炼化企业瓦斯系统运行问题与优化对策分析

摘要：瓦斯系统是炼化企业重要的工艺系统，瓦斯平衡对炼化企业装置平稳运行有重要作用，但瓦斯系统产耗不平衡情况时有发生，瓦斯产大于耗会造成瓦斯放火炬，给企业带来经济损失，瓦斯产小于耗需要向瓦斯管网补充燃料，增加企业运行成本。随着环保要求的日益严格，做好瓦斯平衡减少火炬排放，对企业生存发展有重要意义。

关键词：炼化企业；瓦斯系统；运行问题；优化对策

瓦斯又称燃料气、干气，是炼化企业生产过程的重要二次能源。瓦斯系统主要包括产瓦斯装置、瓦斯管网、耗瓦斯装置、气柜、压缩机、火炬等设备，以及外补和外送燃料。来自产瓦斯装置和气柜的瓦斯汇集至瓦斯管网后，输送至各耗瓦斯装置，为耗瓦斯装置的加热炉、锅炉、反应炉等提供燃料。

炼化企业瓦斯系统为各装置供应燃料气，保证瓦斯管网压力、热值稳定是装置平稳运行不可分割的一部分。瓦斯管网压力、热值大幅波动会影响装置正常运行，甚至导致停车。瓦斯系统在运行过程中，因其组成中含有硫、氮等限排物质，需要保证各装置的烟气排放达标。烟气在线监测数据偏高时，要及时分析调整，保证达标排放

1.瓦斯系统平衡

瓦斯系统优化模型以实时数据为基础，约束条件包括热量平衡约束、物料平衡约束、工艺约束等，在满足装置热量需求的前提下，利用重整加热炉燃料分配优化、各加热炉瓦斯用量优化、常减压燃料分配优化和外补天然气量优化等优化策略，实现不同操作条件下的系统优化，为生产及技术人员提供优化指导。

1.1装置正常生产运行时瓦斯平衡

装置正常生产情况下，瓦斯系统控制按照“产耗平衡、安全第一、环保优先”的原则，结合原油性质、各装置生产方案、焦化生焦周期和气温变化情况等，计算各装置瓦斯气产量，制定相应的瓦斯平衡方案，通过“事前调度”和“定量调度”，调整蒸汽锅炉负荷，平衡系统瓦斯，确保瓦斯不放火炬，蒸汽系统压力稳定。

1.2装置开停工和事故状态下的瓦斯平衡

催化裂化装置和延迟焦化装置开停工或突发事故时，大量轻组分排放进瓦斯系统，对瓦斯平衡影响较大，如不能及时有效地降低装置瓦斯产量、平衡过剩瓦斯，将造成瓦斯放火炬。

2.瓦斯系统遇到的问题及分析

瓦斯系统产耗不平衡的现象时有发生，瓦斯产大于耗，气柜超限时，需要通过瓦斯放火炬来平衡；瓦斯产小于耗，系统瓦斯不够时，需要通过补丙烷、天然气来平衡，不可避免地造成了效益损失。

（1）瓦斯系统管网压力正常，各装置运行正常。仅单一装置内瓦斯压力低，导致该装置加热炉瓦斯压力低熄火。瓦斯罐工艺管线无保温、伴热措施。冬季生产过程中，由于瓦斯系统燃料气中带饱和水，环境温度降低，达到露点温度，出现低温冷凝现象，造成瓦斯管线冻堵，导致瓦斯供应不足，出现加热炉燃料供应中断。通过对相应工艺管线增加伴热和保温措施，解决了冬季冻凝导致的瓦斯中断问题。瓦斯系统及其他轻烃类介质均含水份，在管线内平稳运行过程中，出现聚结现象。而部分轻烃类管线无保温伴热，出现冻凝风险。冬季生产中防冻防凝排查分析要全面，对于气态组分、轻烃组分的管线不能忽略，要确保伴热保温措施正常。

（2）装置内可燃气报警，现场排查瓦斯管线泄漏，由于瓦斯管线局部腐蚀穿孔造成泄漏。通过脉冲涡流+超声波测厚，此段瓦斯管线发现多处腐蚀区域，而装置自产瓦斯与系统管网进装置混合处为腐蚀严重部位。为了保证瓦斯管线的正常运行，对管线减薄位置进行补强处理。同时，为了脱除瓦斯介质中的主要腐蚀性物质硫化氢、氯化氢，通过净化模块进行脱硫脱氯，减少了介质对管线的腐蚀。

（3）装置炉长明灯瓦斯自立调节阀引压管瓦斯泄漏。泄漏位置有坑状损伤

该调节阀引压管线为不锈钢材质，此材质对氯离子的应力腐蚀开裂较敏感。引压管积存凝液会引起应力腐蚀。管壁外表面坑状损伤推断为机械原因造成，该机械损伤会引起应力集中。分析判定，引压线泄漏是由于内部介质腐蚀和应力集中共同作用导致。对调节阀引压管带采取压堵漏措施处理。瓦斯系统运行中，介质中含的硫、氯腐蚀管线。一方面要提高瓦斯的净化能力，去除腐蚀性组份；另一方面，要加强管线设备的监控，在重点易腐蚀工段，进行材质升级，提高安全性。

