沥青罐清罐技术优化改进

2020-06-15黄应禧中海石油宁波大榭石化有限公司生产技术部浙江宁波315812

化工管理 2020年15期

黄应禧（中海石油宁波大榭石化有限公司生产技术部，浙江宁波315812）

0 引言

在当今炼油产业链中，沥青产品仍是其中不可或缺的一部分。而根据设备管理要求，沥青储罐每运行6年需清罐检测一次，但由于沥青是原油蒸馏后的残渣，色黑粘稠、常温下呈半固体状，储存在罐内，经长周期运行后会使储罐底部产生大量的淤积物，甚至会发生结块现象，给清罐工作带来了巨大的困难。按照某企业的清罐经验，一台罐容为5000m3的沥青罐的清罐时间为2 个多月，作业时间为一般储罐的10 倍以上；而清罐过程铲出来的残渣和淤积物只能作为危险固体废弃物委托专业危废处理机构进行处理，还需要承担高额的危废处理费用。

为此，如何缩短沥青罐的清罐时间，减少相关危险固体废弃物产生量，对优化炼油企业生产运行和提高经济效益具有举足轻重的意义。

1 沥青罐清罐技术现状

1.1 机械清罐法

储罐机械清洗技术是通过储罐机械清洗系统（临时敷设的管道将机械清洗设备与清洗罐连接在一起）将被清洗罐底部具有流动性的介质移送至回收罐中，然后用供给罐中的清洗介质经加温、加压后喷射清洗介质击碎溶解淤渣，清洗介质经过滤器过滤后移送至回收罐中，最后再用加温后清水对储罐内各部位进行循环清洗，最终清除罐内所有污垢。

但由于沥青罐残存物料粘度非常大，而且储罐底部存在大量的沉积物、凝结物和淤渣，通过一般的加温、加压喷射清洗根本无法达到击碎溶解於渣的效果，因此行业内暂无机械清罐技术在沥青罐上的应用案例。

1.2 传统人工清罐法

传统沥青罐人工清罐法是将罐内可流动的介质基本抽净后，开人孔利用人工对罐内进行人工铲、擦、洗等操作，将罐清干净。整个过程周期长，特别是“铲”环节，由于沥青及罐底於渣等在常温下是固体或半固体状态，粘附性强，铲除操作非常困难，工作周期长，人工成本较高。

后来为减轻“铲”的工作量，在将罐内可流动介质抽净后，增加了一步轻油浸泡溶解的操作，以便将部分罐底物质溶解在浸泡油料中，最大程度地减轻后续罐底残余物料和於渣的铲除工作量。该操作所使用的浸泡油，一般选用重柴油，一方面能取到一定的溶解效果，另一方面避免油品闪点过低引发其它安全问题。但实践证明，该操作所起到的效果仍然有限，浸泡溶解后罐底残余物料和於渣的去除率基本不足30%，后续的“铲”工作量仍然巨大。而且重柴油浸泡沥青物料后，只能转运至污油罐，最终进常减压装置进行回炼，间接地增加了清罐成本。

2 沥青罐清罐新技术研究

2.1 问题探究及解决思路

沥青罐清罐难度大，主要原因是储罐经过长周期运行后，沥青中的胶质、沥青质等物质沉积在储罐底部，并形成一个非常稳固的胶质体体系。该胶质体具有极强的粘附性，甚至存在结块的现象，因此很难被清除。

基于上述问题，如果能够寻得一种溶剂，可以将沥青及其胶质体有效地溶解掉，那就可以大幅提升沥青罐清罐的作业效率。

经研究，沥青的主要组分为芳香分、胶质、沥青质和饱和分，而芳烃油的主要成分为芳香分和胶质，因此芳烃油加入到熔融状态的石油沥青后，能迅速与沥青结合，改善沥青组分的流动性和粘附性。一般来说，沥青中每加入1%的芳烃油，其25℃针入度会增加10dmm左右，同时其老化前后低温延度也相应增加。

