延遲焦化聯(lián)合裝置污油回?zé)捈夹g(shù)改造方案

賈正萬，陳進(jìn)旺，俞 歡

(中海石油舟山石化有限公司，浙江 舟山 316015)

中海石油舟山石化有限公司(簡(jiǎn)稱舟山石化)延遲焦化聯(lián)合裝置是由鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司設(shè)計(jì),主要由2.4 Mt/a延遲焦化(“兩爐四塔”工藝)、40 t/h污水汽提、30 kt/a硫磺回收3套主裝置組成,在裝置內(nèi)設(shè)有1臺(tái)700 m3的重污油罐和1臺(tái)30 m3的地下輕污油罐,用以貯存裝置內(nèi)各類污油。由于延遲焦化裝置周期性生產(chǎn)的工藝特點(diǎn),在焦炭塔預(yù)熱和冷焦工序中產(chǎn)生大量的污油,另外設(shè)備檢修、過濾器沖洗以及污水汽提裝置酸性水原料罐的定期撇油也產(chǎn)生一部分污油。這些污油其中一部分污油性質(zhì)穩(wěn)定、含水量低,不需要經(jīng)過脫水處理,直接通過泵升壓后進(jìn)入焦炭塔或分餾塔進(jìn)行回?zé)?另一部分污油由于乳化嚴(yán)重、含水量高、性質(zhì)不穩(wěn)定,不能直接進(jìn)裝置回?zé)?需要先經(jīng)過貯罐進(jìn)行沉降脫水后才能進(jìn)行回?zé)挕Ｎ塾突責(zé)捚陂g涉及到污油的冷卻、轉(zhuǎn)運(yùn)、切水等步驟,產(chǎn)生能耗浪費(fèi)、環(huán)境污染和操作安全等問題,不利于裝置的降本增效、安全環(huán)保工作。因此,舟山石化利用延遲焦化放空塔的工藝特點(diǎn),對(duì)放空塔進(jìn)行了技術(shù)改造,滿足了裝置內(nèi)各類自產(chǎn)污油的密閉排放、在線脫水等污油預(yù)處理功能,實(shí)現(xiàn)了各類污油在裝置內(nèi)的直接回?zé)?取得了良好的效果。

1 裝置各類污油的來源分析

舟山石化延遲焦化聯(lián)合裝置正常生產(chǎn)過程中不能直接回?zé)挼奈塾痛笾路譃?類:①焦炭塔預(yù)熱工序中的初期甩油;②焦炭塔冷焦工序產(chǎn)生的放空塔頂輕污油;③污水汽提裝置酸性水原料罐定期撇油產(chǎn)生的輕污油;④設(shè)備檢修、過濾器沖洗產(chǎn)生的污油。

焦炭塔預(yù)熱工序中的初期甩油。新塔除焦完成后處于冷態(tài),切塔前需要預(yù)熱至320～380 ℃后方可引入500 ℃左右的高溫進(jìn)料[1]。預(yù)熱初期產(chǎn)生的污油溫度較低,而且含有大量水分,直接進(jìn)入分餾塔回?zé)挄?huì)導(dǎo)致分餾塔操作的波動(dòng)。因此,前期溫度低于200 ℃的甩油需要經(jīng)水箱冷卻至80 ℃以下后才能進(jìn)入裝置內(nèi)重污油罐進(jìn)行沉降脫水[2]。

焦炭塔冷焦工序產(chǎn)生的放空塔頂輕污油。焦炭塔在冷焦過程中大吹汽和給水(改溢流前)工序,大量高溫油水混合物進(jìn)入放空塔進(jìn)行冷卻和分離[1]。其中,重組分進(jìn)入塔底后,由塔底泵升壓后直接送入焦炭塔作急冷油進(jìn)行回?zé)?輕組分與水蒸氣一起進(jìn)入塔頂回流罐,進(jìn)行油水分離,由于放空塔塔頂回流罐內(nèi)油水乳化嚴(yán)重[3],污油不能直接回?zé)?需進(jìn)入裝置內(nèi)污油罐進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間靜止、沉降脫水。

污水汽提裝置酸性水原料罐定期撇油產(chǎn)生的輕污油。污水汽提裝置因?yàn)閬碜陨嫌窝b置酸性水內(nèi)含有一部分油,經(jīng)過原料水罐水力旋流分離及重力沉降分離,經(jīng)過撇油的流程進(jìn)行定期撇油,污油進(jìn)入地下輕污油罐[4]。撇油操作的周期和時(shí)間主要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)、玻璃視鏡進(jìn)行判斷,含硫污水不可避免進(jìn)入地下污油罐。由于地下輕污油罐無切水設(shè)施,輕污油需要外送至儲(chǔ)運(yùn)輕污油罐進(jìn)行沉降、切水。

