延遲焦化停工過程密閉吹掃技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

徐立

（中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江寧波 315207）

延遲焦化是以重油為原料的二次加工裝置，停工檢修時(shí)，裝置內(nèi)部存在大量的殘油、瀝青、焦粉等介質(zhì)殘留物，使得裝置在常規(guī)停工吹掃過程中產(chǎn)生較多廢氣、污水、污油和固體廢棄物，不利于身體健康，同時(shí)也易造成周邊水體、土壤、大氣等環(huán)境污染。在停工吹掃過程中，如何降低“三廢”排放污染，實(shí)現(xiàn)延遲焦化裝置綠色停工，是目前急需解決的重要課題。

某公司200萬t/a延遲焦化裝置，采用“兩爐四塔”工藝，裝置設(shè)計(jì)時(shí)對密閉吹掃考慮不足，吹掃流程和吹掃設(shè)施不完善。2018 年該裝置停工大修時(shí)，成功采用密閉吹掃技術(shù)，保證了廢氣、污水、污油和固廢的達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)了延遲焦化裝置的綠色停工。

1 影響延遲焦化裝置停工密閉吹掃的因素

1.1 原設(shè)計(jì)未考慮密閉停工，流程不夠完善

原設(shè)計(jì)未按密閉停工考慮，使得流程不能滿足密閉退料和密閉吹掃要求。延遲焦化裝置各容器、塔、控制閥、管線的低點(diǎn)一般都沒有密閉排放流程，部分管線、設(shè)備的死角也沒有密閉排放流程，部分末端管線也不具備密閉吹掃的條件。因此，以往的停工吹掃過程中，此類設(shè)備管線中的介質(zhì)都需要通過現(xiàn)場就地導(dǎo)淋將管線、設(shè)備內(nèi)的死角凝液直接排放，見汽后，方能吹掃干凈，導(dǎo)致停工吹掃過程中，污油、污水亂排現(xiàn)象較多，對水體及大氣環(huán)境造成一定污染。

1.2 停工退料方案不夠優(yōu)化

2018 年以前該延遲焦化裝置停工退料過程中，沒有考慮整體密閉退油流程，且渣油的置換不徹底，在渣油換熱器抽芯過程中，瀝青質(zhì)、焦粉等固體殘留物較多，導(dǎo)致出現(xiàn)吹掃時(shí)間長、吹掃不徹底、吹掃殘留物較多等問題。

1.3 三廢處理能力不足

相比常規(guī)吹掃，密閉吹掃產(chǎn)生的廢氣、廢水和污油產(chǎn)量將大幅增加，而裝置的三廢冷卻能力不足，易造成出裝置廢氣、污水、污油等溫度超高，同時(shí)輕、重污油罐儲(chǔ)存能力和處理能力不足，易導(dǎo)致裝置污染物排放超標(biāo)。

1.4 重油置換難度大，置換不徹底，重油殘留物多

焦化原料主要為常減壓渣油、催化油漿和脫油瀝青等，富含瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、金屬，在容器、塔等設(shè)備內(nèi)部易引起結(jié)焦，在停工過程中，重油系統(tǒng)置換難度大，設(shè)備內(nèi)部易集聚焦粉、渣油，形成殘留，同時(shí)重油換熱器等吹掃后容易出現(xiàn)抽芯困難的情況。

1.5 停工吹掃準(zhǔn)備不充分，人員組織不合理

隨著國家環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，常規(guī)停工吹掃時(shí)間已無法滿足不斷提高的環(huán)保驗(yàn)收要求，而要實(shí)現(xiàn)密閉吹掃方案，必須更加合理的安排人員組織架構(gòu)，做好充分的停工準(zhǔn)備工作，這是影響密閉吹掃效果的重要因素。

圖1 餾分油清洗循環(huán)流程

2 密閉吹掃技術(shù)的實(shí)施措施

2.1 優(yōu)化停工退料方案

與常規(guī)停工退料方案相比，密閉吹掃增加餾分油置換重油的步驟，主要對原料罐、重油換熱器、分餾塔底、加熱爐爐管、重油泵、放空系統(tǒng)進(jìn)行置換，降低吹掃難度。