因此，如果在沥青罐清罐过程中使用芳烃油对罐底物料进行稀释浸泡溶解，在一定的温度下加速了沥青罐沉积物、凝结物和淤渣的解体，破碎后的淤渣与芳烃油混合、溶解、扩散，使罐底沥青的粘附性削弱，运动粘度变小，低温流动性增强，将大幅降低后期人工清罐的难度，最终达到顺利清罐的目的。

2.2 溶剂筛选

为进一步优选效果良好、安全可靠、经济合理、环保可控的溶剂，结合企业自有油料情况，选取石脑油、裂解柴油、甲苯、重芳烃、催化油浆等芳烃含量高或溶解性好的油料作为清罐溶剂备选对象，并做以下对比分析评估。

表1 备选溶剂性质数据表

由表1可知，甲苯、重芳烃、裂解柴油、催化油浆均为富含芳烃的组分，而石脑油在溶解重组分方面也具有其独特的优势。通过实验室小试，甲苯、重芳烃、裂解柴油对沥青质及其沉积物的溶解效果最佳，石脑油和油浆效果次之，但总体溶解效果仍然十分明显。因此，上述五种备选溶剂在溶解效果方面均符合清罐需求。

在安全性方面，石脑油和甲苯的闪点极低，用于清罐操作，在密闭空间内风险极高；重芳烃和裂解柴油的闪点虽然高于石脑油和甲苯，但其风险性仍然较高。油浆的闪点高达167℃，在密闭空间内挥发出来的可燃气体浓度极低，为进一步验证其安全性，笔者将油浆存放在一个密闭容器内，常温静置一天后用可燃气体报警仪检测容器内的气体状况，可燃气体报警仪未发生报警现象。由此可见，采用油浆作为清罐溶剂，安全性最高且符合安全生产要求。

在经济性方面，甲苯、石脑油、重芳烃的价格较高，裂解柴油次之，而且上述溶剂在溶解沥青质等重组分后，必须作为污油进常减压装置进行回炼，需额外增加一定的加工成本。而油浆不但价格低廉，而且在溶解沥青质等重组分后，可以按比例掺入燃料油中，直接作为产品出厂，无二次回炼成本，经济性极高。

在环保性方面，甲苯、石脑油、重芳烃的挥发性相对较强，裂解柴油次之，挥发气对环境存在一定程度的影响。油浆挥发性较小，对环境的影响程度极小。

综合上述，石脑油、裂解柴油、甲苯、重芳烃、催化油浆等五种清罐溶剂备选对象的综合评价如表2所示：

表2 清罐溶剂适应性评价表

由表2可知，综合考虑溶解效果、安全性、经济性、环保性等各方面因素，催化油浆是沥青罐清罐溶剂的最佳选择。故后续采用催化油浆作为清罐溶剂进行清罐应用实践。

2.3 实施过程

本文以某石化企业一台20000m3沥青罐采用油浆稀释浸泡法实施清罐的实践过程为例，对该技术方案的适应性予以论证。全过程主要可分为以下几个重点步骤：小调试验、油浆储备、倒罐调合、循环升温、沉降浸泡、化验分析、抽底油调合、开人孔交付人工清罐。

2.3.1 小调试验

首先通过实验室小试，摸索出效果最佳且最经济的稀释溶解比例。经多番摸索试验，在油浆和沥青按1：1的比例混合时，用玻璃棒轻刮擦瓷器底部基本能露出底色，说明沥青凝结物已解体，并与油浆混合、溶解、扩散，达到了既能保证物料流动性相对较好，又能最低限度地消耗油浆的效果。

为明确清罐过程油浆稀释溶解操作的控制标准，分析油浆和沥青按1/1比例混合的物料粘度，为21.94 mm2/s（100℃）。综合考虑其它影响因素及分析偏差，结合以往的工作经验，故将实际清罐操控过程中混合物料粘度小于26mm2/s（100℃）确定为符合预期的验收标准。

