延迟焦化停工过程密闭吹扫技术的工业应用

2020-12-11徐立

石油石化绿色低碳 2020年3期

徐立

（中国石化镇海炼化分公司，浙江宁波 315207）

延迟焦化是以重油为原料的二次加工装置，停工检修时，装置内部存在大量的残油、沥青、焦粉等介质残留物，使得装置在常规停工吹扫过程中产生较多废气、污水、污油和固体废弃物，不利于身体健康，同时也易造成周边水体、土壤、大气等环境污染。在停工吹扫过程中，如何降低“三废”排放污染，实现延迟焦化装置绿色停工，是目前急需解决的重要课题。

某公司200万t/a延迟焦化装置，采用“两炉四塔”工艺，装置设计时对密闭吹扫考虑不足，吹扫流程和吹扫设施不完善。2018 年该装置停工大修时，成功采用密闭吹扫技术，保证了废气、污水、污油和固废的达标排放，实现了延迟焦化装置的绿色停工。

1 影响延迟焦化装置停工密闭吹扫的因素

1.1 原设计未考虑密闭停工，流程不够完善

原设计未按密闭停工考虑，使得流程不能满足密闭退料和密闭吹扫要求。延迟焦化装置各容器、塔、控制阀、管线的低点一般都没有密闭排放流程，部分管线、设备的死角也没有密闭排放流程，部分末端管线也不具备密闭吹扫的条件。因此，以往的停工吹扫过程中，此类设备管线中的介质都需要通过现场就地导淋将管线、设备内的死角凝液直接排放，见汽后，方能吹扫干净，导致停工吹扫过程中，污油、污水乱排现象较多，对水体及大气环境造成一定污染。

1.2 停工退料方案不够优化

2018 年以前该延迟焦化装置停工退料过程中，没有考虑整体密闭退油流程，且渣油的置换不彻底，在渣油换热器抽芯过程中，沥青质、焦粉等固体残留物较多，导致出现吹扫时间长、吹扫不彻底、吹扫残留物较多等问题。

1.3 三废处理能力不足

相比常规吹扫，密闭吹扫产生的废气、废水和污油产量将大幅增加，而装置的三废冷却能力不足，易造成出装置废气、污水、污油等温度超高，同时轻、重污油罐储存能力和处理能力不足，易导致装置污染物排放超标。

1.4 重油置换难度大，置换不彻底，重油残留物多

焦化原料主要为常减压渣油、催化油浆和脱油沥青等，富含沥青质、胶质、金属，在容器、塔等设备内部易引起结焦，在停工过程中，重油系统置换难度大，设备内部易集聚焦粉、渣油，形成残留，同时重油换热器等吹扫后容易出现抽芯困难的情况。

1.5 停工吹扫准备不充分，人员组织不合理

随着国家环境排放标准的提高，常规停工吹扫时间已无法满足不断提高的环保验收要求，而要实现密闭吹扫方案，必须更加合理的安排人员组织架构，做好充分的停工准备工作，这是影响密闭吹扫效果的重要因素。

图1 馏分油清洗循环流程

2 密闭吹扫技术的实施措施

2.1 优化停工退料方案

与常规停工退料方案相比，密闭吹扫增加馏分油置换重油的步骤，主要对原料罐、重油换热器、分馏塔底、加热炉炉管、重油泵、放空系统进行置换，降低吹扫难度。

装置停工退油分为两个阶段即馏分油开路循环和馏分油闭路循环。开路循环目的是置换，闭路循环目的是清洗。

馏分油开路循环：将馏分油逐步引入原料罐，并尽量拉低原料罐、分馏塔底、放空塔内的存油，降低重油系统置换难度，通过放空系统外甩污油，从而置换整个系统重油。在此期间，装置采用开路循环，初步置换重油，根据容器、塔、换热器等内部重油量，置换时间一般控制4 ～6 h，通过观察放空系统外甩污油的外观、分析污油密度等来确定闭路循环的具体节点。在开路循环置换后，清洗出的污油外观呈墨绿色，分析污油密度达到馏分油组分，则开路循环结束。

