延遲焦化裝置不同生產(chǎn)負(fù)荷的對(duì)比分析

王樂毅 ， 翟志清 ， 侯繼承 ， 宋曉峰

(中國(guó)石化 洛陽分公司 焦化車間 ， 河南 洛陽　471012)

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延遲焦化裝置不同生產(chǎn)負(fù)荷的對(duì)比分析

王樂毅 ， 翟志清 ， 侯繼承 ， 宋曉峰

(中國(guó)石化 洛陽分公司 焦化車間 ， 河南 洛陽471012)

介紹了洛陽石化延遲焦化裝置超低負(fù)荷運(yùn)行的情況，并選取超低負(fù)荷(85 t/h)生產(chǎn)的主要操作參數(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與正常負(fù)荷生產(chǎn)(150 t/h)、低負(fù)荷生產(chǎn)(135 t/h)時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，分析了主要操作參數(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)變化的原因，并從操作參數(shù)和操作方式等方面提出了一些優(yōu)化措施。超低負(fù)荷運(yùn)行最突出的問題是分餾塔的熱量不足和裝置的能耗過大，需低控分餾塔頂溫和開大反飛動(dòng)的量來保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)也根據(jù)裝置各個(gè)能耗增加的原因提出了一些節(jié)能降耗的措施。

焦化裝置 ； 超低負(fù)荷 ； 對(duì)比分析 ； 節(jié)能降耗

0　引言

延遲焦化裝置采用中石化洛陽工程有限公司(LPEC)設(shè)計(jì)的大型化“一爐兩塔”工藝技術(shù)方案和可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程。本裝置采用的工藝流程圖如圖1所示，從常減壓裝置來的減壓渣油，和分餾塔的各個(gè)側(cè)線換熱后進(jìn)入加熱爐，經(jīng)加熱爐的對(duì)流、輻射段加熱到490 ℃左右進(jìn)入焦炭塔，高溫渣油在焦炭塔中發(fā)生分解和縮合反應(yīng)，最終得到液態(tài)烴、汽油、柴油和輕重蠟油以及部分石油焦和干氣。

4　運(yùn)行中需要注意的幾點(diǎn)建議

①合理控制SBR池碳氮比。由于工業(yè)污水中T-N含量較高，造成BOD5/T-N值較低，運(yùn)行中特別是在反硝化階段SBR池會(huì)出現(xiàn)碳源不足，從而影響脫氮效果，可向SBR池中投加甲醇、葡萄糖等優(yōu)質(zhì)碳源，也可配入部分市政污水，確保BOD5/T-N值>3。②定期投加微量元素， 確?；钚晕勰酄I(yíng)養(yǎng)均衡。工業(yè)污水中營(yíng)養(yǎng)元素相對(duì)較為單一，影響活性污泥中微生物的正常新陳代謝，污泥增長(zhǎng)速度較慢，所以要定期向SBR池內(nèi)投加磷、鎂、鈣、鐵、硫等微量元素，使活性污泥保持活性，一般情況SBR工藝SV30應(yīng)控制在30%～40%，MLSS控制在3 000～5 000 mg/L，過低影響處理效率，過高則容易發(fā)生污泥膨脹。③嚴(yán)格控制SBR池進(jìn)水溫度?；钚晕勰嘀形⑸镒钸m宜的溫度為20～35 ℃，溫度>35 ℃，污泥活性下降，溫度>45 ℃，活性污泥中大部分微生物開始死亡。正常情況下，項(xiàng)目工業(yè)污水溫度約40 ℃，特殊情況下水溫會(huì)更高，所以在向系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，要關(guān)注來水水溫，水溫較高時(shí)，要分開進(jìn)水，必要時(shí)可配入廠區(qū)生活污水進(jìn)行降溫。④合理調(diào)節(jié)CASS池工業(yè)污水與市政污水的進(jìn)水比例。在向CASS池進(jìn)水時(shí)，要調(diào)節(jié)工業(yè)污水與市政污水進(jìn)水流量約1∶5。嚴(yán)禁一次性向系統(tǒng)中進(jìn)入大量的工業(yè)污水，否則易造成高濃度工業(yè)污水負(fù)荷沖擊，引起CASS池污泥上浮，甚至造成污泥中毒死亡，影響出水水質(zhì)。⑤合理控制曝氣強(qiáng)度，避免過度曝氣?；钚晕勰嘣诳焖僭鲩L(zhǎng)的同時(shí)，會(huì)消耗大量溶解氧，在曝氣池進(jìn)口處溶解氧濃度不宜低于1 mg/L，在曝氣池出口處溶解氧濃度不宜低于2 mg/L，但不宜長(zhǎng)時(shí)間超過4 mg/L，否則容易導(dǎo)致有機(jī)物分解過快，從而使微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)，活性污泥易于老化，結(jié)構(gòu)松散，沉降性能變差，出水SS升高。⑥對(duì)CASS池進(jìn)行定期排泥，保證污泥齡在正常范圍。在CASS池內(nèi)，在微生物新細(xì)胞生成的同時(shí)，又有一部分微生物老化，為了使CASS池內(nèi)經(jīng)常保持高度活性的污泥，每天都應(yīng)有一定數(shù)量的污泥排出系統(tǒng)，保證污泥齡在正常范圍，CASS工藝設(shè)計(jì)污泥齡一般在15 d左右。