2.3.2 油浆储备

因为20000立方米沥青罐的抽空液位为0.7m左右，即残余罐底物料约为700吨，考虑到首次应用存在一定的不确定性，用做稀释溶剂的油浆按残余罐底物料的2.5 倍储备，即储备量为2000吨，其中多余的1.5倍的物料量用于紧急备用。

2.3.3 油浆稀释溶解操作

5 月4 日将拟清罐的沥青罐倒空至低位后，罐底存油液位为0.748 米，约791 吨。后续按1：1 的比例往该沥青罐中倒入800 吨油浆，并安排该沥青罐实施自循环12 小时，同步将罐内物料加温至100℃。自循环结束后，将其静置沉降3天，并取样分析物料100℃的粘度，分别为32.98mm2/s 和146.6mm2/s，未达预期要求。

5 月7 日再次将经首次稀释溶解后的物料倒空至低位，罐底存油液位为0.660米，约698吨。于5月8日再次按1：1的比例往该沥青罐中倒入725吨油浆，并安排该沥青罐实施自循环12小时，同步将罐内物料加温至100℃。自循环结束后，将其静置沉降3 天，并取样分析物料100℃的粘度，分别为12.87mm2/s、8.901mm2/s和25.22mm2/s，达到预期目标。

2.3.4 抽底油调合

5月13日至14日将罐内物料全部抽空，按10%比例调至燃料油中，燃料油产品品质未受影响。

2.3.5 开人孔交付人工清罐

5 月15 日开人孔后观察罐底部无结块淤积物，流动性较好，达到了人工清罐条件。通过临时抽油和转运设施将底部物料全部抽净并按比例调入燃料油中，后续对储罐内部做简单的擦拭和清理，相关清罐工作于5 月23 日顺利完成，整个过程耗时19天。

2.4 效果评价

2.4.1 大幅降低清罐成本

采用油浆稀释浸泡的人工清罐法，仅耗时19天就完成了一台20000 立方米沥青罐的清罐工作，大幅削减了沥青罐清罐的作业周期和成本，作业时间较传统人工清罐方法可缩短3/4 以上，清罐成本可节约174万元，其中人工成本节约31万元，企业效益流失挽回143 万元（传统方法罐底沥青被直接铲出当作危险废弃物予以处理）。具体分析对比如下：

（1）人工成本对比

表3 沥青罐人工清罐人力成本对比表

（2）物料损失及危废处置成本对比

传统人工清罐清出的固态残渣只能当做固体危险废弃物外委处理，既存在物料损失，也必须支付高额的危废处理费用。而采用油浆稀释浸泡人工清罐法，可以利用油浆将罐底残渣、沉积物全部溶解，并随同油浆调入燃料油直接出厂，较好地回收了罐底残渣物料，而且也不会产生大量危废（如图1、2所示）。

以20000m3沥青罐清罐为例，如采用传统的人工清罐法，罐底一般存在0.3m、约270吨的残渣和沉积物等需人工铲除处理，按燃料油价格3300元/吨和危废处理费用2000元/吨测算，存在143 万元的效益损失。但采用油浆稀释浸泡人工清罐法，能将罐底物料全部溶解回收，因此能有效挽回该部分效益损失。

图1 传统方法人工清罐现场

图2 新方法人工清罐现场

2.4.2 规避安全风险，减少对环保的影响

传统人工清罐周期长，作业时间为油浆稀释清罐法的4 倍以上，身上满是油污的作业人员，经常出入油罐时，会对其活动的范围造成污染，随处存在事故隐患。

另外，在罐内开展人工“铲”罐底油渣作业，毕竟罐底沉积物、残渣等都属于含油类物质，长时间在此种环境的密闭空间内作业，一旦管理不当，则易引发安全事故。采取油浆浸泡稀释人工清罐法，基本可以避免人工在罐内“铲”的操作环节，仅需以赶油方式进行处理，作业简单，进罐作业时间明显降低，安全可控；同时作业人员频繁携带油污次数降低，扩散范围小，更有利于安全环保管理。