裝置停工退油分為兩個(gè)階段即餾分油開路循環(huán)和餾分油閉路循環(huán)。開路循環(huán)目的是置換，閉路循環(huán)目的是清洗。

餾分油開路循環(huán)：將餾分油逐步引入原料罐，并盡量拉低原料罐、分餾塔底、放空塔內(nèi)的存油，降低重油系統(tǒng)置換難度，通過放空系統(tǒng)外甩污油，從而置換整個(gè)系統(tǒng)重油。在此期間，裝置采用開路循環(huán)，初步置換重油，根據(jù)容器、塔、換熱器等內(nèi)部重油量，置換時(shí)間一般控制4 ～6 h，通過觀察放空系統(tǒng)外甩污油的外觀、分析污油密度等來確定閉路循環(huán)的具體節(jié)點(diǎn)。在開路循環(huán)置換后，清洗出的污油外觀呈墨綠色，分析污油密度達(dá)到餾分油組分，則開路循環(huán)結(jié)束。

餾分油閉路循環(huán)：停收餾分油，放空系統(tǒng)污油停止出裝置，改進(jìn)原料罐，同時(shí)將爐出口溫度升至230～280℃，控制原料罐溫度在130～160℃，開始閉路循環(huán)。期間通過控制原料罐、分餾塔、放空塔的液位，開大循環(huán)油閉路循環(huán)的流量，間歇性地將原料泵、輻射泵、放空塔底污油泵的流量提至250～350 t/h，大流量沖洗、置換重油換熱器、管線等設(shè)備。循環(huán)期間，通過觀察原料泵、輻射泵、放空塔底循環(huán)泵的污油介質(zhì)外觀，檢查清洗效果，若三個(gè)點(diǎn)的污油介質(zhì)外觀色澤基本相同，則清洗結(jié)束。餾分油循環(huán)清洗的工藝流程見圖1。

在餾分油置換結(jié)束后，通過大流量的閉路循環(huán)，進(jìn)一步置換重油系統(tǒng)，期間爐出口溫度控制在150 ～200℃，閉路循環(huán)置換時(shí)間3 ～4 h 即可，最后進(jìn)入退油吹掃步驟。

表1為2018年裝置停工期間重油系統(tǒng)餾分油置換清洗情況，期間收重質(zhì)餾分油350 t、輕質(zhì)餾分油300 t，閉路循環(huán)時(shí)間共計(jì)9～10 h，通過餾分油分段置換，重油設(shè)備、管線吹掃難度大幅下降，換熱器吹掃貫通僅用了8～10 h，從停工后設(shè)備打開情況來看，清洗效果明顯好于以往歷年檢修。

表1 重油系統(tǒng)置換清洗情況

2.2 完善密閉吹掃臨時(shí)設(shè)施

密閉吹掃流程需充分考慮塔、容器、控制閥、管線等低點(diǎn)排凝處的全面吹掃和介質(zhì)回收。以往停工吹掃過程中，這些部位均作為吹掃死角將殘留物就地排放至含油污水井，再進(jìn)行蒸汽貫通。2018年裝置停工大修時(shí)，增設(shè)了以下密閉吹掃臨時(shí)措施：

1）裝置地面一層鋪設(shè)臨時(shí)管線，回收裝置內(nèi)部污油、污水。臨時(shí)管線流程貫穿加熱爐區(qū)、泵區(qū)、換熱器區(qū)域、出裝置閥組等，末端接至放空塔。

2）臨時(shí)管線上增設(shè)多功能吹掃接頭。需要接臨時(shí)設(shè)施的吹掃點(diǎn)，采用金屬軟管，將臨時(shí)排放點(diǎn)接入臨時(shí)管線中，通過蒸汽吹掃進(jìn)放空塔。

