黃曉明,樂開平
(中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司,浙江寧波 315207)
隨著環(huán)保要求的提高以及企業(yè)節(jié)能降耗的需要,減少低壓瓦斯排放以至最終實現(xiàn)零排放開停工是煉油企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。340萬t/a催化裂化聯(lián)合裝置是鎮(zhèn)海煉化的主要煉油裝置之一,為提高機組運行效率,裝置設(shè)置為單臺氣壓機,因機組額定流量大,以往在開停工時因低處理量下氣壓機入口流量不足,機組易喘振,導(dǎo)致開工反應(yīng)噴油后15 min和停工切斷進(jìn)料前后氣壓機不能正常運行,需入口放火炬閥控制反應(yīng)壓力,造成富氣排放至火炬系統(tǒng)。
鎮(zhèn)海煉化340萬t/a催化裂化聯(lián)合裝置氣壓機組由NG50/40/0型汽輪機和2MCL806-1型壓縮機組成,表1為2MCL806-1型壓縮機性能參數(shù),圖1為2MCL806-1型壓縮機的喘振曲線。由表1和圖1可知,該壓縮機設(shè)計壓比為8.0,機組喘振流量為44 000 m3/h。該催化裂化聯(lián)合裝置在切斷進(jìn)料前,最低維持處理量為150 t/h,按富氣產(chǎn)率計算,該處理量下壓縮機入口富氣流量為20 080 m3/h,此時運行點在設(shè)計壓比下已低于機組喘振線,若全開機組反喘振閥,在停工工況下,實測反喘振線最大流量為8 200 m3/h,壓縮機入口富氣流量為28 280 m3/h,在設(shè)計壓比下小于機組喘振流量,機組不能維持正常運行。
表1 2MCL806-1型壓縮機性能參數(shù)
圖1 2MCL806-1型壓縮機的喘振曲線
在停工低處理量階段,氣壓機運行點可能會進(jìn)入喘振線左側(cè)區(qū)域,機組難以維持正常運行,因此必須在停工階段增加氣壓機入口流量或降低壓比,使氣壓機運行點處于正常范圍。停工各階段氣壓機運行情況見表2。
由表2可知,在停工前裝置處理量降至200 t/h時,如果按傳統(tǒng)的停工方案,將預(yù)提升干氣切換至預(yù)提升蒸汽后,氣壓機入口流量小于機組喘振流量,經(jīng)吸收—解吸系統(tǒng)降壓操作,降低氣壓機出口壓力,減小壓比后,運行點貼近放空線運行,機組基本能維持正常運行。當(dāng)切斷進(jìn)料前10 min,裝置處理量降至150 t/h,氣壓機入口流量小于喘振流量,進(jìn)一步降低吸收—解吸系統(tǒng)壓力,減小壓比,機組運行點緊靠喘振線,如操作稍有波動,機組就會出現(xiàn)喘振。在切斷進(jìn)料后,機組入口流量大幅下降,機組在5 min內(nèi)出現(xiàn)喘振,必須立即停機,反應(yīng)壓力改氣壓機入口放火炬閥控制。
表2 停工階段氣壓機運行情況
為維持停工期間氣壓機的平穩(wěn)運行,采用了停工時預(yù)提升干氣不提前切換為蒸汽的操作方法,氣壓機在停工前會增加10 000 m3/h的循環(huán)流量,在切斷進(jìn)料前,可以確保機組運行點在放空線右側(cè),機組可以正常運行,但切斷進(jìn)料時切斷進(jìn)料自保閥動作,預(yù)提升干氣會自動關(guān)閉,切換為預(yù)提升蒸汽,此時氣壓機入口流量會大幅下降,氣壓機在停工后一般很難維持超過5 min,即出現(xiàn)喘振停機。