5　結(jié)束語

綜上所述，SBR+CASS工藝具有流程簡(jiǎn)單、占地面積小、耐負(fù)荷沖擊性能好、脫氮除磷效果好、自動(dòng)化程度高、操作運(yùn)行方便等諸多優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外煤化工污水處理中。

圖1　可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程

1　不同負(fù)荷生產(chǎn)條件下操作參數(shù)的對(duì)比

表1列出了焦化裝置超低負(fù)荷(85 t/h)時(shí)的主要操作參數(shù)，并與正常負(fù)荷(150 t/h)和低負(fù)荷(135 t/h)運(yùn)行時(shí)的操作參數(shù)時(shí)進(jìn)行了對(duì)比。

表1　焦化裝置不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下的主要操作參數(shù)

1.1超低負(fù)荷生產(chǎn)條件下分餾系統(tǒng)的變化

通過表1的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，焦化裝置在超低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，對(duì)于整個(gè)分餾系統(tǒng)，不僅分餾塔的頂溫明顯下降(從150 t/h進(jìn)料的119.69 ℃下降到85 t/h進(jìn)料的112.43 ℃)，而且分餾塔上半部分(頂循上回流、頂循下回流、中段回流及柴油上回流)的物料、熱量偏低，側(cè)線的抽出和回流量均在低限運(yùn)行，尤其是中段、重蠟系統(tǒng)運(yùn)行的難度最大(頂循上、下回流，柴油上、下回流，中段回流、重蠟上、下回流設(shè)計(jì)的最低流量分別為60、30、50、15、50、15、15 t/h)。分餾塔頂溫下降的主要原因是隨著進(jìn)料量的降低，分餾塔的獲得熱量減少，建立不起來回流。處理塔在生焦前需要引入正在生產(chǎn)的焦炭塔的油氣進(jìn)行循環(huán)預(yù)熱，使塔頂溫度達(dá)到380 ℃，塔底溫度達(dá)到320 ℃。進(jìn)料量的減少使焦炭塔頂?shù)挠蜌饬繙p少，生焦周期的延長(zhǎng)使處理塔的空置時(shí)間增加，預(yù)熱到要求條件所需要的油氣量就會(huì)越多，這就會(huì)使分餾塔的熱量不足。

分餾塔各個(gè)側(cè)線的流量降低，可能會(huì)造成干板，引起塔盤結(jié)焦及分餾效果變差，尤其是分餾塔下部的洗滌段，回流量降低可能會(huì)造成焦粉夾帶，對(duì)分餾系統(tǒng)造成沖擊。建議加大對(duì)分餾塔各個(gè)側(cè)線流量的監(jiān)控，把流量控制在設(shè)計(jì)的最低值以上，同時(shí)加大對(duì)各側(cè)線回流機(jī)泵過濾器的清洗頻率，保證運(yùn)行效果。

1.2超低負(fù)荷生產(chǎn)條件下氣壓機(jī)的變化

通過表1的對(duì)比可以看出，在進(jìn)料量降低的情況下，氣壓機(jī)的防喘振開度明顯增大，從正常負(fù)荷的21.74%增加到低負(fù)荷的57.90%。為了保證氣壓機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，其入口流量須控制在15 500～17 550 m3/h，進(jìn)料量的降低使分餾塔頂?shù)母粴饬繙p少，這就需要開大防喘振開度來防止壓縮機(jī)喘振，這樣勢(shì)必會(huì)使氣壓機(jī)組運(yùn)行效率降低。通過增加富氣的來源來保證氣壓機(jī)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，可加大對(duì)三聯(lián)合的輕烴回?zé)捔俊?/p>