3）輕油系統(tǒng)通過臨時(shí)軟管，接入輕污油泵入口，通過輕污油線送至油品輕污油罐儲(chǔ)存。

4）低壓瓦斯系統(tǒng)出裝置管線、分液罐外設(shè)臨時(shí)噴淋水降溫設(shè)施，降低吹掃尾氣的排放溫度，控制低壓瓦斯出裝置溫度≤70℃。

2.3 嚴(yán)格控制三廢排放條件

密閉吹掃下，外排污油、污水、廢氣量將大幅增加，需提前對接好三廢排放的后路及排放的控制條件。

該裝置密閉吹掃時(shí)三廢排放的主要控制點(diǎn)有：①含硫污水的排放量和排放溫度；②置換餾分油的排放量和溫度；③停工吹掃廢氣排放溫度；④石油焦固廢排放的硫含量、揮發(fā)分、灰分；⑤除臭液、鈍化液的排放量和排放溫度。密閉吹掃三廢排放情況見表2。

表2 密閉吹掃三廢排放情況

2.4 優(yōu)化吹掃、除臭、鈍化方案

為防止停工過程中產(chǎn)生臭味和停工后打開設(shè)備時(shí)發(fā)生硫化亞鐵自燃，在停工吹掃過程中或者結(jié)束后，需要增設(shè)對設(shè)備、管線進(jìn)行除臭和鈍化的步驟，整個(gè)過程操作原則為蒸汽吹掃、除臭、再蒸汽吹掃、后鈍化、最后用水洗塔。

2.4.1 除臭和鈍化方案

裝置各設(shè)備管線在經(jīng)過除臭后，需要進(jìn)行蒸汽貫通吹掃，排盡除臭液，再對除臭過的設(shè)備管線進(jìn)行鈍化操作，除臭和鈍化的工藝流程走向完全一致。除臭的主要作用是將設(shè)備管線內(nèi)部的揮發(fā)性介質(zhì)進(jìn)行中和清洗，從而在設(shè)備打開后，避免設(shè)備內(nèi)部的揮發(fā)性介質(zhì)散發(fā)，造成環(huán)境污染。鈍化的主要作用是在設(shè)備內(nèi)部金屬表面覆蓋一層鈍化液體，在設(shè)備打開后，防止設(shè)備內(nèi)部表面的硫化亞鐵自然造成火災(zāi)。

除臭終點(diǎn)的確定：除臭6～8 h后，當(dāng)除臭液顏色由淡黃色變化為黑色、pH值在8～9之間、除臭液無硫化氫氣味時(shí)，可認(rèn)為除臭清洗結(jié)束。在除臭清洗結(jié)束后，打開被處理設(shè)備無污染現(xiàn)象，采樣分析硫化氫含量應(yīng)小于10 mg/kg。

鈍化終點(diǎn)的確定：鈍化8 h 后，當(dāng)鈍化液顏色由紫紅變化為暗紅或土黃色（如果變化為無色，則硫化亞鐵含量較高）、pH值在7.5～8.5之間時(shí)，可認(rèn)為鈍化清洗結(jié)束。鈍化結(jié)束后，打開設(shè)備無硫化亞鐵自燃現(xiàn)象。

2.4.2 分餾塔的除臭流程

由于各單元除臭與鈍化流程完全一致，下面以除臭流程為代表說明。分餾系統(tǒng)除臭鈍化流程見圖2。

將除臭劑打入分餾塔頂回流罐，配入新鮮水稀釋后，通過回流泵打入分餾塔頂，除臭液自分餾塔底流出后，回到臨時(shí)清洗槽，再由提升泵送入分餾塔頂回流罐。

2.4.3 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的除臭流程

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)除臭鈍化流程見圖3。

圖2 分餾系統(tǒng)除臭鈍化流程

將除臭劑打入穩(wěn)定塔頂回流罐，配入新鮮水稀釋后，再將除臭液送入吸收穩(wěn)定系統(tǒng)循環(huán)，循環(huán)流程如下：

1）除臭液→穩(wěn)定塔頂回流罐→穩(wěn)定塔→穩(wěn)定汽油泵→吸收塔→富氣分液罐→凝縮油泵→解析塔→穩(wěn)定塔底進(jìn)料泵→穩(wěn)定塔→清洗槽；