馏分油闭路循环：停收馏分油，放空系统污油停止出装置，改进原料罐，同时将炉出口温度升至230～280℃，控制原料罐温度在130～160℃，开始闭路循环。期间通过控制原料罐、分馏塔、放空塔的液位，开大循环油闭路循环的流量，间歇性地将原料泵、辐射泵、放空塔底污油泵的流量提至250～350 t/h，大流量冲洗、置换重油换热器、管线等设备。循环期间，通过观察原料泵、辐射泵、放空塔底循环泵的污油介质外观，检查清洗效果，若三个点的污油介质外观色泽基本相同，则清洗结束。馏分油循环清洗的工艺流程见图1。

在馏分油置换结束后，通过大流量的闭路循环，进一步置换重油系统，期间炉出口温度控制在150 ～200℃，闭路循环置换时间3 ～4 h 即可，最后进入退油吹扫步骤。

表1为2018年装置停工期间重油系统馏分油置换清洗情况，期间收重质馏分油350 t、轻质馏分油300 t，闭路循环时间共计9～10 h，通过馏分油分段置换，重油设备、管线吹扫难度大幅下降，换热器吹扫贯通仅用了8～10 h，从停工后设备打开情况来看，清洗效果明显好于以往历年检修。

表1 重油系统置换清洗情况

2.2 完善密闭吹扫临时设施

密闭吹扫流程需充分考虑塔、容器、控制阀、管线等低点排凝处的全面吹扫和介质回收。以往停工吹扫过程中，这些部位均作为吹扫死角将残留物就地排放至含油污水井，再进行蒸汽贯通。2018年装置停工大修时，增设了以下密闭吹扫临时措施：

1）装置地面一层铺设临时管线，回收装置内部污油、污水。临时管线流程贯穿加热炉区、泵区、换热器区域、出装置阀组等，末端接至放空塔。

2）临时管线上增设多功能吹扫接头。需要接临时设施的吹扫点，采用金属软管，将临时排放点接入临时管线中，通过蒸汽吹扫进放空塔。

3）轻油系统通过临时软管，接入轻污油泵入口，通过轻污油线送至油品轻污油罐储存。

4）低压瓦斯系统出装置管线、分液罐外设临时喷淋水降温设施，降低吹扫尾气的排放温度，控制低压瓦斯出装置温度≤70℃。

2.3 严格控制三废排放条件

密闭吹扫下，外排污油、污水、废气量将大幅增加，需提前对接好三废排放的后路及排放的控制条件。

该装置密闭吹扫时三废排放的主要控制点有：①含硫污水的排放量和排放温度；②置换馏分油的排放量和温度；③停工吹扫废气排放温度；④石油焦固废排放的硫含量、挥发分、灰分；⑤除臭液、钝化液的排放量和排放温度。密闭吹扫三废排放情况见表2。

表2 密闭吹扫三废排放情况

2.4 优化吹扫、除臭、钝化方案

为防止停工过程中产生臭味和停工后打开设备时发生硫化亚铁自燃，在停工吹扫过程中或者结束后，需要增设对设备、管线进行除臭和钝化的步骤，整个过程操作原则为蒸汽吹扫、除臭、再蒸汽吹扫、后钝化、最后用水洗塔。

2.4.1 除臭和钝化方案

装置各设备管线在经过除臭后，需要进行蒸汽贯通吹扫，排尽除臭液，再对除臭过的设备管线进行钝化操作，除臭和钝化的工艺流程走向完全一致。除臭的主要作用是将设备管线内部的挥发性介质进行中和清洗，从而在设备打开后，避免设备内部的挥发性介质散发，造成环境污染。钝化的主要作用是在设备内部金属表面覆盖一层钝化液体，在设备打开后，防止设备内部表面的硫化亚铁自然造成火灾。

