百萬噸乙烯裝置實現(xiàn)綠色環(huán)保無異味檢修探討

張泉華

（中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司烯烴部，浙江寧波 315207）

關鍵字：乙烯裝置 檢修 停、開工 密閉排放 綠色環(huán)保 天然氣 碳二返回

1 概述

中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司乙烯裂解裝置（以下簡稱鎮(zhèn)海乙烯）采用中國石化和美國ABB LUMMUS公司合作技術，于2010年4月建成投產(chǎn)，乙烯年生產(chǎn)能力100萬t，至2018年4月，該裝置已連續(xù)運行8年。2017年乙烯年產(chǎn)量達到113.18萬t，刷新了2015年113.14萬t的最高歷史記錄，裝置綜合能耗由2016年的508.46千克標油/噸乙烯降至507.66千克標油/噸乙烯，同比降低0.8個單位，創(chuàng)歷史最好水平。

2018年4月裝置停工檢修，并進行節(jié)能減排和適應性改造，同年6月進行大修后的投料開車。為了實現(xiàn)“密閉無異味停工排放、綠色檢修、安全環(huán)保一次性開車成功”的檢修停、開車目標，借鑒國內(nèi)同行業(yè)檢修停開、車經(jīng)驗，通過合理配置停工倒空線，停、開工全過程密閉排放，實現(xiàn)了現(xiàn)場綠色環(huán)保、無異味、無擾民。停工采用碳二返回、天然氣循環(huán)回收系統(tǒng)物料，實現(xiàn)物料最大限度的回收，確保高架火炬零排放。開工采用深度倒開車加天然氣、碳二大循環(huán)，實現(xiàn)物料循環(huán)利用，超低負荷下實現(xiàn)乙烯產(chǎn)品合格。

2 停車過程物料回收及密閉排放措施

2.1 優(yōu)化停工方案，有效回收系統(tǒng)物料

鎮(zhèn)海乙烯停車期間，采取逐步降負荷運行，并控制降負荷運行調(diào)整時間，確保每次降負荷后，各系統(tǒng)運行平穩(wěn)，有效回收系統(tǒng)內(nèi)物料。

1）停車前保持6臺裂解爐運行，3臺氣體爐、2臺石腦油爐、1臺碳五爐，每臺爐降負荷至80%。氣相裂解爐安排在最后退料，最大限度回收循環(huán)乙烷、丙烷物料。

2）在裂解爐退料另外還有4臺爐（3臺氣體爐和1臺液體爐）運行時，天然氣補入急冷水塔，并從碳二加氫反應器出口返回碳二物料，裂解氣壓縮機天然氣運行以回收冷箱、脫甲烷塔及后系統(tǒng)的冷物料，確保直至最后一臺裂解爐切斷進料后乙烯、丙烯產(chǎn)品一直保持合格。

3）按照先采出合格產(chǎn)品、再采出不合格產(chǎn)品、氣相和液相物料回收、放火炬通過火炬氣回收壓縮機回收的順序，盡可能多的回收乙烯、丙烯物料，減少火炬排放。

4）碳二系統(tǒng)乙烯產(chǎn)品不合格罐在停工前回煉至脫甲烷塔。乙烯精餾塔及其附屬設備內(nèi)物料在停工過程中液位按照10%以下控制，盡可能維持乙烯精餾塔運轉(zhuǎn)，關注塔頂冷凝器偏流情況。碳二液相物料接臨時線至事故氣化器氣化，然后送燃料氣系統(tǒng)回收；氣相物料通過乙烯精餾塔塔底循環(huán)乙烷流程去燃料氣系統(tǒng)。

5）碳三系統(tǒng)液相物料接臨時線至不合格丙烯罐回收，氣相物料通過丙烯精餾塔塔底去燃料氣系統(tǒng)。

6）在整個退料過程中，盡量保持高壓甲烷、中壓甲烷返回至燃料氣系統(tǒng)，減少天然氣的消耗。

7）定制乙烯裝置放火炬畫面，將裝置所有放火炬的點集中監(jiān)控，確保高架火炬零排放。

通過上述措施，增產(chǎn)了乙烯和丙烯產(chǎn)品，同時回收了系統(tǒng)內(nèi)所有碳四以上液相物料和大量的不合格液相丙烯，實現(xiàn)了高架火炬零排放。2018年停車期間回收物料如表1所示。

表1 2018年乙烯裝置停工期間物料回收情況

與2014年停工檢修相比，烴類物料的回收量顯著提高，如表2所示。2018年碳三以下烴類回收2 005 t，比2014年增加596 t。在退第1臺裂解爐后的48 h內(nèi)，2014年停工時火炬排放平均量為75 t/h，而2018年為64 t/h，平均減排11 t/h。

2.2 合理配置臨時管線，實現(xiàn)物料回收及密閉排放

為了更好地回收裝置停工后的物料，避免退料時產(chǎn)生異味，鎮(zhèn)海乙烯制訂了臨時管線方案，通過合理配置停、開工臨時倒空線實現(xiàn)物料循環(huán)利用和密閉排放。

