徐先財　許真銘　陳 凱　薛 蓮

中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠

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清潔生產技術措施在延遲焦化裝置中的應用

徐先財許真銘陳 凱薛 蓮

中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠

介紹了中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠1.2×106t/a延遲焦化裝置采用的清潔生產技術措施。主要從節(jié)能降耗和污染物治理兩方面出發(fā)，通過采用先進工藝技術、管理減排、操作優(yōu)化和技術改造等一系列措施，在治理本裝置生產中產生的污染物的同時，利用其工藝特點，處理煉廠生產過程中的污染物，達到了節(jié)能降耗、減污增效的目的，實現了裝置清潔生產。

延遲焦化清潔生產節(jié)能降耗污染物治理

國家環(huán)境保護總局于2003年發(fā)布的標準HJ/T 125-2003《清潔生產標準 石油煉制業(yè)》為煉油廠開展清潔生產提供了技術支持和導向[1]。如何充分利用企業(yè)內部現有裝置，減少污染物的生成量和加強對產生污染物的處理，是實現清潔生產的重要途徑[2-3]。中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠(以下簡稱為烏石化煉油廠)1.2×106t/a延遲焦化裝置在治理自身產生的污染物的同時，利用其工藝特點處理煉廠生產過程中污染物，達到了節(jié)能降耗、減污增效的目的，實現了裝置清潔生產。

1　技術背景

烏石化煉油廠1.2 ×106t/a延遲焦化裝置采用“一爐兩塔”工藝路線，主要由焦化、吸收穩(wěn)定、脫硫脫硫醇3個部分組成。設計裝置資源能源利用指標和污染物產生指標都滿足HJ/T 125-2003中延遲焦化裝置的一級標準。但裝置自開工后，去除脫硫脫硫醇部分能耗，裝置焦化和吸收穩(wěn)定部分綜合能耗高達31.91 kg標油/t，超出設計指標3.77 kg標油/t，超出HJ/T 125-2003中關于焦化裝置清潔生產資源能源利用一級指標中綜合能耗≤30 kg標油/t的要求[1]；裝置分餾塔塔頂含硫污水常出現乳化帶油問題，嚴重時含硫污水中的w(油)高達3%～5%。含硫污水指標也超出清潔生產中污染物產生一級指標(w(含硫污水石油類)≤400 μg/g)；裝置焦炭塔預熱產生凝縮油及焦炭塔吹汽冷焦過程產生的放空污油產量約3.91×104t/a，不僅降低裝置產品收率，而且還增加了污油處理環(huán)節(jié)中的二次污染。以上均反映出該裝置在清潔生產方面存在很大需要優(yōu)化改進的地方。

2　清潔生產技術措施

2.1節(jié)能降耗

延遲焦化裝置能耗主要包括燃料氣、蒸汽、電及水等。其中，燃料氣消耗在裝置能耗中占主導地位，其次是電和蒸汽的消耗。因此，裝置節(jié)能降耗應從降低燃料氣、蒸汽、電等方面出發(fā)。

2.1.1降低燃料氣消耗量

(1) 應用加熱爐在線清焦技術。通過加熱爐在線清焦技術應用和不斷優(yōu)化，實現了加熱爐長周期運行，同時降低了加熱爐燃料氣消耗量。實踐證明，通過監(jiān)控加熱爐爐管結焦情況，及時進行在線清焦可降低加熱爐燃料氣消耗量約10%～12%。

(2) 加強加熱爐日常維護和運行管理。在檢修期間對加熱爐保溫襯里維護，確保加熱爐外壁溫度不超過55 ℃；通過加強加熱爐運行管理，在操作中控制爐膛氧體積分數為1.5%～3%；確保加熱爐無漏風；計算煙氣露點腐蝕溫度，合理降低排煙溫度等措施，加熱爐熱效率由90.4%提高至91.2%，降低了燃料氣消耗量。

