一种延迟焦化装置冷焦塔除氧水代替大吹汽方法

魏亚林，徐文庆(山东昌邑石化有限公司，山东 潍坊 261300)

0 引言

延迟焦化装置的焦炭塔工序需要分别进行赶空气、试压、预热、换塔、小吹汽、放空、大吹汽、给水、放水、除焦。在传统工艺中，小吹汽和大吹汽是利用系统蒸汽作为介质，将焦炭塔内焦炭从430 ℃左右冷却到360 ℃左右，其中小吹汽时间为1.5 h，消耗蒸汽4 t/h；大吹汽时间2 h，消耗蒸汽15 t/h。大吹汽阶段，使用蒸汽量较大。按照24 h生焦周期，大吹汽时间为每晚22:00-24:00，仅大吹汽阶段每天消耗蒸汽约30 t，按照全年开工8 000 h，生焦周期24 t计算，2个塔每年大吹汽消耗蒸汽量约10 000 t。并且该吹汽为间歇操作，对全厂的蒸汽网络平衡影响较大；同时蒸汽消耗占装置焦化部分蒸汽能耗的50%，达到0.7千克标油/吨。因此，为了节省蒸汽用量，将大吹汽阶段改为除氧水替代部分蒸汽进入冷焦塔，下文将分析工艺原理和工艺流程[1]。

1 工艺原理和工艺流程

1.1 工艺原理

该技术以高压饱和蒸汽作为动力源，经抽吸的作用形成射流，将除氧水混合，通过直接热交换，形成饱和水，然后通过高效雾化装置将水雾化成微米级的小雾滴，以雾化水替代蒸汽作为大吹汽介质。同时配以温度、压力控制系统，可根据温度自动调整高压饱和蒸汽与除氧水的配比，全套系统自动运行。

使用专用雾化器将水雾化成微米级的液滴，由高速的蒸汽携带，经原有的大吹汽管线进入焦炭塔内。微小液滴在进入焦炭塔时虽然其体积仍会有较大的膨胀，但是不会在局部快速膨胀导致炸焦，进而发生生焦孔堵塞的事故风险或者产生塔振动过大的问题。PLC控制系统根据焦炭塔塔壁温度以及塔顶压力等参数，自动控制进入雾化器的水量以及蒸汽流量，使塔壁温度变化缓和，热应力影响较小[2]。

1.2 工艺流程

(1)除氧水线。根据装置现有条件，新增除氧水泵P-1143将除氧水升压至1.0～1.5 MPa替代部分蒸汽进行大吹汽，在除氧水流量计后增设调节阀组，用于自动控制水进入雾化器液相入口的流量。为防止管线在冬季冻凝，设有蒸汽伴热；为了减少热量的损失，水管线需要采取保温措施。

(2)1.0 MPa蒸汽线。在原有1.0 MPa蒸汽吹汽管线上安装孔板流量计、调节阀组，调节阀组下游安装一台专用雾化器。蒸汽进入雾化器后将除氧水雾化成细微液滴，汽液混合物从雾化器出口进入焦炭塔原有吹汽管线上，经切断阀后进入焦炭塔。经雾化的除氧水在焦炭塔内迅速升温、汽化后，连同蒸汽及油气一起自焦炭塔顶出，进入放空系统。新增水管线和蒸汽管线均设有流量计、调节阀，大吹汽时汽水比例随时间的变化通过自控系统PLC系统自行调节和控制。

2 自动仪表控制回路操作

大吹汽系统采用独立控制台自动/手动切换、指示、报警和连锁自动化的控制单元。控制系统采用PLC控制系统。检测系统采用灵敏可靠的压力变送器、温度变送器。在控制室内可对大吹汽过程全运行进行操作，并能监测大吹汽过程的蒸汽及给水的状态。具体操作流程如下[3]：启动SS系统系统——进入操作界面——WINCC系统登录——操作SS系统——其他相关操作——大气吹结束。

3 工艺操作规程

3.1 水冲洗

施工单位对除氧水代替大吹汽技措施工完毕后，仔细检查管线、阀门、流量计、螺栓是否齐全达到使用状态。

打通除氧水整个流程，将新增除氧水泵出口排空接临时新鲜水管，将焦炭塔12 m平台处新加除氧水阀前法兰断开，联系仪表将管线上的仪表切除，将新鲜水注入除氧水管线进行水冲洗，焦炭塔12 m处见到清水后，关闭新鲜水，将管线内部存水放净，联系建设公司对所有阀门法兰螺栓进行紧固。

3.2 水试压

联系仪表将除氧水代替大吹汽管线上的仪表投用，打开焦炭塔12 m放水阀，放水至冷焦水池。引D-1125除氧器水质P-1143入口，放空见水后，开启P-1143，缓慢打开泵出口阀门。放水阀过量后，检查新增设的仪表是否灵活好用，出现问题及时联系仪表处理。关闭放水阀管线憋压至2.0 MPa，关闭泵P-1143出口阀停泵保持压力，全面检查除氧水代替大吹汽的管线焊缝是否泄漏、阀门是否有缺陷、仪表引压口是否泄漏，出现问题及时联系建设公司处理[4]。除氧水代替大吹汽的所有伴热线蒸汽贯通后，关闭排凝阀进行试压检查。