表2 2018年停車期間與2014年同期烴類物料回收比較

1）開工急冷油儲備流程

停工前提前配置了急冷油儲備流程，供開工使用，開工時通過裂解柴油和裂解燃料油兩條線返回至急冷油塔。此項措施減少停工污油排放2 200 t，同時減少開工柴油消耗2 200 t。

2）碳二物料回收流程

通過回收臨時線，將氣化后的碳二物料通過循環(huán)乙烷至燃料氣管線進入燃料氣罐回收，供裂解爐燒焦。多余部分通過火炬壓縮機送至煉廠高壓瓦斯管網(wǎng)回收，此項措施回收碳二液相物料至燃料氣管線約206 t。

3）碳三物料回收流程

熱區(qū)通過鋪設倒液臨時總管，將熱區(qū)碳三組分通過丙烯產(chǎn)品泵最小回流線接臨時線送至儲運不合格丙烯罐，此項措施回收液相碳三物料約610 t。

4）丙烯冷劑回收流程

丙烯制冷壓縮機系統(tǒng)通過臨時線回收丙烯至不合格丙烯罐，將系統(tǒng)內(nèi)液相丙烯進行回收，此項措施共回收丙烯80多t，且未影響倒空置換進度。

5）裂解氣壓縮機段間臨時密閉排放線

壓縮區(qū)接臨時密閉排放線，將裂解氣壓縮機停工后系統(tǒng)內(nèi)的液相物料全部排放至污油罐回收，實現(xiàn)了物料密閉排放。

6）急冷油臨時密閉排放線

急冷區(qū)通過設置臨時儲罐、優(yōu)化臨時線配置，將停工后的急冷油、盤油、汽油等物料全部回收，待開工后回煉。同時將化學清洗液密閉收集處理，減少了環(huán)境污染。

7）急冷水倒空線

急冷區(qū)通過優(yōu)化外送流程，借用臨時機泵將急冷水系統(tǒng)的物料全部收集送至儲罐處理，減少了對污水系統(tǒng)的沖擊，減輕了環(huán)保壓力。

8）裂解氣干燥器置換線

裂解氣干燥器頂安全閥更換成短接，并通過臨時線將反應器再生換熱器來熱氮倒至干燥器出口管線，實現(xiàn)低溫熱氮再生。經(jīng)過再生，干燥器打開后，較2014年停工交出異味大大降低，實現(xiàn)了綠色環(huán)保交出。

通過采取以上措施，大大減少了環(huán)境污染、降低就地排放的安全風險，實現(xiàn)檢修現(xiàn)場綠色環(huán)保、無異味、無擾民。

2.3 實施化學清洗，防自燃防污染

裝置退料后吹掃時，淤積在設備及管線內(nèi)部的有毒有害介質(zhì)隨放空蒸汽擴散到裝置現(xiàn)場及周圍環(huán)境，造成環(huán)境污染，同時亦可能因硫化亞鐵自燃損壞設備。鎮(zhèn)海乙烯提前分類制定防自燃防污染措施，對易通過蒸煮達到防自燃防污染的塔罐實施簡單蒸煮，對難通過蒸煮達到防自燃防污染的塔罐考慮了化學清洗，停工期間對汽油分餾塔、堿洗塔分別進行了化學清洗。

1）急冷油塔化學清洗

在急冷系統(tǒng)停工油洗過程中，以裂解汽油作為清洗載體，加入裂解焦油垢清洗劑，在85～145℃的溫度條件下進行大流量循環(huán)清洗。清洗過程中觀察載體的顏色、黏度或密度等指標，待上述指標基本穩(wěn)定時結(jié)束油基清洗。在水洗過程中，建立與油洗相同的循環(huán)流程，并維持液位、流量穩(wěn)定，加入防自燃清洗劑，在60～75℃的溫度條件下進行大流量循環(huán)清洗，當清洗液的顏色、溫度及pH值變化穩(wěn)定時結(jié)束清洗。清洗結(jié)束后對系統(tǒng)進行淋洗，去除系統(tǒng)中殘留的烴類、藥劑及其他疏松污垢物，當出水澄清透明時，淋洗結(jié)束。清洗效果見圖1。

2）堿洗塔化學清洗

圖1 急冷油塔化學清洗效果

堿洗塔倒液結(jié)束水洗兩次后，加入草酸進行中和，當pH值降低至7～8時，由堿洗塔頂部加入裂解焦油垢清洗劑，由清洗公司自備清洗泵建立塔底至塔頂?shù)难h(huán)，啟動堿循環(huán)泵，在90～95℃的溫度條件下進行大流量循環(huán)清洗。清洗過程中觀察清洗液的顏色、溫度及pH值等指標，待上述指標基本穩(wěn)定時結(jié)束清洗。排凈清洗液，重新上水建立與以上步驟相同的循環(huán)流程，加入防自燃清洗劑，在60～75℃的溫度條件下進行大流量循環(huán)清洗，當清洗液的顏色、溫度及pH值變化穩(wěn)定時結(jié)束清洗。清洗結(jié)束后對系統(tǒng)進行淋洗，去除系統(tǒng)中殘留的烴類、藥劑及其他疏松污垢物，當出水澄清透明時，淋洗結(jié)束。清洗效果見圖2。

