作者：中国空分工程有限公司  张春芳、张敏丹、胡中杰

摘要：本文介绍乙烯接收站蒸发气（BOG）产生的原因、处理方式，现有处理工艺的优缺点,提出不同处理方式适用的不同操作工况和优化方案,得出减少冷冻机的操作,是降低能耗的主要手段之一.并介绍处理BOG相关设备的选型原则，为其他装置提供参考。

关键词：乙烯; 蒸发气（BOG）;接收站

中图分类号：TQ052.5 文献标志码 A

BOG Treatment OF Ethylene Terminal Industry

Zhang Chunfang, Zhang Mindan, Hu Zhongjie

(China National Air Separation Plant Co.,LTD, Hangzhou 310051)

Abstract：The evaporation gas ethylene receiving station (BOG) causes, treatment methods, advantages and disadvantages of the existing treatment process, and its optimization is proposed, different processing methods of different operating conditions, the freezer to reduce operation, is one of the main means to reduce the energy consumption. And introduces the selection principle of treatment of BOG related equipment, provide the reference for the other device．

Key word: ethylene; boil of gas (BOG); terminal

1 引言

乙烯是合成塑料、合成纤维等化工材料的最重要的基础有机原料之一，占石化产品的75%以上，包括乙二醇。氯乙醇、乙醛、氯乙烯、环氧乙烷、苯乙烯等；乙烯也可用于聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等多种聚合物的生产^[1]。乙烯在国民经济中占有重要地位，是石油化工产业的核心，其生产规模和水平已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标准之一^[2][3]。 至2013年，中国乙烯市场容量上涨超过1倍，营业总收入升至190亿美元。下游加工业推动乙烯强劲增长势头,这使国内乙烯缺口越来越大，而通过建立乙烯接收站从国外进口可解决部分需求。与LNG接收站类似，接收站的低温乙烯储存于常压低温储罐内（约-102℃），蒸发气产生的原因主要有以下几方面：①由于低温乙烯受外界环境热量的侵入；②乙烯泵运行时机械能转换成热能；③充装产生的置换；④大气压变化。为了维持低温乙烯储罐压力，必须排出多余的蒸发气。

2现有处理手段

现有工艺中，有将充装产生的部分置换气返回低温乙烯船仓中，此方法可降低再液化的功耗，但此工艺只能在卸船时使用;且需要建设储罐到码头的气相管线及专用的气相返回船舱的输油臂，在没有其他蒸发气处理措施的情况下，当没有卸船时，储罐产生的蒸发气只能放空处理，导致资源浪费。还有采用单一冷冻机将蒸发气再液化处理的，这种工艺的缺点是能耗高。第三种方法是将产生的蒸发气加压输送至下游用户区，这种工艺相对再液化工艺，能耗相对较低，但当下游用气压力较高时,一次性设备投资也较高,且当无外输时，产生的蒸发气只能放空焚烧处理。

3操作工况及优化工艺

3.1操作工况

乙烯接收站的操作工况大致可以分为卸船①工况、外输②工况、储存③工况及几种工况相结合④的操作工况。

①工况，大量的低温乙烯进入储罐，置换出储罐内的气体，蒸发气的量较其他工况显著增加。卸船时蒸发气的量=进入储罐的液体排开的体积+储罐受热的蒸发量+少量的进液闪蒸。但卸船工况下，大量的蒸发气只能采用冷冻机系统再液化回收。采用冷冻机的工艺见图1。

Figure 1 the freezer reliquefaction process chart

Figure 1the freezer reliquefaction process chart

②工况下蒸发气的量比较小，主要是储罐因为热量的入侵而产生的蒸发。具体蒸发量与储罐设计时的蒸发率有关。蒸发气量=储罐容积x蒸发率-外输乙烯体积。

③工况时蒸发气的量比外输工况稍微大一些，来源主要是储罐因为热量的入侵而产生的蒸发。这时，因没有外输，产生的蒸发气需再液化系统再液化后返回储罐。蒸发气量=储罐容积x蒸发率

④工况，与卸船工况产生的原因相同，但与卸船工况产生的蒸发气量相比，因有部分外输而稍微较小，卸船时蒸发气的量=进入储罐的液体排开的体积+储罐受热的蒸发量+少量的进液闪蒸-外输乙烯体积。

