乙烯裝置低排放停車措施與探討

于洋 何馨

摘 ?????要：介紹了某石化80萬(wàn)t/a乙烯裝置低排放倒空方法，開(kāi)創(chuàng)了天然氣、氮?dú)饴?lián)合開(kāi)車法，避免了將大量烴類物料物料直接排放至火炬系統(tǒng)，最大限度的回收了物料，同時(shí)縮短了后續(xù)置換時(shí)間，做到真正意義上的低排放停工，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的環(huán)境效益。

關(guān) ?鍵 ?詞：天然氣開(kāi)車;低排放;乙烯;停工

中圖分類號(hào)：TQ 052 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ?????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）06-1350-04

Abstract： The low emission emptying method of 800 kt/a ethylene plant in Fushun petrochemical company was introduced. The method can avoid the direct emission of hydrocarbons materials to the torch system， and can maximally recycle the materials， at the same time， the subsequent replacement time can be shortened to realize true low-emission shutdown， achieving significant economic benefits and good environmental benefits.

Key words： Natural gas startup; Low emission; Ethylene; Shutdown

某石化烯烴廠乙烯裝置于2012年10月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為80萬(wàn)t/a，采用SW前脫丙烷前加氫工藝。2013年5月乙烯裝置進(jìn)行小修和優(yōu)化消缺工作。2017年6月乙烯裝置進(jìn)行首次全面停車檢修，其中停工時(shí)間9 d，檢修25 d，開(kāi)工時(shí)間11 d。通過(guò)此次大檢修，對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化技術(shù)改造，對(duì)問(wèn)題設(shè)備進(jìn)行更換修復(fù)，消除了已經(jīng)運(yùn)行五年的的乙烯裝置的缺陷，使本裝置能夠達(dá)到長(zhǎng)周期、安全、平穩(wěn)、滿負(fù)荷生產(chǎn)[1]。

隨著國(guó)家《環(huán)境保護(hù)法》的頒布實(shí)施和國(guó)家環(huán)保管控力度的日益嚴(yán)格，乙烯生產(chǎn)企業(yè)作為化工裝置的龍頭，體量較大，如按常規(guī)停車方法，將產(chǎn)生大量氣態(tài)物料排放至火炬系統(tǒng)，同時(shí)管線低點(diǎn)和換熱器底部也有大量無(wú)法倒空的液態(tài)物料排放到含油污水系統(tǒng)，不僅造成空氣環(huán)境污染，還容易引起社會(huì)問(wèn)題。

1 ?乙烯低排放停工的必要性

傳統(tǒng)上乙烯裝置停工后，壓縮工段、分離工段有大量的氣態(tài)物料在倒空、泄壓過(guò)程中，需要排放至火炬系統(tǒng)，而在停車后裂解爐仍然需要補(bǔ)充大量的燃料做為燒焦使用。一邊補(bǔ)充燃料，一邊排放火炬，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的，因此科學(xué)合理的將系統(tǒng)中排放的物料，作為裂解爐的燃料使用既可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以減少火炬排放造成的環(huán)境污染[2]。

此次停工檢修，本乙烯裝置大力踐行綠色環(huán)保戰(zhàn)略，制定了“氣不上天，油不落地，聲不擾民”的政策，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，乙烯車間調(diào)研國(guó)內(nèi)同行業(yè)開(kāi)停工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身裝置的流程特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化停車步驟、技術(shù)改造、在盲腸死角增加臨時(shí)線等技術(shù)措施，成功實(shí)現(xiàn)“低排放”停工。

2 ?乙烯低排放停工措施

2013年乙烯裝置首次停工方案為裂解爐停爐后，停裂解氣壓縮機(jī)，壓縮分離工段倒液泄壓。此方案氣相物料全部排放至火炬系統(tǒng);壓縮段間冷卻器、段間罐和管線低點(diǎn)積存大量液相物料無(wú)法回收只能現(xiàn)場(chǎng)排放或裝桶，物料損失較大。

