故狀態(tài)下的生產(chǎn)安排提供依據(jù)。隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、上海石化及上海賽科的發(fā)展，從以下幾方面入手，努力做好上海石化的乙烯系統(tǒng)平衡工作。

(1)隨著乙烯原料價(jià)格的不斷走高，下游衍生物(如乙二醇、聚乙烯產(chǎn)品)的生產(chǎn)成本大幅上升，在邊際貢獻(xiàn)為負(fù)的情況下，上海石化應(yīng)該考慮外賣乙烯產(chǎn)品，安排乙二醇、聚乙烯裝置階段性停車以提高化工板塊的經(jīng)濟(jì)效益，同時為上海石化乙烯系統(tǒng)產(chǎn)、供、耗平衡帶來一定的冗余。

(2)恢復(fù)上海賽科超臨界乙烯輸送。上海賽科超臨界乙烯輸送系統(tǒng)的改造已經(jīng)完成，相關(guān)部門批準(zhǔn)后即可投用。上海賽科乙烯恢復(fù)超臨界輸送后，輸送量將由現(xiàn)在的15 t/h提高到37.5 t/h,能大大緩解上海石化3.5 MPa乙烯系統(tǒng)供應(yīng)壓力。

(3)1#烯烴裝置停役后，上海石化新增3.5 MPa乙烯蒸發(fā)器(供應(yīng)量為30 t/h)項(xiàng)目已通過了可行性研究審批，正處于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，預(yù)計(jì)2014年年末可投入使用，這也將大大緩解上海石化3.5 MPa乙烯系統(tǒng)供應(yīng)壓力，為事故狀態(tài)下的乙烯供應(yīng)提供保障。