3.3 方案投用

(1)小吹汽进行1.5 h后，焦炭塔岗位联系分馏岗位将提大除氧水使用量，提前控制好除氧器D-1125液位和温度；

(2)打开放水总阀，稍开给汽总阀进行蒸汽脱水；

(3)通知室外检查老塔正常放空旋塞阀、油气隔断阀开度，确认改至放空塔；开启空冷A-1105，放空塔含硫污水泵P-1114开启建立循环回流；底循泵P-1115运行正常；

(4)检查除氧水管线流程，打开雾化器前除氧水线上切断阀、调节阀FV2002前去雾化器的切断阀、雾化器后进冷焦总管切断阀；

(5) 检查SS操作系统方案设定是否正常，进行选塔吹汽操作；

(6)开启除氧水泵P-1143，缓慢打开出口阀，在六分钟后，注意观察FV2001流量是否变化；确认大吹汽进入焦炭塔后，关闭进料隔断阀前后小吹汽根部阀。

(7) 除氧水代替大吹汽运行1.5 h后，引浮渣进入冷焦塔回炼或正常小给水步骤进行切换操作；大吹汽运行1.5 h后，电脑运行程序将自动弹出“大吹结束”窗口，并且“程序停止”会变成绿色，当点击“确认”按钮后，本次自动吹扫结束，蒸汽和水的调节阀关闭。

期间注意观察焦炭塔降温速度＜1.8 ℃/min或40 ℃/h；冷焦塔塔顶压力＜0.2 MPa。

(8)停运除氧水泵P-1143，关闭泵出入口阀门，手动关闭焦炭塔12 m雾化器前除氧水根部阀、调节阀FV2002前去雾化器的切断阀、雾化器后进冷焦总管切断阀；

(9) 焦炭塔岗位联系分馏岗位除氧水使用完毕；冬季注意投用伴热线和打开除氧水线低点放空排进管线存水。

4 异常突发事故处理

(1)雾化器故障。和预先设定的除氧水流量相比，除氧水流量较低，调节阀全开达不到设定值。如果除氧水调节阀正常，排除过滤器堵塞，可判定喷嘴发生堵塞。在此情况下，首先确认除氧水调节阀处于正常状态，接着点击手动停止，并手动调整蒸汽调节阀的开度使蒸汽流量设定为正常大吹汽时流量12 t/h。

(2)PLC系统故障。PLC系统不能使用。主要是因为工作站系统故障、显示器故障、PLC系统断电等。要现场关闭除氧水管线上引入喷雾器前的切断阀，将蒸汽调节阀由PLC控制切换回正常的DCS控制，将蒸汽流量设定为正常大吹汽时流量12 t/h。

(3)焦炭塔仪表显示故障。如果焦炭塔热电偶或压力表损坏，那么焦炭塔温度、压力指示值异常波动，当波动达到设定值后会导致除氧水调节阀关闭。要现场关闭除氧水管线上引入喷雾器前的切断阀，将蒸汽调节阀由PLC控制切换回正常的DCS控制，将蒸汽流量设定为正常大吹汽时流量12 t/h。

(4)冷焦塔晃动或出现超压。如果PLC系统设定故障错误，除氧水量过大，冷焦速率过快造成冷焦塔异常，那么焦炭塔明显晃动，塔顶压力指示值异常波动，持续升高超过限值0.2 MPa。此时要点击手动停止，现场关闭除氧水管线上引入喷雾器前的切断阀，将蒸汽调节阀由PLC控制切换回正常的大吹汽流程控制，将蒸汽流量设定为正常大吹汽时流量12 t/h。

5 结语

文章所提出的技术方法，不仅能够实现蒸汽用量的有效节约，同时在具体应用过程中具有自动化特征，可以有效提高应用效率。但在工作实践中仍要注意如下事项：第一，焦炭塔冷焦过程除氧水替代大吹汽每个阶段操作一定要注意认真执行标准工艺操作规程；各个步骤相互衔接好；第二，除氧水代替大吹汽操作中如果出现冷焦塔底压力高于0.2 MPa或塔顶压力回落速度较快时，一定要及时汇报车间，此时可能发生粘油回落的事故，及时开大吹汽阀，停止切除PLC自动控制系统；第三，除氧水代替大吹汽的冷焦过程，注意除氧器D-1125的上水状况，出现异常后，及时切换原大吹汽流程；第四，冬季开泵P-1143给水后，确认畅通，大吹汽结束后排尽管线存水，防止冻凝；第五，在除氧水替代大吹汽技措水冲洗及水试压过程一定要避免出现跌落及烫伤事故的发生[5]。