與首次停工相比，此次本乙烯裝置根據(jù)本裝置工藝流程上的特點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化與細(xì)化，SW工藝乙烯裝置流程如圖1所示。

天然氣開(kāi)工方案： 停工前由生產(chǎn)工況退守至天然氣開(kāi)工工況，將負(fù)荷降至65%，將各塔、罐液位降到允許操作的最低值，裂解爐逐漸退爐至只剩循環(huán)C2C3爐，由于裂解爐無(wú)法提供足夠的裂解氣，此時(shí)從急冷水塔頂破真空線引入天然氣以維持裂解氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，由于天然氣具有與裂解氣中輕組分相似的組成成分，可以在系統(tǒng)內(nèi)分離回收，同時(shí)利用天然氣的露點(diǎn)低于裂解氣露點(diǎn)的特性，使系統(tǒng)內(nèi)裂解氣快速冷凝，回收液相物料。

乙烯塔和乙烯制冷壓縮機(jī)為開(kāi)式熱泵系統(tǒng)，當(dāng)乙烯塔和乙烯機(jī)系統(tǒng)液位將至最低時(shí)，停循環(huán)C2C3爐，同時(shí)切除乙烯塔和乙烯制冷系統(tǒng)，防止C2在系統(tǒng)內(nèi)反復(fù)循環(huán)，同時(shí)壓縮系統(tǒng)與急冷系統(tǒng)隔離，杜絕急冷系統(tǒng)重組分帶到壓縮系統(tǒng)，壓縮分離系統(tǒng)自身循環(huán)。此天然氣開(kāi)車工況運(yùn)行4 h，對(duì)壓縮段間系統(tǒng)和分離系統(tǒng)的液相物料全部回收至罐區(qū)，同時(shí)升高冷箱溫度，將冷區(qū)液相物料汽化回收。同時(shí)打通壓縮系統(tǒng)向燃料氣系統(tǒng)泄壓閥門，回收系統(tǒng)內(nèi)氣相物料。

當(dāng)裂解氣壓縮機(jī)一段吸入壓力降到最低后，逐漸打開(kāi)氮?dú)庋a(bǔ)入裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，在保持各級(jí)冷用戶運(yùn)行的情況下，控制裂解氣壓縮機(jī)五段出口和末級(jí)冷箱合理的壓差，可順利完成冷分離流程中的C2及以上物料回收，天然氣重新返回裂解氣壓縮機(jī)一段吸入，多余部分進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，保持整個(gè)循環(huán)進(jìn)行。對(duì)壓縮分離系統(tǒng)內(nèi)物料進(jìn)行置換。天然氣、氮?dú)忾_(kāi)工流程見(jiàn)圖2。

3 ?物料回收

物料回收分為液相物料回收和氣相物料回收，不同系統(tǒng)的物料回收的方法也不同，圖3為回收物料的流程簡(jiǎn)圖。

3.1 ?裂解氣壓縮機(jī)段間系統(tǒng)

天然氣和氮?dú)忾_(kāi)車后段間換熱器和段間罐基本破液封，基本無(wú)液相物料，但段間換熱器體積較大，封頭處有大量汽油產(chǎn)品無(wú)法倒空，在每個(gè)換熱器封頭導(dǎo)淋處增加臨時(shí)線匯和后連接至裂解氣壓縮機(jī)一段吸入罐外送泵入口，將物料送至汽油汽提塔回收。

在天然氣開(kāi)車階段，利用氣相干燥器再生線將壓縮分離系統(tǒng)內(nèi)天然氣回收至燃料氣系統(tǒng)，當(dāng)裂解氣壓縮機(jī)一段吸入罐壓力下降至14 kPa時(shí)，裂解氣壓縮機(jī)由天然氣開(kāi)車改為氮?dú)忾_(kāi)車，系統(tǒng)內(nèi)壓力繼續(xù)泄壓至燃料氣系統(tǒng)，當(dāng)燃料氣熱值明顯下降時(shí)，停止泄壓，并停裂解氣壓縮機(jī)[3]。