1.3超低負(fù)荷生產(chǎn)條件下干氣脫硫和吸收穩(wěn)定區(qū)域的變化

進(jìn)料量降低產(chǎn)生的油氣量減少，經(jīng)過氣壓機(jī)組升壓，進(jìn)入壓縮機(jī)出口油水分離器分離出的富氣量減少，所以需要補(bǔ)充的吸收劑量就減少。同樣原理，從再吸收塔頂來的脫前干氣量的減少最終使貧胺液的用量減少。

2　不同生產(chǎn)負(fù)荷下技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比及分析

表2和表3分別列出了焦化裝置超低負(fù)荷(85 t/h)、低負(fù)荷(135 t/h) 和正常負(fù)荷(150 t/h)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與主要能耗點(diǎn)，對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，找出裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和主要能耗點(diǎn)變化的原因，并提出相應(yīng)的優(yōu)化節(jié)能措施。

表2　焦化裝置不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

注：凈化風(fēng)、非凈化風(fēng)、氮?dú)獾南牧坎挥?jì)入裝置的能耗。

表3　焦化裝置不同負(fù)荷下主要能耗點(diǎn)對(duì)比

通過表2對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)料量減少的情況下，焦化裝置的能耗并沒有降低，反而從150 t/h進(jìn)料量的23.321 kgeo/t增加到85 t/h進(jìn)料的32.823 kgeo/t。通過表3的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)主要耗能點(diǎn)的耗能下降率均低于處理量的下降率。

2.13.5 MPa蒸汽單耗增加的原因分析

在焦化裝置各個(gè)能耗點(diǎn)變化中，對(duì)處理量降低時(shí)，3.5 MPa蒸汽的單耗不僅沒有隨著進(jìn)料量的降低而減少，反而有所增加，3.5 MPa蒸汽的消耗量從150 t/h進(jìn)料量的0.225 t/t增加到了85 t/h進(jìn)料量的0.402 t/t，3.5 MPa蒸汽的單耗增加的原因如下：

2.1.1加熱爐3.5 MPa蒸汽的消耗量增加

在超低負(fù)荷下，裝置進(jìn)料量控制在85～95 t/h，為保證加熱爐長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，加熱爐運(yùn)行室兩路的分支流量控制在48～52 t/h，在加熱爐熱備室的入口處通入3.5 MPa蒸汽，使切除室兩路爐管處于蒸汽保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)兩路爐管的三點(diǎn)注汽量也提高了1 t/h。另外，加熱爐運(yùn)行室的三點(diǎn)注汽量和滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)都維持在2.6 t/h，這樣就會(huì)使3.5 MPa蒸汽的單耗增加。

2.1.2氣壓機(jī)3.5 MPa蒸汽的消耗量變化不大

在超低負(fù)荷生產(chǎn)條件下，為了應(yīng)對(duì)因富氣量減少造成氣壓機(jī)組運(yùn)行效率低、工況差的情況，保證汽壓機(jī)組的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，需要通過開大反飛動(dòng)量來保證氣壓機(jī)的入口流量，而3.5 MPa蒸汽作為氣壓機(jī)的動(dòng)能來源，反飛動(dòng)量的增加勢(shì)必會(huì)增加氣壓機(jī)消耗的3.5 MPa蒸汽量。

2.2在處理量降低時(shí)，燃料氣單耗增加的分析

在整個(gè)焦化裝置能耗中，燃料氣的單耗從15 kg/t(150 t/h進(jìn)料量)增加到了17 kg/t(85 t/h進(jìn)料量)，分析燃料氣單耗增加的原因如下。

2.2.1加熱爐的切除室仍消耗燃料氣

在整個(gè)焦化裝置中，加熱爐是唯一一個(gè)消耗燃料氣的設(shè)備。在超低負(fù)荷的情況下加熱爐的二室切除，但是為了加熱爐的二室投用方便，加熱爐熱備室的出口溫度控制在490 ℃±5 ℃，每路有6～10個(gè)長(zhǎng)明燈仍然處于燃燒狀態(tài)，這就會(huì)顯著的增加裝置的燃料單耗。

2.2.2加熱爐的運(yùn)行室燃料氣消耗增加

在裝置超低處理量期間，分餾系統(tǒng)的各個(gè)側(cè)線回流量均會(huì)減少，這會(huì)使原料和各個(gè)側(cè)線換熱后的溫度降低，而原料進(jìn)焦炭塔的溫度控制在488 ℃，這就需要相應(yīng)的增加加熱爐運(yùn)行室燃料氣的消耗量來給予原料更多的熱量，使其能夠滿足進(jìn)焦炭塔的溫度要求。