除臭终点的确定：除臭6～8 h后，当除臭液颜色由淡黄色变化为黑色、pH值在8～9之间、除臭液无硫化氢气味时，可认为除臭清洗结束。在除臭清洗结束后，打开被处理设备无污染现象，采样分析硫化氢含量应小于10 mg/kg。

钝化终点的确定：钝化8 h 后，当钝化液颜色由紫红变化为暗红或土黄色（如果变化为无色，则硫化亚铁含量较高）、pH值在7.5～8.5之间时，可认为钝化清洗结束。钝化结束后，打开设备无硫化亚铁自燃现象。

2.4.2 分馏塔的除臭流程

由于各单元除臭与钝化流程完全一致，下面以除臭流程为代表说明。分馏系统除臭钝化流程见图2。

将除臭剂打入分馏塔顶回流罐，配入新鲜水稀释后，通过回流泵打入分馏塔顶，除臭液自分馏塔底流出后，回到临时清洗槽，再由提升泵送入分馏塔顶回流罐。

2.4.3 吸收稳定系统的除臭流程

吸收稳定系统除臭钝化流程见图3。

图2 分馏系统除臭钝化流程

将除臭剂打入稳定塔顶回流罐，配入新鲜水稀释后，再将除臭液送入吸收稳定系统循环，循环流程如下：

1）除臭液→稳定塔顶回流罐→稳定塔→稳定汽油泵→吸收塔→富气分液罐→凝缩油泵→解析塔→稳定塔底进料泵→稳定塔→清洗槽；

图3 吸收稳定系统除臭钝化流程

2）除臭液→再吸收塔顶→再吸收塔底→清洗槽。

2.4.4 污油罐的除臭流程

污油罐除臭钝化流程见图4。除臭液由喷射泵进入罐顶人孔，对罐体进行喷淋清洗，底部回流至清洗槽，直至结束。

图4 污油罐除臭钝化流程

2.4.5 放空塔的除臭流程

放空塔除臭钝化流程见图5。除臭剂通过提升泵自上回流控制阀处打入放空塔顶，再通过放空塔回流泵入口新鲜水线配入新鲜水，稀释除臭剂，液位达到一定条件后，开回流泵，对塔体进行除臭。除臭、钝化废液排放情况见表3。

图5 放空塔除臭钝化流程

表3 除臭、钝化废液排放情况

2.5 优化人员组织架构，做好停工吹扫准备工作

该次停工密闭吹扫，因增加了三废排放量，在评估下游处理三废的系统能力后，适当延长了停工吹扫总时长，提前1 个月置换腾空排放所需的废液罐容，准备馏分油置换所需的油品来源和置换液的后路，评估密闭吹扫期间易引发安全、环保问题的因素，并制定相应的控制措施。

在人员组织架构方面，该次吹扫过程组织了专业的停工吹扫小组，并由停工吹扫小组负责编制吹扫方案，再由专业团队对吹扫方案进行评估审核，让参与吹扫的负责人员编写吹扫方案不仅能够让责任人理解整个方案，亦更能有效地贯彻吹扫方案的要求。密闭吹扫过程中需要设置停工吹扫组、盲板隔离组、进出物料协调组、临时设施实施组、后勤保障组等，在停工吹扫总指挥的统一协调下，各司其职，做好停工吹扫工作。

3 密闭吹扫效果

该次焦化装置停工吹扫过程中，按先蒸汽吹扫、除臭、再蒸汽吹扫、后钝化、最后洗塔的步骤进行，保证了除臭剂、钝化剂的药性得到充分发挥（分析数据见表4）。停工过程中，各检测点环保排放指标均符合国家排放标准；整个停工过程实现了“地面不沾油、天空不见气”的目标；装置交付检修后，各重油换热器、塔、容器等设备打开后，无油、沥青等残留物，较以往常规吹扫效果明显改善（见图6～8），满足了装置安全、环保交付检修的最终目标。