3.2 ?前冷系統(tǒng)

由生產(chǎn)工況退守至天然氣開(kāi)工工況期間，裂解爐逐臺(tái)退出，控制裂解氣壓縮機(jī)五段出口和末級(jí)冷箱合理的壓差，可將前冷系統(tǒng)逐漸升溫，使系統(tǒng)內(nèi)C2以上物料汽化返回壓縮段間回收。由天然氣改至氮?dú)忾_(kāi)車期間，前冷系統(tǒng)內(nèi)物料被氮?dú)獯罅肯♂專瑹嶂递^低已無(wú)回收價(jià)值，在裂解氣壓縮機(jī)停車后，直接排放至火炬系統(tǒng)。

3.3 ?乙烯壓縮機(jī)系統(tǒng)

在停循環(huán)C2C3爐后，切斷乙烯塔進(jìn)料，乙烯塔與乙烯壓縮機(jī)形成閉式循環(huán)，將乙烯機(jī)用戶液相物料送至乙烯回收罐內(nèi)， 然后通過(guò)乙烯產(chǎn)品泵送至罐區(qū)。同時(shí)對(duì)冷箱復(fù)熱，汽化換熱器中殘存液相乙烯，當(dāng)乙烯壓縮機(jī)系統(tǒng)基本無(wú)液相后，停乙烯壓縮機(jī)，將系統(tǒng)內(nèi)氣相物料通過(guò)乙烯塔釜外送線上增加的臨時(shí)線，經(jīng)加熱汽化后送至燃料氣系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力與燃料氣壓力平衡時(shí)，將剩余物料排放至火炬系統(tǒng)。

3.4 ?丙烯壓縮機(jī)系統(tǒng)

丙烯壓縮機(jī)是一個(gè)封閉系統(tǒng)，用戶眾多，換熱器容積大，不利于回收物料，在停車前應(yīng)該盡量降低用戶液位，將液相丙烯通過(guò)丙烯回收泵送至丙烯儲(chǔ)罐，由于丙烯用戶分布凌亂，且管線較粗，系統(tǒng)內(nèi)殘存丙烯較多，不易回收，因此通過(guò)天然氣開(kāi)車方式復(fù)熱物料系統(tǒng)，將較大的換熱器用戶盡量汽化殼程丙烯[4]，在停車前開(kāi)始逐漸關(guān)閉各用戶的進(jìn)料調(diào)節(jié)閥，將丙烯機(jī)內(nèi)氣相物料返回至丙烯塔，通過(guò)丙烯塔與燃料氣系統(tǒng)的臨時(shí)線，回收氣相丙烯。

3.5 ?急冷油系統(tǒng)

急冷油塔系統(tǒng)，油洗結(jié)束后，利用氮?dú)鈱?duì)系統(tǒng)升壓至200 kPa，通過(guò)密閉排放線及17條倒油臨時(shí)線排放至重油收集罐內(nèi)，將重油收集罐氣相返回線由急冷油塔改為臨時(shí)線返回至熱火炬系統(tǒng)，降低背壓，可順利回收殘余急冷油，然后通過(guò)燃料油外送泵回收至罐區(qū);系統(tǒng)倒空后，利用1#7#8# 3臺(tái)裂解爐200 ℃稀釋蒸汽對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行蒸煮，通過(guò)2條臨時(shí)線排放至熱火炬系統(tǒng)。蒸煮24 h后，切出DS，用氮?dú)庵脫Q、降溫、加盲板交檢。急冷水系統(tǒng)，急冷油塔蒸煮結(jié)束后，水洗塔開(kāi)始降溫，析出的汽油通過(guò)汽油槽回收至儲(chǔ)罐，管線高點(diǎn)積油排回收至地罐。