設(shè)備檢修和過濾器沖洗會(huì)產(chǎn)生污油。換熱器、過濾器、機(jī)泵等設(shè)備在清理或檢修過程中,需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行置換和吹掃,期間產(chǎn)生的污油會(huì)根據(jù)油品性質(zhì)分別進(jìn)入輕、重污油罐。

以上幾部分污油是裝置內(nèi)污油的主要來源,以舟山石化延遲焦化聯(lián)合裝置為例,污油平衡情況見表1。每天共產(chǎn)生污油約277 t,其中預(yù)熱后期的高溫甩油(200 ℃)和冷焦工序中放空塔底部分的重污油共約210 t,這部分污油因?yàn)樾再|(zhì)穩(wěn)定、含水量低,直接通過泵升壓后分別進(jìn)入分餾塔和焦炭塔進(jìn)行回?zé)?其他不能直接回?zé)挼奈塾图s67 t,需送入污油罐進(jìn)行沉降、切水后才能回?zé)挕?/p>

表1 污油平衡情況

2 污油處理現(xiàn)狀及存在的問題

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污油進(jìn)入裝置輕、重污油罐后,污油走向如圖1所示。重污油進(jìn)入重污油罐后,經(jīng)過沉降切水后,正常情況下并入急冷油線進(jìn)行回?zé)?當(dāng)重污油含水嚴(yán)重或重污油罐需要快速倒空緊急備用時(shí),重污油則需先送入儲(chǔ)運(yùn)重污油罐,切水后再送入儲(chǔ)運(yùn)原料罐與渣油混合經(jīng)渣油加工流程進(jìn)行回?zé)?。輕污油進(jìn)入地下輕污油罐后,因地下輕污油罐無切水流程,無法直接回?zé)?需要統(tǒng)一送至儲(chǔ)運(yùn)輕污油罐,經(jīng)過沉降切水后,再送至分餾塔輕污回?zé)捔鞒踢M(jìn)行回?zé)挕＿@些不能直煉的污油回?zé)捔鞒涕L(zhǎng)、中間環(huán)節(jié)多,不可避免地增加了二次污染和途間損耗。具體存在以下幾方面問題:①占用罐容。輕重污油進(jìn)入污油罐后,都需要經(jīng)歷沉降脫水,占用裝置罐容,特別是焦化裝置的重污油罐具有應(yīng)急狀態(tài)下緊急甩油的功能,長(zhǎng)時(shí)間占用重污罐罐容不利于裝置安全生產(chǎn)。②浪費(fèi)能源。污油經(jīng)多次倒運(yùn),需要多次啟停機(jī)泵,增加了電耗;污油冷卻期間用循環(huán)水降溫導(dǎo)致一部分熱量的損失;重污油走原料加工流程增加了裝置能耗、占用裝置的處理負(fù)荷。③增加安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。污油進(jìn)入污油罐進(jìn)行沉降切水,因常壓貯罐切水很難做到密閉切水,污油中的含硫污水往往只能切入含油污水系統(tǒng),存在環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。另一方面,由于污油乳化嚴(yán)重、攜帶焦粉,自動(dòng)切水器投用效果不理想,易發(fā)生無法切水、切水不凈、跑油等問題[5],而且切水需要專人監(jiān)護(hù),增加勞動(dòng)強(qiáng)度和安全環(huán)保方面的風(fēng)險(xiǎn),不利于裝置的安全生產(chǎn)。

圖1 污油走向示意

3 污油直煉存在的困難及改造技術(shù)方案

解決這部分污油不能直接回?zé)挼膯栴},最佳方案是設(shè)法使其達(dá)到直煉的條件,解決其含水量高的問題。根據(jù)延遲焦化裝置放空系統(tǒng)的工藝特點(diǎn),充分利用放空塔對(duì)這部分污油進(jìn)行破乳和脫水,從而達(dá)到直接回?zé)挼哪康?。放空塔改造前后流程如圖2和圖3所示,改造內(nèi)容涉及以下3個(gè)方面。

圖2 放空塔改造前流程示意

圖3 放空塔改造后流程示意

3.1 增加重蠟油熱進(jìn)料及蒸汽發(fā)生器

原放空塔熱源主要是焦炭塔大吹汽和小給水階段的高溫油氣,這部分熱源受到時(shí)間和總熱量的限制,只能對(duì)少量的含水污油進(jìn)行脫水處理,無法滿足處理初期甩油的脫水要求[6]。