(3) 優(yōu)化換熱流程，提高渣油換熱終溫。原設計原料渣油經與穩(wěn)定汽油-渣油換熱器和蠟油-渣油換熱器換熱后進入分餾塔底，換熱終溫為295 ℃。經過對換熱流程分析，認為側線蠟油仍有很大的優(yōu)化利用空間。利用裝置檢修期間新增加兩臺蠟油-渣油換熱器，提高了渣油換熱終溫，分餾塔塔底溫度由295 ℃提高至308 ℃,提升了13 ℃。加熱爐負荷降低約6%，降低了燃料氣消耗量。

2.1.2降低蒸汽消耗量

(1) 降低1.0 MPa蒸汽消耗量。本裝置1.0 MPa蒸汽主要用于焦炭塔吹汽、防結焦蒸汽、防凍伴熱。在保證焦炭揮發(fā)分和冷焦操作不產生影響的情況下，通過對焦炭塔吹汽量進行優(yōu)化，將小吹汽量5 t/h降低為3 t/h，時間由2 h降至1.5 h，大吹汽量由18 t/h降低至14 t/h；通過對焦炭塔安全閥、壓力表等防結焦蒸汽進行限量，無結焦現象且達到了降低蒸汽耗量的目的；另外，蒸汽伴熱是裝置在冬季生產中的蒸汽消耗大戶，通過車間評審，切除了裝置內部分蒸汽伴熱。同時,利用柴油的低溫余熱為放空塔塔頂空冷器做伴熱，代替蒸汽伴熱。消除了該空冷器在冬季運行中蒸汽伴熱水擊的問題，同時也降低了蒸汽耗量和柴油冷卻環(huán)節(jié)中循環(huán)水的消耗量，一舉多得。

(2) 降低3.5 MPa蒸汽消耗量。本裝置3.5 MPa蒸汽主要用于加熱爐爐管注汽和穩(wěn)定塔塔底重沸器。其中加熱爐注汽消耗量最大，加熱爐為“三級”注汽，分別為：對流入口、輻射入口和輻射管出口倒數第6根爐管。通過操作優(yōu)化，在不同處理量時及時調整合適的注汽比，并對三級注汽量進行優(yōu)化分配，降低了加熱爐蒸汽消耗量。另外，吸收穩(wěn)定單元穩(wěn)定塔塔底設計為雙重沸器，分別以蠟油和3.5 MPa蒸汽為熱源。經過對穩(wěn)定塔參數優(yōu)化，已經完全切除3.5 MPa蒸汽重沸器，對產品質量無影響，節(jié)省3.5 MPa蒸汽約8.1 t/h。

2.1.3降低電耗量

(1) 采用變頻控制器。生產中受物料互供頻繁變化和裝置自身間歇性操作的影響，決定了裝置生產中部分設備負荷變化較大。裝置原料泵、加熱爐風機、空冷器和壓縮機等大功率用電設備或操作變化頻繁的設備采用變頻控制器，避免了“大馬拉小車”的現象。實現了裝置運行平穩(wěn)和節(jié)能優(yōu)化的目的。

(2) 優(yōu)化操作。通過對壓縮機防喘振線優(yōu)化，操作優(yōu)化關閉了反飛動閥，避免部分瓦斯氣體循環(huán)，降低壓縮機電耗；通過優(yōu)化除焦水水質，并且定期對除焦系統設備維護，降低除焦系統設備故障率，提高了除焦效率，縮短了高壓水泵運行時間。平均每月可避免2次因故障拖延除焦時間，合計約4 h，高壓水泵功率為4 000 kW，故每月可節(jié)省耗電量約1.6×104kW·h。

(3) 技術改造。裝置蠟油側線設蠟油泵和蠟油產品泵兩臺，后者為前者的“接力泵”。通過運行分析，蠟油泵的揚程完全能夠滿足所有需求，蠟油產品泵可切除。對此，在裝置檢修期間對蠟油產品泵進出口管線增加跨線。實際運行表明，蠟油泵完全可以滿足生產需求。蠟油產品泵功率為45 kW，全年節(jié)省電量約37.8×104kW·h。

2.1.4降低新鮮水耗量

裝置設計冷切焦水系統補水使用新鮮水，每月新鮮水耗量約5 500 t以上。通過回用凈化污水，每年節(jié)省新水約6.6×104t。裝置內新鮮水耗量小于0.01 t水/t原料。

