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煤制烯烃生产能效的计算与诊断方

张春庭

【摘要】为保证煤制烯烃生产装置的长期稳定运行,以神华宁煤煤制烯烃生产系统

的乙烯装置、聚丙烯装置、聚乙烯装置和液氨装置为例,选取单位产品能耗和有害

物质排放作为能效诊断指标,介绍了装置能效的评估模型、计量范围及各装置能效

计算过程和对标基准的确定.采用该方法,当产品能耗或有害物质排放超过基准值时,

可判定装置出现问题,有助于企业提前发现生产异常,排除故障.

【期刊名称】《煤化工》

【年(卷),期】2018(046)005

【总页数】4页(P31-34)

【关键词】煤制烯烃;能效;能效评估模型;能效计量;能效对标;能效诊断

【作者】张春庭

【作者单位】机械工业仪器仪表综合技术经济研究所,北京100055

【正文语种】中文

【中图分类】TQ221.2

引言

神华宁夏煤业集团有限责任公司（以下简称神华宁煤）的烯烃生产系统包括4套

生产装置：乙烯装置、聚丙烯装置、聚乙烯装置和液氨装置，其中乙烯装置

1×140万t/a。为了保证烯烃装置的长期稳定运行，笔者采用能效诊断的方法，对

烯烃生产装置的能效水平进行了判断。

过去，生产装置故障的诊断主要采取设备诊断的方法，当生产装置关键参数出现问

题、生产不能继续时，才采取措施，而且不考虑对环境的污染。本文中能效指标的

选取除了常用的单位产品能耗之外，增加了有害物质的排放浓度限定。通过能效指

标的计算和对标，可以提前发现设备、过程、系统的故障，从而提高生产率、降低

能源消耗和对环境的污染。

1煤制烯烃生产的能效指标

煤制烯烃生产能效指标可分为经济能效指标、管理能效指标、生产能效指标和环境

能效指标。经济能效指标主要考虑企业的经济效益；管理能效指标主要是对能源进

销存、节能率以及节能潜力等因素进行定义；生产能效指标包括加工转换单元、输

送分配单元、耗能设备等的能效情况；环境能效指标主要考虑各种污染物的排放量

等。

煤制烯烃生产选用的能效指标包括单位产品能耗指标（管理能效指标）和有害物质

排放指标（环境能效指标）。

单位产品能耗指标计算公式见式（1）：

其中：η为单位产品能耗，kgoe/t；E为产品的综合耗能，kgoe；M为产品产量，

t。

对于不同类型的有害物质排放有两个值状态：超标或不超标，排放标准参照行业或

国家标准。

2能效评估模型及能效计量范围

能效评估模型的主要作用是分析清楚设备/过程/系统的物料流和能量流，为后续的

能效计算提供依据。能量的种类分为一次能源、二次能源和载能工质所消耗的能源，

其中载能工质指生产过程中消耗的不作原料使用、也不进入产品、制取时又需要消

耗能源的工作物质，如氧气、压缩空气等。流程生产能效评估通用模型示意图见图

1。

模型中主物料因素有：输入物料M、输出产品Mp、输出物料Mo、输出废品

Mo、输出污染物Mds。辅助物料因素有：输入辅助物料Mp、回收辅助物料

Mrs、辅助废料Ms。能量因素有：输入能量E、输出能量Eo、可回收能量Er、

消耗能量E。生产管理因素作用于设备/过程/系统实体，直接或间接地影响整

个设备/过程/系统的物料和能量消耗。

图1流程生产能效评估通用模型示意图

神华宁煤烯烃生产系统4套装置（乙烯装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置和液氨装

置）的物料流和能量流如下。

2.1乙烯装置的物料流和能量流

输入物料：石脑油、LPG（包括MTP和CTL装置）。

输入辅助物料：碱、二甲基二硫、脱丙烷阻聚剂、甲醇、磷酸盐、除氧剂、洗油、

浓硫酸、中和胺、裂解气第一干燥剂、液体干燥剂、裂解气第二干燥剂、氢气干燥

剂、碳二加氢催化剂、甲烷催化剂、汽油加氢一段催化剂、汽油加氢二段催化剂、

碳四选择性加氢催化剂、碳五选择性加氢催化剂、OCU反应器催化剂、异构化反

应器催化剂、乙腈、亚硝酸钠、对叔丁基邻苯二酚、乙苯、环丁砜、单乙醇胺、消

泡剂等。

输入能量：燃料气（主要成分甲烷）、循环水、脱盐水、电、蒸汽11.5MPa

（G）、蒸汽1.4MPa（G）、蒸汽0.45MPa（G）、仪表空气0.7MPa（G）、

工厂空气0.7MPa（G）、低压氮气、烧焦空气。

输出能量：蒸汽4MPa（G）、凝结水0.45MPa（G）。

输出产品：乙烯、丙烯、丁二烯、混合芳烃、燃料油、C9+、燃料气。

输出污染物：烟尘、NOx、SO2等。

2.2聚乙烯装置的物料流和能