以一个20000m3乙烯储罐为例，储罐的蒸发率定为1%，卸船速率300t/h，外输量为30t/h，忽略大气压变化的影响，蒸发气全部采用冷冻机液化回收，功耗如下：

表1 各工况下的功耗

Table 1 power consumption under different conditions

备注：此数据表中数据仅为蒸发气处理系统的功耗。

由表1分析：

卸船工况下电耗最大，说明此工况下蒸发的气体量最大，再液化系统的电耗也较大；

压缩机及冷冻机的处理能力应由卸船工况决定。蒸发气压缩机采用两台，两台的处理能力和卸船时产生的蒸发气量匹配，卸船时两台同开，无卸船时，一台工作，一台备用，压缩机的启停根据储罐压力调节。

3.2 工艺优化

由于以上只采用冷冻机为再液化提供冷量，整个工艺的功耗也相对较高，笔者考虑党有外输存在时，可将BOG与增压后的乙烯换热，回收部分冷能，减少或停止冷冻机的操作，可降低能耗。优化后的工艺如图2.

工艺路线图

Figure 2the drawingofoptimized route

蒸发气全部采用冷冻机液化回收，功耗如下：

表2 优化后各工况下的功耗

Table 2 power consumption under different conditions after optimization

采用优化后的工艺，表1与表2对比得出：

（1）卸船外输工况相比，电耗水耗都大大降低，这是因为在有外输的工况下，采用了优化后的工艺，增设一个乙烯节能器，使闪蒸出的气体经压缩机压缩后与外输的乙烯换热，吸收冷量后然后节流返回储罐储存。经工艺核算，对于此项目，下游外输的乙烯量达到8t/h才能将蒸发出的乙烯气体液化回收，当外输量不能达到此要求时，不能处理的蒸发气再采用冷冻机液化回收，这样可大大降低能耗。此时工作的设备仅为BOG压缩机，在外数量满足要求的情况下，冷冻机可以完全不工作。卸船外输工况下，冷冻机工作与不工作，能耗相差较大，这是因为同样的蒸发气量，采用冷冻机再液化回收消耗了电能。而冷冻机不工作的情况下，采用外输的乙烯与增压后的蒸发气换热，为蒸发气提供冷能，从而节省了电能。而外输的乙烯因为吸收了增压乙烯的热量，需要气化吸收的热量也减少，这样也降低了蒸汽的消耗。

（2）外输工况下，能耗降低的原因与卸船外输工况相同。

（3）前后单卸船工况与单储存工况下能耗相同，是因为没有外输的乙烯，无法采用优化后的工艺。

3设备选型

BOG处理系统主要由BOG管道、增压处理系统、再液化回收系统及节能部分等组成。涉及到的主要设备是压缩机和冷冻机。

3.1 压缩机

因BOG从低温储罐内蒸发出来，温度仍然比较低，工艺设计中有两种选择，一是采用低温压缩机将低温气体直接压缩的工艺，二是将低温气体复热后采用常温压缩机压缩的工艺。压缩机有离心式和往复式两种，因接收站多采用低温常压储存，且不同工况下BOG产生量跨度较大，建议采用低温往复式压缩机^[6][7]。压缩机的运行能力通过储罐压力调节。

3.2 冷冻系统

乙烯再液化的冷能由冷冻机提供，冷冻机是指用压缩机改变冷媒气体的压力变化来达到低温制冷的机械设备，冷冻机的工作介质即为制冷系统中担负着传递热量任务的制冷剂。本设计制冷冻机采用螺杆式冷冻机，制冷剂采用丙烯。冷冻机的制冷能力由闪蒸气的总量决定。卸船时闪蒸气主要是由进料置换产生，换而言之，冷冻机的选型和卸船速率相关，单位时间内进入储罐的液体量越大，置换出来的气体越多。卸船时可适当的提高储罐的操作压力，这样可降低冷冻机的处理能力。如冷冻机不能及时处理掉这些气体，储罐的压力就会上升。

