綠色環(huán)保經(jīng)濟低排放策略在化工裝置停開車中的實踐

張興龍

（中國石油化工股份有限公司廣州分公司，廣東廣州510726）

1 概述

2015年在某石化企業(yè)化工區(qū)裝置實施大修減排增效方案中，曾首次采用低排放措施，對物料進行回收，實現(xiàn)了低排放、安全環(huán)保達標。本次大修充分發(fā)揮煉化一體化優(yōu)勢，打破了以往停車過程中裂解爐停止進料后，裂解氣壓縮機隨即停機，壓縮、分離等各系統(tǒng)各自隔離，各自倒空排放，造成物料大量排放至火炬的傳統(tǒng)模式。從現(xiàn)場實際情況出發(fā)，制定了將化工區(qū)物料送往煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)作為燃料為主的減排、低排措施。通過采取將含有化學清洗水的污水臨時存入石腦油罐；停車過程中產(chǎn)生的污油通過異構(gòu)二甲苯裝車設(shè)施進行裝車轉(zhuǎn)運到煉油區(qū)進行回煉；將急冷油塔和急冷水塔與裂解氣壓縮機連起來作為裂解氣壓縮機一段吸入緩沖，使裂解氣壓縮機盡可能長時間運行，多回收物料；分別在前冷系統(tǒng)和碳二系統(tǒng)、丙烯壓縮機的緩沖罐和丙烯精餾塔釜增設(shè)回收設(shè)施，將系統(tǒng)內(nèi)的物料盡量多回收到煉油瓦斯系統(tǒng)。制定了塔罐蒸煮排放至火炬系統(tǒng)，溫度高限100℃等措施，最大限度回收氣、液相物料，有效控制火炬排放量。在聚乙烯和聚丙烯一裝置分別增設(shè)氣相物料回收設(shè)施，對裝置倒空的氣相物料進行回收，送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)[1]。本次停車過程共回收氣相物料（送到煉油瓦斯系統(tǒng)）550噸，其中裂解裝置537噸、聚乙烯裝置1噸、聚丙烯一裝置12噸?；厥找合啾?00噸，其中裂解裝置84噸、聚丙烯一裝置16噸。開工過程回收物料256噸。

化工裝置低排放物料回收重點是在乙烯裝置，對停工倒空階段和開工過程各個系統(tǒng)實物料置換和系統(tǒng)開車調(diào)整過程排放的物料進行回收，所以主要圍繞裂解裝置的低排放進行闡述。

2 增設(shè)物料回收設(shè)施

某石化企業(yè)只有1套乙烯裝置，將回收的物料只能送到煉油區(qū)作為瓦斯氣。因此，裂解裝置需增設(shè)4個回收系統(tǒng)，分別是冷物料回收系統(tǒng)、熱物料回收系統(tǒng)、高壓甲烷回收系統(tǒng)和液相丙烯回收系統(tǒng)。在界區(qū)根據(jù)物料壓力不同，分為高、低壓2個等級，分別利用干氣制乙苯裝置側(cè)線烷基化尾氣和富丙烯干氣輸送到煉油區(qū)2條管線，輸送到煉油區(qū)高、低壓瓦斯系統(tǒng)，作為煉油區(qū)的燃料[2]。見圖1。

2.1 冷物料回收系統(tǒng)

冷物料回收系統(tǒng)主要用于回收分離工序碳四以上的輕組分，由于該物料主要來自冷分離系統(tǒng)，故回收物料溫度較低，且經(jīng)過節(jié)流和汽化會進一步使溫度降低，無法直接排放到瓦斯管網(wǎng)，需增加回收罐，并配置汽化器和加熱器，保證排放溫度不低于40℃。

介質(zhì)主要是甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、碳四。從各個排放點收集到總管，經(jīng)回收罐分別接到高低壓瓦斯線?；厥展薜撞枯^重組分經(jīng)汽化器汽化后返回罐內(nèi)，與氣體物料一起排放到加熱器經(jīng)加熱后送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)。

2.2 熱物料回收系統(tǒng)

熱物料回收來源于裂解氣壓縮機出口的裂解氣，該物料的溫度大于35℃，能夠直接排放到瓦斯系統(tǒng)。

操作介質(zhì)為裂解氣，操作壓力3.5 MPa（最高），溫度15℃。裂解氣自壓縮機出口經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV1319B后分別排放到高、低壓瓦斯系統(tǒng)。

2.3 高壓甲烷回收系統(tǒng)