圖3 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)除臭鈍化流程

2）除臭液→再吸收塔頂→再吸收塔底→清洗槽。

2.4.4 污油罐的除臭流程

污油罐除臭鈍化流程見圖4。除臭液由噴射泵進(jìn)入罐頂人孔，對罐體進(jìn)行噴淋清洗，底部回流至清洗槽，直至結(jié)束。

圖4 污油罐除臭鈍化流程

2.4.5 放空塔的除臭流程

放空塔除臭鈍化流程見圖5。除臭劑通過提升泵自上回流控制閥處打入放空塔頂，再通過放空塔回流泵入口新鮮水線配入新鮮水，稀釋除臭劑，液位達(dá)到一定條件后，開回流泵，對塔體進(jìn)行除臭。除臭、鈍化廢液排放情況見表3。

圖5 放空塔除臭鈍化流程

表3 除臭、鈍化廢液排放情況

2.5 優(yōu)化人員組織架構(gòu)，做好停工吹掃準(zhǔn)備工作

該次停工密閉吹掃，因增加了三廢排放量，在評估下游處理三廢的系統(tǒng)能力后，適當(dāng)延長了停工吹掃總時(shí)長，提前1 個(gè)月置換騰空排放所需的廢液罐容，準(zhǔn)備餾分油置換所需的油品來源和置換液的后路，評估密閉吹掃期間易引發(fā)安全、環(huán)保問題的因素，并制定相應(yīng)的控制措施。

在人員組織架構(gòu)方面，該次吹掃過程組織了專業(yè)的停工吹掃小組，并由停工吹掃小組負(fù)責(zé)編制吹掃方案，再由專業(yè)團(tuán)隊(duì)對吹掃方案進(jìn)行評估審核，讓參與吹掃的負(fù)責(zé)人員編寫吹掃方案不僅能夠讓責(zé)任人理解整個(gè)方案，亦更能有效地貫徹吹掃方案的要求。密閉吹掃過程中需要設(shè)置停工吹掃組、盲板隔離組、進(jìn)出物料協(xié)調(diào)組、臨時(shí)設(shè)施實(shí)施組、后勤保障組等，在停工吹掃總指揮的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，各司其職，做好停工吹掃工作。

3 密閉吹掃效果

該次焦化裝置停工吹掃過程中，按先蒸汽吹掃、除臭、再蒸汽吹掃、后鈍化、最后洗塔的步驟進(jìn)行，保證了除臭劑、鈍化劑的藥性得到充分發(fā)揮（分析數(shù)據(jù)見表4）。停工過程中，各檢測點(diǎn)環(huán)保排放指標(biāo)均符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)；整個(gè)停工過程實(shí)現(xiàn)了“地面不沾油、天空不見氣”的目標(biāo)；裝置交付檢修后，各重油換熱器、塔、容器等設(shè)備打開后，無油、瀝青等殘留物，較以往常規(guī)吹掃效果明顯改善（見圖6～8），滿足了裝置安全、環(huán)保交付檢修的最終目標(biāo)。

表4 除臭、鈍化前后排放數(shù)據(jù)對比

4 遺留問題及進(jìn)一步改進(jìn)的措施

1）臨時(shí)設(shè)施布置不夠優(yōu)化，吹掃點(diǎn)多時(shí)，易引起介質(zhì)互串，需要進(jìn)一步優(yōu)化吹掃臨時(shí)設(shè)施流程。

2）吹掃期間吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的輕油無儲(chǔ)存罐，導(dǎo)致輕污油中污水含量較大，需新增輕污油臨時(shí)儲(chǔ)存罐，進(jìn)行油水分離，減少輕污油罐容壓力。

3）閉吹掃技術(shù)實(shí)施后，停工期間污水產(chǎn)量大幅增加，后路污水的處理能力不足，需要做好密閉吹掃污水產(chǎn)量預(yù)評估，有條件時(shí)適當(dāng)提高停工污水的后路處理能力。

圖6 分餾塔內(nèi)部對比

圖7 分餾塔塔盤集液箱吹掃效果對比

圖8 柴油系統(tǒng)吹掃效果對比

5 結(jié)論

延遲焦化裝置的停工過程可通過優(yōu)化停工吹掃方案、完善密閉吹掃設(shè)施等方法，實(shí)現(xiàn)停工過程的密閉吹掃效果，有效控制重油裝置停工過程的三廢排放，為重油裝置實(shí)現(xiàn)“環(huán)保、綠色”的停工目標(biāo)提供一定的科學(xué)依據(jù)。