在化工工艺中应用节能建好技术有利于降低过程损失。实现节能讲好必须要有设备支持，这就要求全面提高设备性能，从而降低能耗在过程中的损失，对化工工艺来说有一个非常重要的步骤，也是一个基础性的步骤，就是对产品分离提纯的过程中被损耗掉。如果企业对提纯的设备进行了技术改造。提高了设备的重要性能，在操作流程上进行规范，就可以有效降低能量的损耗。租一个例子，化工工艺过程中有一个非常重要的设备精馏塔，精馏塔的压力改变了，回流比就会降低。如果用热泵蒸馏代替精馏塔就能有效降低过程中能量的损耗。热泵能使反应压力降低，这样吸热反映做功就能降低，从而有效抑制的能量损耗。还有，如果使用高效传热的材料和设备，能够大量的改善传热效率，也能降低能量的损耗。新型的绝热材料对也能有效使热量损失降低，但是要选择合适的厚度。因此，使用高效的材料、高效的材料、高效的设备和节能的设备，在生产过程中就可以大幅度提高能量的利用效率。

在化工工艺中应用节能建好技术有利于重复利用能量。余热也是一种能量，但在传统的生产过程中，它往往被大量的浪费掉，在生产工艺中，其他的程序的化工生产可以直接的利用余热。他是一种可以重复使用的热量，这种能源是由一次性能源在生产过程中释放出来的能量。在生产过程中，如果采用新的技术设备加强对余热的收集，然后再将这种能源用于生产，就直接降低了能量的损耗，降低了企业的成本，同时提高了气液的经济效益。在我国的化工行业，很多企业也采用了能够提高余热回收利用率的热泵技术，这一技术在整个行业得到了广泛应用。

在化工工艺中应用节能减耗技术有利提高转化率。催化剂是化工生产中一种极为重要的化学物质，它的主要作用是加速化学反应，或减缓化学反应。使用催化剂是一种有效的工艺生产过程，它能够使转化率大幅提高，进而降低温度压力，降低单位产品的能耗。要降低反映副产品的出现和原材料的使用量，就必须使用催化剂，同时它对降低化工分离的能耗与负荷也发挥了中的作用。日本一个著名的化工气液发明了一种氧化铝催化剂，这种氧化剂被广泛的用于汽车铸造业，在处理汽车尾气和除汽油中杂质方面发挥了重要最用。

在化工工艺中应用节能减耗技术有利于降低化工流程的动力损耗。节能减排技术通过三个步骤就可以降低化工生产整个流程的动力损耗。首先，使用变频节能调速，使电机的电能的消耗有效降低。在化工企业中，设备装置负荷率低书皮鞭存在的问题，在这种情况下，要想对电机拖动系统长期工频云从进行有效的预防，就通过变频节能调速来预防。这样点亮都能有效利用，不会浪费。其次，对供热系统进行改进优化。最后，污水处理和回收技术在全行业得到大力推广。大家都知道化工企业的产生的工业污染是非常多的。如果不做任何处理就排入河流、渗入地表，会对环境造成很大的破坏。我国很多地区面临水资源匮乏。所以化工企业应该引进污水处理技术，提高水资源的利用率，回收可在利用的谁资源，节约资源，降低资源浪费，从而节省能源资源消耗量。

从根本上说，化工个工艺能源损耗是由若干因素共同作用的结果，比方说，经济体质、技术水平、外部环境、内部环境、管理水平及国家政策等。特别是化工工艺管理水平，化工工艺干礼水平在很大程度上影响着能源损耗，为不断提升化工工艺生产管理水平，应该由专业者实施监督与管理，而且所选用的管理人员必须具备节能降耗意识，始终在化工工艺生产中全面贯穿节能降耗理念，定期参加节能技术培训，以保证化工工艺设备与流程操作实现规范化。对生产刮泥体质与岗位责任制予以不断健全与完善，这对国内化工工艺水平的提高极具重要价值，以上体质施行后，所有员工都有对自己责任与任务予以明确的意识，不断提升员工生产积极性，严惩浪费能源工作人员，讲理节能员工，以保证能源与设备能够实现最优化应用。实现化工工艺生产的体制化、规范化以及人性化，从而实现化工工艺生产中的节能降耗目标。

4 结论

BOG 回收处理系统是接收站的核心系统，BOG 处理系统的运行关系到接收站的安全平稳运行。接收站运行工况不同BOG 的产生量也会有很大的差别，处理工艺不同，能耗相差也较大，在设计时，应综合考虑各种工况，在有外输工况下，建议充分利用外输乙烯的冷能来液化回收BOG，以降低能耗。卸船时，适当提高储罐操作压力，可降低蒸发气量，达到降低成本的目次。

参考文献

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