物料來源于脫甲烷塔頂?shù)募淄闅浣M分，由于該物料的壓力只有0.4 MPa，不能直接送到煉油區(qū)高壓瓦斯系統(tǒng)（≥0.5 MPa），故只能送到煉油區(qū)低壓瓦斯系統(tǒng)。

介質(zhì)是甲烷氫，操作壓力0.4 MPa，溫度20℃。甲烷氫自燃料氣分離罐排放到煉油區(qū)低壓瓦斯系統(tǒng)。

2.4 液相丙烯回收系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要回收丙烯制冷壓縮機和丙烯精餾塔的液相丙烯，增設(shè)管線，將丙烯制冷壓縮機回收罐和丙烯精餾塔釜進行連接，然后用高壓氮氣將丙烯制冷壓縮機回收罐內(nèi)的丙烯送到丙烯不合格罐。

介質(zhì)丙烯，壓力0.14 MPa，溫度是-10℃。

3 物料回收方案實施

3.1 停工階段

3.1.1 確保停工階段裂解氣壓縮機長時間運行

為了多回收物料，在停工階段確保裂解氣壓縮機長時間運行是關(guān)鍵，而隨著裂解爐的不斷退油，超高壓蒸汽會逐漸減少，故需預(yù)測裂解氣壓縮機最低負荷運行時需要的超高壓蒸汽量。

估算條件：裂解氣主要為甲烷，少量氫氣，更少量氮氣、碳二、碳三，微量碳四；燃料氣分離罐返回裂解氣壓縮機一段中間罐的循環(huán)量以38 t/h計，“三返一”量以9.87 t/h計，“四返四”量，以6.72 t/h計，一段吸入壓力為0.05 MPa，溫度35℃。透平等焓效率取0.7，機械效率取0.97，見表1和圖2。

由表1和圖2看出，當裂解氣壓縮機入口壓力下降到1.03 MPa時，裂解氣壓縮機維持運行需要33.25 t/h的EHPS，在停工時，六爐熱備能夠滿足裂解氣壓縮機運行的條件。

表1 不同出口壓力下透平需要蒸汽量

3.1.2 確保裂解氣壓縮機停車時，不造成安全閥起跳

計算的條件：停車前一段吸入壓力0.05 MPa，急冷最高承壓0.3 MPa，急冷容積1 036.4 m3，壓縮容積219.1 m3，前冷容積137.95 m3，合計容積1 393.45 m3，見表2。

表2 裂解氣壓縮機不同出口壓力下進行停車時平衡后的壓力 MPa

從表2看出，壓縮機出口壓力在低于1.5 MPa以下狀態(tài)停車時，通過急冷系統(tǒng)，完全可以平衡壓縮機系統(tǒng)的氣體，不會造成安全閥起跳放火炬。

3.1.3 實際回收物料量

為了平衡回收氣相物料和煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)，裂解裝置停車前3天安排煉油區(qū)火炬氣柜拉低到最低庫容，安排動力投運3#，4#煤粉爐瓦斯系統(tǒng)試摻燒瓦斯。在裂解停車動力3#，4#煤粉爐期間平均摻燒量是4 760 Nm3/h，最大摻燒量為11 000 Nm3/h。裂解裝置停車前1天保持5臺裂解爐運行，11月29日9∶10時退出第一臺爐，第四臺爐運行，隨后裂解爐陸續(xù)退料，12∶10時退料完畢，當壓縮機出口壓力低于脫甲烷塔壓力2 550 kPa時，切斷分離系統(tǒng)進料，裂解氣系統(tǒng)獨立運行，裂解氣壓縮機繼續(xù)運行，液相通過裂解氣凝液泵/汽提塔進料泵返回急冷，系統(tǒng)氣相通過PV1319B送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)。16∶18時裂解氣壓縮機停車，PV1319B關(guān)閉。

11月30日將丙烯塔釜的液相丙烯回收到丙烯不合格罐，17∶00時開始從丙烯機系統(tǒng)將液相丙烯回收到壓縮機回收罐，再用高壓氮氣壓送到丙烯不合格罐。20∶40時設(shè)定流程壓縮機回收罐至回收罐低壓瓦斯系統(tǒng)。

12月1日上午，丙烯機系統(tǒng)回收完畢后，開始丙烯氣相回收，12月2日8∶00時，氣相丙烯回收結(jié)束。

3.2 開工階段

3.2.1 減少排放措施落實

1）引天然氣進行分離前冷預(yù)冷，縮短開工時間。安排苯乙烯裝置提前開工，在裂解開工前，產(chǎn)出合格的氫氣，為裂解碳二加氫提前配氫創(chuàng)造條件，能夠減少開工過程物料的排放[3]。