2.3在處理量降低時(shí)，電單耗增加原因的分析

處理量降低時(shí)，分餾單元各個(gè)側(cè)線的流量減少，分餾單元各個(gè)離心泵的負(fù)荷降低，但是由于裝置設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)側(cè)線的流量有一個(gè)最低值，在正常運(yùn)行時(shí)不能低于該值。另外，離心泵是按照滿負(fù)荷選型的，根據(jù)泵的特性曲線，在低流量運(yùn)行時(shí)泵的效率較低，所以耗能不會(huì)與循環(huán)量成正比例下降。這是電單耗升高的一個(gè)主要原因。

2.4降低裝置能耗的主要措施

①?gòu)?qiáng)化加熱爐調(diào)整，降低燃料氣的消耗。在低負(fù)荷下，裝置進(jìn)料量控制在85～95 t/h，此時(shí)，兩臺(tái)加熱爐只有一臺(tái)進(jìn)料，另一臺(tái)加熱爐預(yù)熱作為備用爐室，備用爐室的溫度控制在495 ℃±5 ℃，備用爐室點(diǎn)燃了部分主火嘴和長(zhǎng)明燈，造成了燃料氣的消耗增加。加熱爐熱備室在保證氧含量的情況下，把空氣擋板關(guān)閉，煙氣擋板關(guān)小，提高煙氣的溫度，降低瓦斯的單耗。在保證切除爐室溫度的情況下，盡量減少長(zhǎng)明燈。②動(dòng)態(tài)調(diào)整裝置內(nèi)換熱流程，提高原料換熱終溫，在裝置低處理量期間，分餾系統(tǒng)的各個(gè)側(cè)線回流均會(huì)減少，從能量利用方面考慮，應(yīng)在保證分餾塔內(nèi)部的物料平衡和熱量平衡的基礎(chǔ)上，增加分餾塔中部和底部的流量，加大原料的換熱效果。③在保證干氣產(chǎn)品質(zhì)量和氣壓機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，降低吸收穩(wěn)定的壓力，提高氣壓機(jī)的功率。④增加焦化富氣壓縮機(jī)的物料來源。在裝置處理量低的情況下，為維持氣壓機(jī)組的安全運(yùn)行，需要開大氣壓機(jī)的反飛動(dòng)量來保證氣壓機(jī)入口的流量，造成氣壓機(jī)的運(yùn)行效率低，需擴(kuò)展焦化裝置富氣的來源，在條件允許的情況下，加大對(duì)三聯(lián)合輕烴的回?zé)捔?，?shí)現(xiàn)裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。⑤裝置超低負(fù)荷運(yùn)行期間，及時(shí)調(diào)整各水冷器循環(huán)水用量，在保證循環(huán)水出口溫度≤50 ℃的情況下盡可能降低循環(huán)水的用量。⑥根據(jù)裝置的處理量和操作條件，靈活地延長(zhǎng)焦炭塔的生焦周期，減少公用介質(zhì)的消耗量。⑦減少裝置的跑、冒、滴、漏是節(jié)約能源的措施之一。同時(shí)也能使裝置在良好的狀態(tài)下運(yùn)行，減少或杜絕蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏，確保蒸汽的利用率始終處于一個(gè)較高的水平。

經(jīng)過采取以上節(jié)能降耗措施，裝置的能耗顯著降低，由2014年7月的30.53 kgeo/t降至2014年12月的25.2 kgeo/t。

具體能耗情況如表4所示。

表4　延遲焦化裝置能耗

注：表中數(shù)據(jù)為2014年7-12月份數(shù)據(jù)。

3　結(jié)論

為了更好地解決裝置低負(fù)荷運(yùn)行的相關(guān)問題，對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行下的工況和重點(diǎn)設(shè)備操作參數(shù)的變化進(jìn)行了深入分析，針對(duì)影響系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行中問題，采取了相應(yīng)的措施。經(jīng)過11、12月兩次超低負(fù)荷的實(shí)際運(yùn)行證明，這些措施能有效地應(yīng)對(duì)低負(fù)荷生產(chǎn)帶來的困難，保證裝置的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

TE624

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1003-3467(2016)08-0044-04

2016-06-09

王樂毅(1988-)，男，助理工程師，從事延遲焦化技術(shù)管理工作，電話：15236126228。