張興龍

（中國(guó)石油化工股份有限公司廣州分公司，廣東廣州510726）

1 概述

2015年在某石化企業(yè)化工區(qū)裝置實(shí)施大修減排增效方案中，曾首次采用低排放措施，對(duì)物料進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)了低排放、安全環(huán)保達(dá)標(biāo)。本次大修充分發(fā)揮煉化一體化優(yōu)勢(shì)，打破了以往停車過(guò)程中裂解爐停止進(jìn)料后，裂解氣壓縮機(jī)隨即停機(jī)，壓縮、分離等各系統(tǒng)各自隔離，各自倒空排放，造成物料大量排放至火炬的傳統(tǒng)模式。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，制定了將化工區(qū)物料送往煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)作為燃料為主的減排、低排措施。通過(guò)采取將含有化學(xué)清洗水的污水臨時(shí)存入石腦油罐；停車過(guò)程中產(chǎn)生的污油通過(guò)異構(gòu)二甲苯裝車設(shè)施進(jìn)行裝車轉(zhuǎn)運(yùn)到煉油區(qū)進(jìn)行回?zé)挘粚⒓崩溆退图崩渌c裂解氣壓縮機(jī)連起來(lái)作為裂解氣壓縮機(jī)一段吸入緩沖，使裂解氣壓縮機(jī)盡可能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，多回收物料；分別在前冷系統(tǒng)和碳二系統(tǒng)、丙烯壓縮機(jī)的緩沖罐和丙烯精餾塔釜增設(shè)回收設(shè)施，將系統(tǒng)內(nèi)的物料盡量多回收到煉油瓦斯系統(tǒng)。制定了塔罐蒸煮排放至火炬系統(tǒng)，溫度高限100℃等措施，最大限度回收氣、液相物料，有效控制火炬排放量。在聚乙烯和聚丙烯一裝置分別增設(shè)氣相物料回收設(shè)施，對(duì)裝置倒空的氣相物料進(jìn)行回收，送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)[1]。本次停車過(guò)程共回收氣相物料（送到煉油瓦斯系統(tǒng)）550噸，其中裂解裝置537噸、聚乙烯裝置1噸、聚丙烯一裝置12噸。回收液相丙烯100噸，其中裂解裝置84噸、聚丙烯一裝置16噸。開(kāi)工過(guò)程回收物料256噸。

化工裝置低排放物料回收重點(diǎn)是在乙烯裝置，對(duì)停工倒空階段和開(kāi)工過(guò)程各個(gè)系統(tǒng)實(shí)物料置換和系統(tǒng)開(kāi)車調(diào)整過(guò)程排放的物料進(jìn)行回收，所以主要圍繞裂解裝置的低排放進(jìn)行闡述。

2 增設(shè)物料回收設(shè)施

某石化企業(yè)只有1套乙烯裝置，將回收的物料只能送到煉油區(qū)作為瓦斯氣。因此，裂解裝置需增設(shè)4個(gè)回收系統(tǒng)，分別是冷物料回收系統(tǒng)、熱物料回收系統(tǒng)、高壓甲烷回收系統(tǒng)和液相丙烯回收系統(tǒng)。在界區(qū)根據(jù)物料壓力不同，分為高、低壓2個(gè)等級(jí)，分別利用干氣制乙苯裝置側(cè)線烷基化尾氣和富丙烯干氣輸送到煉油區(qū)2條管線，輸送到煉油區(qū)高、低壓瓦斯系統(tǒng)，作為煉油區(qū)的燃料[2]。見(jiàn)圖1。

2.1 冷物料回收系統(tǒng)

冷物料回收系統(tǒng)主要用于回收分離工序碳四以上的輕組分，由于該物料主要來(lái)自冷分離系統(tǒng)，故回收物料溫度較低，且經(jīng)過(guò)節(jié)流和汽化會(huì)進(jìn)一步使溫度降低，無(wú)法直接排放到瓦斯管網(wǎng)，需增加回收罐，并配置汽化器和加熱器，保證排放溫度不低于40℃。

介質(zhì)主要是甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、碳四。從各個(gè)排放點(diǎn)收集到總管，經(jīng)回收罐分別接到高低壓瓦斯線。回收罐底部較重組分經(jīng)汽化器汽化后返回罐內(nèi)，與氣體物料一起排放到加熱器經(jīng)加熱后送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)。

2.2 熱物料回收系統(tǒng)

熱物料回收來(lái)源于裂解氣壓縮機(jī)出口的裂解氣，該物料的溫度大于35℃，能夠直接排放到瓦斯系統(tǒng)。

操作介質(zhì)為裂解氣，操作壓力3.5 MPa（最高），溫度15℃。裂解氣自壓縮機(jī)出口經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV1319B后分別排放到高、低壓瓦斯系統(tǒng)。

2.3 高壓甲烷回收系統(tǒng)

物料來(lái)源于脫甲烷塔頂?shù)募淄闅浣M分，由于該物料的壓力只有0.4 MPa，不能直接送到煉油區(qū)高壓瓦斯系統(tǒng)（≥0.5 MPa），故只能送到煉油區(qū)低壓瓦斯系統(tǒng)。