2）裂解投料前的狀態(tài)，第七臺爐熱備，EHPS產(chǎn)量50 t/h。急冷系統(tǒng)天然氣充壓，裂解氣系統(tǒng)進料閥打開，急冷水塔與裂解氣壓縮機聯(lián)通。裂解氣壓縮機天然氣運行，若出口壓力大于2.7 MPa，則壓縮機聯(lián)通前冷系統(tǒng)大循環(huán)，否則壓縮機與前冷斷開，壓縮機自循環(huán)。

3）當高壓甲烷中乙烯含量不大于6%時，切入燃料氣。

4）進一步細化裂解爐投油方案，第三臺爐投料后，開碳二加氫，并增加碳二返回量，碳二加氫出口碳二炔烴含量小于100 μg/g時，乙烯塔進料，乙烯塔進料時投第四臺爐，乙烯合格后投第五、六臺爐。

5）提前做好裂解開工過程的回收物料平衡，在1月13日10∶00時裂解投料前，煉油區(qū)1#，2#號氣柜拉低至5 000 Nm3，剩余容量30 000 Nm3。打開煉油區(qū)高壓瓦斯泄至中壓瓦斯管網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥副線，確保流通量，適當提高壓力控制在0.54 MPa，確保動力瓦斯摻燒瓦斯量穩(wěn)定達到10 t/h。完善動力瓦斯分液罐的排液流程，確保動力摻燒瓦斯的運行安全。瓦斯消耗分配：動力鍋爐燒10 t/h，頂天然氣8 t/h，頂液化氣2 t/h，共消耗20 t/h。

3.2.2 開工效果

1月12日18∶00時脫甲烷塔進天然氣充壓，置換系統(tǒng)內(nèi)氮氣，20∶00時開始投用脫甲烷塔第一、二、三預(yù)冷器丙烯冷劑，23∶15時脫甲烷塔第一進料罐頂部溫度正常，投用脫甲烷塔第四預(yù)冷器乙烯冷劑，預(yù)冷天然氣投用10%再沸量，天然氣用量平均是2 t/h，13日9∶00時天然氣用量提高到8 t/h，預(yù)冷速度明顯加快，9∶15時投用脫甲烷塔第六預(yù)冷器，10∶00時停止引入天然氣，11∶00時脫甲烷塔頂溫度降至-74℃，投用脫甲烷塔冷凝器。采用天然氣預(yù)冷前冷的調(diào)整時間比以往開車縮短6小時。1月12日碳二加氫引入苯乙烯產(chǎn)出的合格氫氣，系統(tǒng)升溫，13日裂解裝置三臺爐投油，碳二加氫開始配氫，縮短乙烯合格時間，并減少物料排放。1月13日11∶00時第一臺爐A爐投料，17∶30時高壓甲烷中乙烯含量不大于6%時，切入燃料氣，1月13日22∶15時乙烯合格，取得了11小時乙烯合格的新記錄，同時在開工過程首次嘗試將以前開工中放空的物料進行最大限度回收。

4 存在問題及待完善的措施

4.1 存在問題

1）停工過程發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥PV1319B容易卡澀，造成調(diào)節(jié)偏差大，影響物料回收。

2）低壓甲烷和氫氣再并網(wǎng)之前因沒有回收流程導致未能回收。

3）停工過程丙烯回收不徹底。

4）開車時天然氣預(yù)冷時間不足。

4.2 待完善的設(shè)施

1）針對PV1319B存在的問題進行整改。

2）增加低壓甲烷和氫氣回收流程。

3）增加丙烯回收泵，徹底對丙烯進行回收。

4）開工時提高天然氣進料量，并增加預(yù)冷時長，使前冷得到充分的預(yù)冷，進一步縮短開工時間。

5 結(jié)語

通過此次大修增加物料回收系統(tǒng)，驗證了該石化企業(yè)乙烯裝置低排放停開工的可行性，縮短了開工時間，有效回收物料806噸，并減少火炬排放893噸，在停開工過程中踐行綠色環(huán)保經(jīng)濟理念，實現(xiàn)了火炬不冒黑煙。但實踐過程仍存在系統(tǒng)不完善、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)欠佳、開工時預(yù)冷時間較少、經(jīng)驗不足等問題，需進一步總結(jié)和改進。在2019年化工裝置消缺停工前進行補充和完善設(shè)施，同時增加乙烯罐氣相到煉油區(qū)瓦斯的流程，做到不點輔助火炬，統(tǒng)籌更有力，設(shè)施更完善，方案更優(yōu)化，排放更有序，進一步實現(xiàn)綠色環(huán)保停開工。