（4）燃料气带液，火嘴出现堵塞，影响加热炉正常运行。经过脱硫系统的自产干气由于流速作用，携带少量液相脱硫剂进入瓦斯系统，装置瓦斯罐切液量大，瓦斯带液量大或瓦斯罐切液不及时造成加热炉波动。措施:在瓦斯进装置前增加切液罐，避免瓦斯带液进装置。

（5）气柜收气量大时，气柜压缩机出口流量受限，气柜液位出现上涨。为降低气柜液位，采取降低气柜气出口压力的办法，即稍打开并瓦斯管网阀门，切出并瓦斯系统前的脱硫系统，减少背压。由于没有经过脱硫塔脱硫，进入瓦斯系统的气柜气含硫量大，导致装置加热炉烟气在线二氧化硫上涨较快，减少气柜气并瓦斯管网量后，加热炉烟气的二氧化硫量降低明显，但是由于热值出现变化，瓦斯热值波动，导致加热炉出现波动。为保障气柜液位在合理区间，增加出口流量，对气柜出口至脱硫装置管线进行扩径改造。避免出现气柜气直接进瓦斯系统，从而保证烟气排放达标。气柜压缩机出口流量保持稳定，保证了瓦斯组成没有较大变化，保证了燃料热值稳定。

（6）临氢装置新氢罐放空至瓦斯管网，由于装置操作压力大，出现紧急情况，大量氢气排入瓦斯管网，引起瓦斯管网压力波动。高压临氢装置新氢放空至瓦斯管网阀门强制限位，避免大量氢气进入瓦斯系统，对燃料系统造成冲击，避免因高压造成瓦斯系统大范围波动。

（7）冬季天然气供应紧张，进厂天然气量大幅减少，厂内投用丙烷气化设备。丙烷热值比甲烷大1.5倍，大量丙烷并入瓦斯系统。锅炉装置在丙烷气化设备投用前后，燃料性质发生较大变化，对锅炉装置造成冲击。为减少波动，投用丙烷气化过程中要加强岗位沟通，延长投用时间，使瓦斯热值变化实现平稳过渡，在燃料热值变大过程中，锅炉运行在可控调节范围内变化。

3.瓦斯系统优化管理

3.1深化信息化应用

1）应用瓦斯监控系统，实时监控各装置瓦斯排放量、瓦斯使用量、气柜柜位及变化趋势，结合监控数据和生产情况，对瓦斯系统进行“事前调度”和“定量调度”。

2）建立天然气和丙烷使用费用计算模型，结合两者热值、市场价格，选用低成本燃料补充瓦斯管网。

3）每周分析一次气柜气组成，回收气柜气中可用组分。增加气柜气进制氢装置专线，将少量气柜气改进制氢装置，回收氢气。

3.2提高员工业务水平

1）加强员工技能培训，对产耗瓦斯装置操作人员进行专项操作技能培训，提高其在瓦斯系统出现波动时的反应和正确处理能力。

2）精细操作，严格控制催化干气和焦化干气中C3以上组分含量小于3%，减少液化气组分带入瓦斯管网。

3）当系统瓦斯不足需要长时间补充天然气时，由于天然气中甲烷含量约90%，将部分天然气作为甲烷制氢装置原料。

3.3建立管理制度

1）建立焦化装置切换塔提前汇报生产调度制度，生产调度统一协调制氢岗位、蒸汽锅炉岗位、气柜岗位调整操作，保证蒸汽管网压力稳定、瓦斯系统压力稳定。

2）加强组织机构管理，建立奖惩制度。成立由生产调度和各作业部工艺技术管理人员组成的瓦斯系统运行攻关组，确定攻关目标。定期召开专题会议，分析瓦斯系统运行出现的问题，研究落实瓦斯系统优化措施。同时根据优化效益情况，给予奖惩，提高员工工作积极性。

4.结语

瓦斯系统在运行中出现腐蚀、泄漏、堵塞等情况，会威胁到安全生产，造成事故。瓦斯组分变化、瓦斯管网压力波动也会影响加热炉正常燃烧，造成烟气排放超标。为了保证瓦斯系统平稳运行，应该加强对瓦斯组成的净化处理，增加水洗胺洗环节；加强设备监测，保证管线处于健康状态；保证热值平稳。从管理角度上控制瓦斯排放，合理平衡瓦斯，可以实现正常生产时火炬零排放，为企业带来巨大的社会效益。通过对全厂瓦斯情况的分析，回收气柜中氢气，选用低成本燃料补充瓦斯管网，可为企业增加经济效益。