中国石油石油化工研究院发挥技术、人才和装备优势，加强技术服务，为乙烯装置降本增效做出了突出贡献，得到受益企业的充分肯定和赞扬。
■文/刘 鹏 王洪山 仇国贤 辛国萍
近年来，中国石油石油化工研究院面向生产经营主战场，发挥技术、人才和装备优势，围绕中国石油炼化主营业务生产上的“难点”和“重点”，加大科研服务生产的力度，为化工业务的快速发展做出突出的贡献。他们对西部油田的原油性质与裂解原料性质进行了系统研究，发现长庆石脑油的链烷烃含量较低，而环烷烃合理高，其裂解制乙烯收率低，不宜用作裂解原料，适于生产燃料汽油。经此项建议的工业应用实施后，乙烯装置乙烯收率提高了3.07个百分点，企业经济效益显著提高。
2009年，由中国石油石油化工研究院牵头，兰州石化公司、清华大学通力协作完成的“乙烯裂解炉模拟优化系统软件开发及工业应用”项目，荣获了2008年度中国石油天然气集团科技进步一等奖。
找准“病根”
兰州石化公司70万吨/年乙烯改扩建工程于2006年年底建成，实现一次开车成功。新建的46万吨／年“大乙烯”装置成为生产的“龙头”。投产初期，由于生产波动，造成乙烯和丙烯的双烯收率及乙烯单位能耗达不到设计指标。该装置的双烯收率只有45.57%，明显低于设计指标（46.10%）。其综合能耗高达883.97千克标油/吨乙烯，与国内最好水平相比，高出约200千克标油/吨乙烯。
石油化工研究院科研人员深入生产装置开展技术服务，对乙烯裂解炉的裂解产物分布进行工业标定。经过研究发现，造成双烯收率达不到设计指标的主要原因：一是西部油区地域广阔，油品来源复杂多变，油品的裂解性能差异较大；二是乙烯装置的实际使用原料与原设计有较大差异；三是外方所提供的原始设计数据中没有关于轻柴油及油田轻烃裂解的操作数据，使得新建装置难以实现最优化操作。
针对这些问题，科研人员多次进行了新建大乙烯装置的单炉标定，同时进行了工业炉裂解原料的实验室评价研究，取得了数百个实验数据，向兰州石化提交了4份工业炉标定报告、8份乙烯原料性能评价报告及300多组油品分析数据。另外，根据裂解炉生产的不同负荷、不同出口温度等条件下的轻烃裂解炉和石脑油裂解炉的裂解产物分布进行标定，共取得200多组标定数据，为兰州石化乙烯装置的优化操作和合理调整工艺操作条件提供了可靠的技术依据。根据科研人员的标定结果，兰州石化乙烯生产厂及时调整了乙烯装置的工艺操作条件，实现了装置的优化操作。
在科研人员和生产技术人员的共同努力下，使得新建乙烯装置的乙烯收率达到32.00%，丙烯收率达到14.83％，双烯收率达46.83%，超过46.10%的设计指标。与2007年同期生产数据相比，新建乙烯装置的乙烯收率提高了1.31个百分点，双烯收率提高了1.13个百分点，为兰州石化“大乙烯”装置安稳运行提供了强有力的技术支持。由于双烯收率的提高，不但保证了乙烯、丙烯原料的供应，为下游装置的满负荷运行创造了条件。同时，也大幅度地降低了生产运行成本，提高了产品的市场竞争力和企业的经济效益。
摸清原料“秉性”
西部油区地域广阔，油品来源复杂，油品的裂解性能差异较大，兰州石化的进厂原油来自中国西部的新疆、塔里木、吐哈、长庆、青海、玉门等6个油田和国外的哈萨克斯坦。乙烯裂解原料复杂多变，给工业炉优化生产操作带来了一定的困难。提起这些往事，岗位操作工孙师傅感慨地说:“费力不说，还影响产量和效益。”