2.2污染物防治

延遲焦化裝置在生產過程中的“三廢”有廢水、廢氣、噪聲及焦炭粉塵和污油等。由于焦化廢水、廢氣中含有硫化氫、硫醇、硫醚等惡臭污染物，這些惡臭物質在非常低的濃度時仍能表現出很強的氣味特征，在發(fā)生跑、冒、滴、漏的同時會產生惡臭污染[4]。

2.2.1廢水治理

(1) 含硫污水除油破乳劑應用。隨著加工原料的劣質化，焦化含硫污水因含大量的硫醇、酚、環(huán)烷酸等物質，致使分餾塔塔頂含硫污水乳化嚴重[5]。受原料影響，裝置含硫污水出現乳化現象，嚴重時含硫污水中w(油)高達3%～5%，不僅造成輕油損失，而且對下游污水汽提裝置操作造成影響。通過對破乳劑篩選和應用陽離子破乳劑，含硫污水中的ρ(石油類)降至170 mg/L以下，平均除油率達99.6%，治理了污水乳化帶油嚴重的問題。含硫污水水質分析見表1。

表1 加注破乳劑前后含硫污水水質變化Table1 Changeofsourwaterqualitiesbeforeandafterfillingemulsionbreaker項目pH值ρ(石油類)/(mg·L-1)COD值/(mg·L-1)外觀特征加注前6.7401763980奶黃色乳化液加注后6.91703358清澈

(2) 含油污水減量達標排放。裝置含油污水主要來自部分機泵填料冷卻用水和日常生產打掃衛(wèi)生用水。生產中通過采用各設備設施檢修前密閉吹掃處理,強化人員環(huán)保意識管理，杜絕亂排亂放等措施,確保了外排含油污水達內控指標(見表2)。

表2 含油污水水質分析Table2 Qualityanalysisofoilywastewater項目pH值COD值/(mg·L-1)ρ(氨氮)/(mg·L-1)ρ(石油類)/(mg·L-1)內控指標6～9≤2000≤80≤3002014年7～8≤310≤18≤1312015年7～8≤285≤20≤95

(3) 治理RFCC煙氣脫硫單元高氨氮污水。煉油廠RFCC裝置由于其燒焦再生工藝原因，導致其煙氣脫硫單元洗滌產生的含鹽污水中ρ(氨氮)高達3 500 mg/L，直接排放至污水系統對下游污水凈化處理裝置產生較大沖擊。考慮到煙氣脫硫污水中ρ(固體懸浮物)高達1 000 mg/L，直接送污水汽提裝置處理會造成塔盤、重沸器等沉積堵塞問題，則將煙氣脫硫高氨氮污水引入焦化做冷焦水，利用焦炭塔內焦炭的熱量將冷焦水中氨氮汽提；利用焦炭塔泡沫層的吸附作用，將污水中的固體部分吸附；汽提濃縮蒸發(fā)出的高氨氮污水經放空系統冷凝后送污水汽提裝置處理。

2.2.2廢氣治理

(1) 降低煙氣中污染物濃度。加熱爐共有136套燃燒器，均采用低氧化氮扁平焰氣體燃燒器，其特點就是具有良好的燃燒效果，保證燃料最大程度地完全燃燒，同時降低燃燒產生的氮氧化物。使用低NOX燃燒器，加熱爐燃燒產生煙氣中的氮氧化物可穩(wěn)定達到GB 31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》特別排放限值要求[6]。排放煙氣參數見表3。

表3 加熱爐排放煙氣檢測數據Table3 Detectiondataoffurnacefluegas時間φ(O2)/%ρ(SO2)/(mg·m-3)ρ(NOX)/(mg·m-3)ρ(煙塵)/(mg·m-3)2013年3.91531132014年4.11045142015年3.7142910