圖2 堿洗塔化學清洗效果

通過化學清洗，設備達到預期效果，表面基本干凈，無硫化亞鐵冒煙、自燃、爆炸現(xiàn)象，清洗時間和污水指標符合要求。

3 檢修后開車過程物料回收措施

3.1 天然氣開工，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)保開車

所謂天然氣開車是指在利用氮氣對冷箱及深冷系統(tǒng)干燥至合格后，急冷水塔引進較為廉價的天然氣替代裂解氣，對冷箱及深冷系統(tǒng)進行預冷和置換，通過從后系統(tǒng)返回乙烯、丙烯、氫氣來打通從裂解氣壓縮機到冷箱、脫甲烷塔、脫乙烷塔和碳二反應器的整個流程。裂解爐投料后，可以快速將碳二加氫反應出口合格物料送入乙烯精餾塔，產(chǎn)出合格乙烯。整個開車過程可實現(xiàn)時間短、無火炬排放，實現(xiàn)真正意義上的經(jīng)濟、環(huán)保開車[1]。天然氣開工流程如圖3所示。

圖3 天然氣開車各物料循環(huán)流程

鎮(zhèn)海乙烯開工階段，待丙烯制冷壓縮機和二元制冷壓縮機開機運行平穩(wěn)后，急冷水塔引入天然氣，裂解氣壓縮機進入天然氣運行階段。初期在裂解氣壓縮機五段出口進行短暫排放，置換裂解氣壓縮機系統(tǒng)內(nèi)氮氣。同時適當向裂解氣壓縮機一段入口補入開工化肥氫氣，提高裂解氣壓縮機出口氣中氫氣含量，保證壓縮機出口壓力，一方面防止因壓縮機出口壓力低造成大量水分帶入裂解氣干燥器，造成干燥器運行時間縮短；另一方面可提高冷箱預冷效果。當裂解氣壓縮機出口壓力升至2.5 MPa時，將天然氣引入冷箱進行冷箱預冷操作，加快冷箱預冷速度，減少氮氣的消耗以及火炬的排放量。在高壓甲烷、中壓甲烷、低壓甲烷置換合格后，及時將高壓甲烷、中壓甲烷并入燃料氣，將低壓甲烷返回至裂解氣壓縮機一段入口，建立循環(huán)，減少天然氣的補入量和火炬排放量。

3.2 碳二物料返回，實現(xiàn)超低負荷產(chǎn)品合格

碳二物料返回線需要兩個流程：其一為碳二反應器前返回至裂解氣壓縮機入口，用于在脫乙烷塔頂溫度未到位前，碳二組分返回裂解氣壓縮機，減少火炬排放量；其二為碳二加氫反應器出口返回裂解氣壓縮機入口，用于保障碳二加氫反應器內(nèi)空速，保證有足夠的碳二組分通過碳二加氫反應器，碳二返回流程如圖3所示。

在裂解爐投料后開始碳二返回，利用裂解爐產(chǎn)出的乙烯來保證脫乙烷塔的運行。根據(jù)碳二循環(huán)量，將碳二物料返回由反應器入口改至反應器出口，碳二加氫反應器合格后并入乙烯精餾塔。通過碳二物料返回循環(huán)，第一次在開工3臺裂解爐運行期間實現(xiàn)乙烯產(chǎn)品合格。

開工過程實現(xiàn)物料循環(huán)使用，高架火炬零排放，減少火炬氣排放約1 200 t。

4 結(jié)論

通過制定合理的停開工方案，創(chuàng)新停、開工臨設配置流程，2018年乙烯裝置檢修實現(xiàn)了全密閉排放，杜絕了環(huán)境污染和就地排放的安全風險，實現(xiàn)了綠色環(huán)保無異味檢修。根據(jù)裂解爐原料特性，改進裂解爐停爐順序，有效回收物料。采用碳二返回、天然氣循環(huán)流程，實現(xiàn)停工全過程乙烯、丙烯產(chǎn)品持續(xù)保持合格，首次實現(xiàn)高架火炬零排放。優(yōu)化碳二加氫系統(tǒng)控制方案，采用深度倒開車，第一次實現(xiàn)3臺裂解爐超低負荷下乙烯產(chǎn)品合格?？蓱糜诎偃f噸級乙烯裝置大修停、開工全過程，為綠色環(huán)保無異味檢修提供有效參考，也為乙烯裝置進一步優(yōu)化調(diào)整積累了寶貴的操作經(jīng)驗。