乙烯生产中裂解原料成本占生产总成本的80%以上。乙烯原料优化的本质是有效利用资源，实现经济效益的最大化。近10年来，石油化工研究院的科研人员对西北油田的几乎全部轻烃、石脑油、轻柴油组分进行了裂解性能研究，取得了大量的、完整的实验数据。在实验室评价装置上研究完成了油田碳五烃、油田轻烃、玉门石脑油、库尔勒石脑油、哈萨克斯坦石脑油、兰州石化自产石脑油等近20种裂解制乙烯原料的性能研究，以便寻找最优的裂解原料和不同原料的最佳裂解条件，为生产厂提供可靠的工业炉裂解操作条件，并应用于工业生产过程。
在此基础上，建成中国石油的乙烯原料裂解性能数据库，使生产厂可以根据裂解原料的不同，有针对性地进行加工，切实提高资源的综合利用。以炼油厂副产品作为乙烯裂解原料，可把炼油厂20%～25%的低附加值油品变成高附加值的化工原料，乙烯装置的副产品可再送回炼厂进行加工利用，发挥了炼化一体化的优势，是降低乙烯生产成本和能耗物耗的有效途径，对提高乙烯装置的竞争力具有重要的意义。根据研究结果，兰州石化及时调整和优化工业炉生产操作条件，最大限度地利用炼厂副产物作为乙烯裂解原料，收到了很好的效果。2009年，24万吨/年“小乙烯”装置的乙烯收率为32.47%，比前年同期提高了0.26个百分点，每年可增产3350吨乙烯，每年可增创经济效益2300余万元。通过炼化副产品的综合利用，小乙烯装置物耗从3.195吨原料/吨乙烯下降到3.080吨原料/吨乙烯，每年可节约乙烯原料2.76 万吨，节约成本1.1亿元。
科学“施治”
由中国石油石油化工研究院、兰州石化公司和清华大学承担的中国石油科研项目“乙烯原料优化及工业裂解炉模拟研究”已于2007年完成。项目开发的乙烯裂解炉模拟优化软件系统(EPSOS)，已在兰州石化乙烯装置上实现了工业应用。
在建立兰州石化乙烯裂解炉全周期操作优化模型和有效求解算法的基础上，石油化工研究院的科研人员通过工业炉裂解工况标定等工作，完成了对EPSOS软件系统的模型和算法验证及软件完善，将该软件应用于工业生产过程，实现了裂解炉的操作过程优化，乙烯、丙烯和丁二烯等“三烯”收率有了明显的提高，乙烯收率较优化前提高了0.73个百分点，乙烯、丙烯和丁二烯的“三烯”收率提高0.55个百分点。
2007年以来，兰州石化24万吨/年“小乙烯”装置裂解炉在石油化工研究院科研人员的指导下对原来的工艺操作指标进行了调整，优化了出口温度、水油比和裂解深度等操作条件，使生产操作更具有针对性和灵活性。裂解炉运行基本平稳，乙烯收率较优化前提高了0.73个百分点，乙烯、丙烯和丁二烯的“三烯”收率提高0.55个百分点，实现了提高乙烯收率和降低生产成本的目的。据测算，仅此一项为企业累计增效达1.2亿元。
为了拓展乙烯原料评价技术服务的范围，为中国石油的乙烯生产企业搞好技术服务，推动乙烯生产技术进步，石油化工研究院的科研人员还就“乙烯原料裂解性能评价与优化”方面的原料优化、出口温度控制方式、延长运行周期、提高“三烯”收率、分析方法等内容，与独山子石化、兰州石化、四川石化等中国石油下属的企业进行了技术交流，供相关的石化企业用于乙烯装置的生产过程控制中，为中国石油的乙烯生产决策提供强了有力的技术支持。
按照中国石油乙烯发展规划和中国石油领导的指示，石油化工研究院将在“乙烯原料结构优化”、“裂解炉操作条件和烧焦工艺优化”、“ 乙烯裂解炉模拟优化软件系统推广应用”“石油烃裂解产物预测系统开发”等方面开展深入广泛的研究，切实解决乙烯生产技术难题，促进中国石油乙烯生产技术进步，为提升中国石油的乙烯竞争力做出相应的贡献。
一位地区公司负责生产技术的同志曾兴奋地说：“科技就是生产力，石油化工研究院就是我们的主心骨。”