(2) 密閉處理冷焦水技術。由于焦化裝置設計為煉制劣質高硫油，焦炭塔泡焦后排放的冷焦熱水溫度一般在90 ℃左右，冷焦水蒸發(fā)廢氣中含有大量惡臭氣體，嚴重污染周圍環(huán)境。采用密閉處理冷焦水技術，可將冷焦熱水蒸發(fā)廢氣中大量惡臭氣體經MDEA溶劑洗滌吸收后排放。冷焦水罐區(qū)周圍空氣無明顯異味。冷焦水罐區(qū)環(huán)境監(jiān)測數據：硫化氫未檢出、ρ(二硫化物)<0.01 mg/m3、ρ(揮發(fā)分)<0.09 mg/m3。

2.2.3廢渣治理

(1) 冷切焦水系統沉積焦泥及粉塵治理。在冷切焦水處理過程中，由于冷切焦水攜帶的焦粉沉積在罐底和池底，形成焦泥,其主要成分是焦粉，可隨焦炭一起出售。生產中定期啟動冷切焦水罐底攪拌器，對冷切焦水罐進行排污，將罐底沉積焦泥排入一次沉降池，并定期通過天車對一、二次沉降池池底沉積焦泥抓撈，摻入焦炭。裝置內粉塵污染主要是由于儲焦池和焦炭裝運過程風吹而揚起造成的。通過加強管理，及時拉運儲焦池焦炭和清理地面灑落焦粉，并采用凈化水對現場進行噴淋，大大降低了粉塵污染。

(2) 煉廠“三泥”處理。石油加工產生的污水在處理過程中產生大量含油污泥，主要包括隔油池底泥、浮渣、活性污泥以及油罐底部沉積的油泥等，通常簡稱為“三泥”[7-8]。

通過技術改造，將凈化水廠產生的“三泥”送入焦化焦炭塔作為冷焦小給水冷卻高溫焦炭，利用焦炭塔內焦炭的熱量將“三泥”中的水和輕油汽化，重質油被焦化，并利用焦炭塔泡沫層的吸附作用，將“三泥”中的固體部分吸附。蒸發(fā)出來的水、油汽去放空塔，經分離、冷卻后，污水排往含硫污水汽提裝置進行凈化處理，油品進行回收利用。通過該技術措施，裝置每塔焦炭在冷焦期間可處理“三泥”約40 t，對裝置生產操作無影響，焦炭產品質量影響很小，摻煉前后數據見表4。如此，既消除了含油污泥排放對環(huán)境的污染，實現含油污泥無害化處理，又保護了環(huán)境，節(jié)約了水資源，而且提高了后續(xù)產品的利用價值，并增加了經濟效益。

表4 摻煉前后焦炭質量變化w/%Table4 Changesofcokequalitybeforeandafterblending項目揮發(fā)分灰分硫摻煉前12.5750.8690.951三泥1.3090.0310.104摻煉后12.9210.8931.236焦炭指標20.01.23.0

2.2.4廢油治理

延遲焦化裝置廢油主要源于焦炭塔預熱初期(凝縮油溫度在200 ℃以下)產生凝縮油及焦炭塔吹汽冷焦過程產生的放空污油，廢油產量約3.91×104t/a。不僅降低裝置產品收率，而且增加了污油處理環(huán)節(jié)中的二次污染。原設計裝置可通過放空系統加熱或利用焦炭塔放空高溫油氣余熱，加熱焦炭塔預熱初期產生的凝縮油和焦炭塔吹汽、冷焦過程產生的放空污油(見圖1)。

實際運行中，一方面由于裝置凝結水灌頂乏汽在放空塔塔頂油汽線并入放空系統冷卻后排放，在焦炭塔非吹汽、冷焦放空期間，乏汽會因放空塔側壓力低，部分乏汽流入放空塔內；另一方面，由于放空塔內污油水含量高，且放空塔塔底污油經1臺蒸汽加熱器不能夠將塔底油中的水蒸發(fā)溢出。這兩方面的原因造成機泵汽蝕抽空。通過技術改造，一方面將乏汽改至放空塔塔頂空冷與水冷之間，放空塔塔頂空冷器位于水冷器上方。這樣即使部分乏汽倒流進入空冷器，也會在空冷器中冷凝，受重力作用流進水冷器，避免了乏汽倒流現象；另一方面將裝置蠟油低溫余熱作為熱源，增加1臺蠟油-污油換熱器。為保證能夠處理更為復雜的污油，又增加了1臺蒸汽加熱器，3臺換熱器串聯對放空塔塔底污油進行加熱(見圖2)。