為延長切斷進(jìn)料后機組正常運行時間,避免大量放火炬,在2016年停工操作時,采取了再吸收塔底液位壓空,通過塔底液控閥將部分干氣返回分餾塔,大幅增加了氣壓機的氣體循環(huán)量,經(jīng)實際操作,在切斷進(jìn)料5 min后,氣壓機入口流量仍能維持在24 000 m3/h以上,而后不再下降,實踐證明可以在切斷進(jìn)料后維持氣壓機長時間運行不喘振。
一是反應(yīng)噴油初期,富氣量偏小,不足以維持機組正常運行。催化裂化裝置傳統(tǒng)開工方法是噴油初期反應(yīng)壓力由氣壓機入口放火炬閥控制。二是氣壓機暖機及升速期間,為確保機組安全,出口不并入吸收-解吸系統(tǒng),而是采取出口放火炬的方式開機升速,待機組升速越過臨界轉(zhuǎn)速,出口壓力升到0.6~0.7 MPa后并入吸收-解吸系統(tǒng)。傳統(tǒng)的開工操作方式使該裝置開工期間放火炬約1.5 h。
要實現(xiàn)催化裂化裝置開工期間火炬零排放,關(guān)鍵要做到以下3點:1)氣壓機在反應(yīng)噴油前提前暖機,自循環(huán)升速至3 500 r/min。2)反應(yīng)噴油,氣壓機升速時就具備并入吸收-解吸系統(tǒng)的條件。3)反應(yīng)噴油后,氣壓機在升速過程中入口流量始終高于喘振流量。
經(jīng)多次開工操作,現(xiàn)該裝置可以實現(xiàn)開工時火炬零排放,具體操作要點如下:吸收-解吸系統(tǒng)維持微正壓待料,壓力不大于0.15 MPa;在噴油前6 h,氣壓機蒸汽管線開始提前暖管至速關(guān)閥前;在噴油前50 min,氣壓機開始暖機;開機沖轉(zhuǎn)1 000 r/min暖機30 min,逐步提轉(zhuǎn)速至2 500 r/min,檢查機組運行正常,反應(yīng)準(zhǔn)備噴油;噴油前,打通再吸收塔頂→干氣脫硫精制→系統(tǒng)高瓦流程,再吸收塔頂壓力控制閥壓力設(shè)定0.50 MPa,自動控制全關(guān);機組越過臨界轉(zhuǎn)速,反應(yīng)噴油,開氣壓機出口閥、出口放火炬閥關(guān)閉,富氣開始送入吸收-解吸系統(tǒng);反應(yīng)提處理量,根據(jù)反應(yīng)壓力氣壓機繼續(xù)升速,同時根據(jù)機組工況逐步調(diào)高再吸收塔頂壓力,至轉(zhuǎn)速和壓力均達(dá)到設(shè)計值。
開工時裝置處理量和機組參數(shù)見表3。由表3可知,按提前開氣壓機的操作方法,在開工升速各階段,氣壓機的運行點一直處于喘振曲線的右側(cè),機組能正常運行,實現(xiàn)開工過程不放火炬。
鎮(zhèn)海煉化分公司340萬t催化裂化裝置按傳統(tǒng)開停工方式操作時,停工排放火炬0.5 h,開工排放1.5 h計算,開停工不放火炬可減少油氣排放70 t,減少了開停工物料消耗,提升了企業(yè)環(huán)保形象。
表3 開工階段裝置處理量和氣壓機主要運行情況
鎮(zhèn)海煉化催化裂化裝置實現(xiàn)停工不放火炬的主要手段一是優(yōu)化停工步驟,切斷進(jìn)料前不停用預(yù)提升干氣;二是活用流程,借用再吸收塔底富吸收油返分餾塔流程,返回部分干氣,增加氣壓機的循環(huán)量,實現(xiàn)氣壓機組在切斷進(jìn)料后可正常運行,停工過程中不放火炬。開工過程中不放火炬,主要手段是提前開氣壓機,同時反應(yīng)提處理量和氣壓機升速緊密配合,協(xié)調(diào)一致,實現(xiàn)反應(yīng)富氣在開工大幅變化時全部送入吸收-解析系統(tǒng),實現(xiàn)環(huán)保開工。