4 ?低排放停工效果分析

2013年停工時(shí)裂解氣壓縮機(jī)停機(jī)后，裂解爐負(fù)荷200 t/h，停裂解氣壓縮機(jī)，壓縮分離工段開(kāi)始退料，此時(shí)從新鮮進(jìn)料至分離系統(tǒng)內(nèi)殘存物料約為550 t，全部排放火炬。丙烯機(jī)系統(tǒng)和乙烯機(jī)系統(tǒng)回收部分液相后，氣相物料約為730 t全部排放火炬。兩次停工火炬排放效果如圖4。

2017年停工時(shí)裂解氣壓縮機(jī)采用天然氣、氮?dú)忾_(kāi)車法，壓縮系統(tǒng)、分離系統(tǒng)內(nèi)液相物料均可全部回收，氣相物料絕大部分泄壓到燃料氣系統(tǒng)，少量氣相物料氮?dú)庵脫Q排放到火炬系統(tǒng)[5];乙烯機(jī)、丙烯機(jī)系統(tǒng)通過(guò)產(chǎn)品回收泵回收絕大部分液相物料，氣相物料通過(guò)臨時(shí)線返回到燃料氣系統(tǒng)，少量氣相物料氮?dú)庵脫Q排放到火炬系統(tǒng)。各單元排放量見(jiàn)表1。

5 ?主要問(wèn)題

5.1 ?污水產(chǎn)生量過(guò)大

本次停工污水量產(chǎn)生較大，為下游污水處理裝置帶來(lái)困難，主要問(wèn)題是排污水中油含量超標(biāo)。通過(guò)查閱相關(guān)資料，乙烯裝置停工期間，急冷系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水約占整個(gè)廢水量的70%，處理停工廢水的費(fèi)用約占總停工費(fèi)用的13%，可見(jiàn)，廢水處理是制約乙烯裝置停工檢修的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)有條件的企業(yè)先進(jìn)做法介紹，對(duì)停工檢修產(chǎn)生的廢水進(jìn)行儲(chǔ)罐轉(zhuǎn)存，待開(kāi)工期間回引，可有效減少排污問(wèn)題和縮短停工時(shí)間，在目前國(guó)內(nèi)乙烯裝置停工檢修來(lái)看，較為可行。

5.2 ?原料回收方案不完善

在此次檢修過(guò)程中，裂解爐退料結(jié)束后，由于沒(méi)有充分考慮到裝置節(jié)點(diǎn)與裂解爐進(jìn)料根部閥之間管線、設(shè)備內(nèi)的原料回收問(wèn)題，被迫采取了長(zhǎng)時(shí)間，小排放，泄放至火炬的方式進(jìn)行處理，造成一定程度的損失。

針對(duì)此問(wèn)題在今后的停工過(guò)程擬采取以下措施：

（1）通過(guò)注水方式將原料返注回原料儲(chǔ)罐。

（2）增加吹掃蒸汽，按流程方向進(jìn)行掃線進(jìn)裂解爐。

（3）在該系統(tǒng)無(wú)檢修項(xiàng)目時(shí)，對(duì)系統(tǒng)加盲板封存。為以后裝置檢修停工開(kāi)拓了思路。

6 ?結(jié) 論

本乙烯車間通過(guò)裂解氣壓縮機(jī)天然氣運(yùn)行工況加氮?dú)膺\(yùn)行工況相結(jié)合的低排放開(kāi)工方案，回收了系統(tǒng)內(nèi)大量的裂解氣、C2、C3等物料，靈活運(yùn)用現(xiàn)有流程，回收全部液相物料，并將大部分氣相物料回收至燃料氣系統(tǒng)，最大限度的回收了物料，實(shí)現(xiàn)了火炬的低排放，減少了停工置換時(shí)間，降低了氮?dú)庥昧浚瑢?shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效停工[6]。

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