實際運行表明，本項技術改造在充分利用低溫熱的基礎上，解決了放空系統運行中機泵經常性抽空的問題，而且實現了裝置內污油全回煉，對放空系統瓦斯起到了凈化作用，減緩了放空塔塔頂空冷器焦粉堵塞問題。經統計，回煉本裝置內污油后，裝置輕油收率上升了3.09%，損失率下降了3.19%，裝置損失率降至0.11%(見表5)。同時，可將0.6×106t/a延遲焦化裝置放空污油及隔油池污油進行回煉。

表5 污油回煉前后裝置產品收率變化Table5 Yieldvariationofthedevicebeforeandafterthewasteoilrecovery%項目外甩全回煉差值汽油收率12.0213.010.99柴油收率33.0535.152.10蠟油收率18.5518.40-0.15LPG收率5.855.960.11干氣收率6.016.070.06焦炭收率21.2221.300.08輕油收率45.0748.163.09總收率96.7099.893.19

3　清潔生產效果

通過實施一系列技術措施，裝置綜合能耗顯著下降，達到并低于設計能耗指標。從表6可以看出，延遲焦化裝置綜合能耗由31.91 kg標油/t降至26.24 kg標油/t，降低了5.67 kg標油/t。通過技術改造，延遲焦化裝置各項指標達到HJ/T125-2003中一級清潔生產水平[1]。裝置在治理自身污染物的同時，充分利用裝置余熱資源，減少污染物的生成量和加強對產生污染物的處理，實現了清潔生產。

表6 技術措施實施前后裝置能耗對比Table6 Energyconsumptioncomparisonofthedeviceaftertheimplementofthetechnicalmeasures項目一級清潔生產指標設計值2013年2014年2015年綜合能耗/(kg標油·t-1)3028.1431.9126.5926.24

4　結 語

延遲焦化裝置通過實施一系列技術改造措施，取得了好的經濟和環(huán)保效益，達到了節(jié)能降耗、減污增效的目的，實現了清潔生產。清潔生產是一項長期工程，雖然裝置在清潔生產上取得了較好的成果，但仍有可以改進的余地，如裝置凝結水罐頂乏汽的回收利用；采用旋流分離技術去除含硫污水中焦粉，減小對下游污水汽提裝置的影響；采取防塵措施治理焦炭池粉塵污染等。

[1] 國家環(huán)境保護總局．清潔生產標準 石油煉制業(yè)： HJ/T125-2003[S]． 北京： 中國環(huán)境科學出版社， 2003.

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[3] 趙子明， 范而奎， 吳常華， 等． 改進裝置工藝 實現清潔生產[J]． 安全、 健康和環(huán)境， 2007, 7(10): 25-26.

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Application of cleaner production technology in delayed coking unit

Xu Xiancai, Xu Zhenming, Chen Kai, Xue Lian

(UrumqiPetrochemicalCompanyRefinery,CNPC，Urumqi830019,China)

Technical measures for cleaner production used in 1.2×106t/a delayed coking unit of Urumqi petrochemical refinery were introduced in this paper. The measures were mainly considered from the energy saving and pollutants treatment aspects, through adopting advanced technologies, reducing the emission, optimizing the operation, and reforming the technologies. The pollutants generated from the production of device could be treated as well as those from the refinery production processing according to the process characteristics. In this way, not only the aims of saving energy, reducing pollution and improving efficiency were reached, but also the cleaner production of unit were realized.

delayed coking, cleaner production, saving energy and reducing consumption, pollution control

徐先財(1987-)，男，2010年畢業(yè)于中國石油大學(北京)化學工程與工藝專業(yè)，現就職于中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠，從事生產工藝技術管理和安全環(huán)保管理工作。E-mail：xuxcws@petrochina.com.cn

TE624.3+2

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2016.04.020

2016-01-19；編輯：鐘國利