在放空塔增加高溫重蠟油進(jìn)料流程,保證放空塔的熱源穩(wěn)定且充足,不僅為處理初期甩油及其他各類重污油提供熱量,也保證了放空塔塔底油作急冷油的操作連續(xù)性,避免急冷油進(jìn)料頻繁切換[7]。為充分利用放空塔內(nèi)剩余的熱量,在冷卻水箱前增設(shè)了一臺(tái)0.35 MPa蒸汽發(fā)生器,用余熱發(fā)生0.35 MPa蒸汽。

3.2 增加反相破乳劑流程及塔頂輕污油直接回?zé)捔鞒?/h3>

原放空塔塔頂排出的油氣和蒸汽混合物經(jīng)過冷凝、冷卻后,在塔頂回流罐內(nèi)沉降分離,由于回流罐的污油乳化嚴(yán)重,油中帶水和水中含油的現(xiàn)象非常嚴(yán)重[1],不具備直接回?zé)挆l件。

在塔頂氣相線進(jìn)水冷卻器前增加反相破乳劑注入流程,在油氣進(jìn)入回流罐前添加反相破乳劑,可以在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)油水分離,不僅解決了污油帶水的問題,而且也改善了污水含油量高的問題。為了最大限度節(jié)約三劑用量,反相破乳劑在冷焦期間投用,冷焦結(jié)束后停用。加劑前后回流罐污油、污水指標(biāo)見表2。由表2可見,污油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%,具備了直接回?zé)挼臈l件。在放空塔塔頂輕污油外送流程上增加去急冷油流程,回流罐內(nèi)輕污油直接并入急冷油流程,并根據(jù)污油罐內(nèi)污油界位及時(shí)調(diào)整回?zé)捔俊?/p>

表2 加注反相破乳劑前后數(shù)據(jù)對(duì)比

3.3 增加原料水罐隔油去放空塔回流罐流程

原料水罐為罐中罐結(jié)構(gòu),內(nèi)罐和外罐分別采用隔油流程,污油由罐的頂部自流進(jìn)入地下污油罐,在隔油線上設(shè)有觀察視鏡,因污油與酸性水顏色不易區(qū)分,導(dǎo)致輕污油罐內(nèi)含有大量酸性水,因輕污油罐為常壓地下臥罐,無法進(jìn)行切水,需要將油水混合物一起送至儲(chǔ)運(yùn)輕污油罐進(jìn)行集中切水。因輕污油地下儲(chǔ)罐容積較小,需要頻繁啟泵,增加了操作人員的工作強(qiáng)度。另外,儲(chǔ)運(yùn)輕污罐切水后路去含油污水系統(tǒng),存在含硫污水進(jìn)入含油污水系統(tǒng)的人員中毒風(fēng)險(xiǎn)。

在隔油線上設(shè)立增壓泵,后路并入放空塔回流罐,利用放空塔回流罐的油水分離設(shè)施進(jìn)行油水分離,從而實(shí)現(xiàn)了這部分輕污油的密閉、自動(dòng)切水。在操作上,調(diào)整酸性水罐隔油時(shí)間,與放空塔投用反相破乳劑時(shí)間保持一致,使其更加具有可操作性。

4 改造后的效果

2018年9月對(duì)裝置放空塔進(jìn)行了第一次改造,增加了重蠟油熱進(jìn)料流程和余熱蒸汽發(fā)生器,實(shí)現(xiàn)了預(yù)熱初期甩油的直煉。2022年6月對(duì)放空塔塔頂流程進(jìn)行改造,增加了反相破乳劑注入流程、酸性水罐隔油流程、塔頂污油直接回?zé)捔鞒?。?jīng)過兩次改造,裝置外甩污油由67 t/d降到0,實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)污油全部直接回?zé)?徹底解決了污油外甩帶來的占用罐容、浪費(fèi)能源、增加安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)等一系列問題。

5 結(jié) 論

對(duì)延遲焦化裝置各類外甩污油的性質(zhì)進(jìn)行分析,利用延遲焦化放空塔的油水分離功能,通過增加熱蠟進(jìn)料和注入化學(xué)藥劑的技術(shù)改造措施,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置內(nèi)各類污油的預(yù)處理,為裝置內(nèi)各類污油直接回?zé)拕?chuàng)造條件,從而解決了污油外甩引起的安全環(huán)保和能耗問題,在提高裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。