介質(zhì)是甲烷氫，操作壓力0.4 MPa，溫度20℃。甲烷氫自燃料氣分離罐排放到煉油區(qū)低壓瓦斯系統(tǒng)。

2.4 液相丙烯回收系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要回收丙烯制冷壓縮機(jī)和丙烯精餾塔的液相丙烯，增設(shè)管線，將丙烯制冷壓縮機(jī)回收罐和丙烯精餾塔釜進(jìn)行連接，然后用高壓氮?dú)鈱⒈┲评鋲嚎s機(jī)回收罐內(nèi)的丙烯送到丙烯不合格罐。

介質(zhì)丙烯，壓力0.14 MPa，溫度是-10℃。

3 物料回收方案實(shí)施

3.1 停工階段

3.1.1 確保停工階段裂解氣壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行

為了多回收物料，在停工階段確保裂解氣壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行是關(guān)鍵，而隨著裂解爐的不斷退油，超高壓蒸汽會(huì)逐漸減少，故需預(yù)測(cè)裂解氣壓縮機(jī)最低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)需要的超高壓蒸汽量。

估算條件：裂解氣主要為甲烷，少量氫氣，更少量氮?dú)?、碳二、碳三，微量碳四；燃料氣分離罐返回裂解氣壓縮機(jī)一段中間罐的循環(huán)量以38 t/h計(jì)，“三返一”量以9.87 t/h計(jì)，“四返四”量，以6.72 t/h計(jì)，一段吸入壓力為0.05 MPa，溫度35℃。透平等焓效率取0.7，機(jī)械效率取0.97，見(jiàn)表1和圖2。

由表1和圖2看出，當(dāng)裂解氣壓縮機(jī)入口壓力下降到1.03 MPa時(shí)，裂解氣壓縮機(jī)維持運(yùn)行需要33.25 t/h的EHPS，在停工時(shí)，六爐熱備能夠滿足裂解氣壓縮機(jī)運(yùn)行的條件。

表1 不同出口壓力下透平需要蒸汽量

3.1.2 確保裂解氣壓縮機(jī)停車時(shí)，不造成安全閥起跳

計(jì)算的條件：停車前一段吸入壓力0.05 MPa，急冷最高承壓0.3 MPa，急冷容積1 036.4 m3，壓縮容積219.1 m3，前冷容積137.95 m3，合計(jì)容積1 393.45 m3，見(jiàn)表2。

表2 裂解氣壓縮機(jī)不同出口壓力下進(jìn)行停車時(shí)平衡后的壓力 MPa

從表2看出，壓縮機(jī)出口壓力在低于1.5 MPa以下?tīng)顟B(tài)停車時(shí)，通過(guò)急冷系統(tǒng)，完全可以平衡壓縮機(jī)系統(tǒng)的氣體，不會(huì)造成安全閥起跳放火炬。

3.1.3 實(shí)際回收物料量

為了平衡回收氣相物料和煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)，裂解裝置停車前3天安排煉油區(qū)火炬氣柜拉低到最低庫(kù)容，安排動(dòng)力投運(yùn)3#，4#煤粉爐瓦斯系統(tǒng)試摻燒瓦斯。在裂解停車動(dòng)力3#，4#煤粉爐期間平均摻燒量是4 760 Nm3/h，最大摻燒量為11 000 Nm3/h。裂解裝置停車前1天保持5臺(tái)裂解爐運(yùn)行，11月29日9∶10時(shí)退出第一臺(tái)爐，第四臺(tái)爐運(yùn)行，隨后裂解爐陸續(xù)退料，12∶10時(shí)退料完畢，當(dāng)壓縮機(jī)出口壓力低于脫甲烷塔壓力2 550 kPa時(shí)，切斷分離系統(tǒng)進(jìn)料，裂解氣系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，裂解氣壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，液相通過(guò)裂解氣凝液泵/汽提塔進(jìn)料泵返回急冷，系統(tǒng)氣相通過(guò)PV1319B送到煉油區(qū)瓦斯系統(tǒng)。16∶18時(shí)裂解氣壓縮機(jī)停車，PV1319B關(guān)閉。

11月30日將丙烯塔釜的液相丙烯回收到丙烯不合格罐，17∶00時(shí)開(kāi)始從丙烯機(jī)系統(tǒng)將液相丙烯回收到壓縮機(jī)回收罐，再用高壓氮?dú)鈮核偷奖┎缓细窆蕖?0∶40時(shí)設(shè)定流程壓縮機(jī)回收罐至回收罐低壓瓦斯系統(tǒng)。

12月1日上午，丙烯機(jī)系統(tǒng)回收完畢后，開(kāi)始丙烯氣相回收，12月2日8∶00時(shí)，氣相丙烯回收結(jié)束。

3.2 開(kāi)工階段

3.2.1 減少排放措施落實(shí)

1）引天然氣進(jìn)行分離前冷預(yù)冷，縮短開(kāi)工時(shí)間。安排苯乙烯裝置提前開(kāi)工，在裂解開(kāi)工前，產(chǎn)出合格的氫氣，為裂解碳二加氫提前配氫創(chuàng)造條件，能夠減少開(kāi)工過(guò)程物料的排放[3]。

2）裂解投料前的狀態(tài)，第七臺(tái)爐熱備，EHPS產(chǎn)量50 t/h。急冷系統(tǒng)天然氣充壓，裂解氣系統(tǒng)進(jìn)料閥打開(kāi)，急冷水塔與裂解氣壓縮機(jī)聯(lián)通。裂解氣壓縮機(jī)天然氣運(yùn)行，若出口壓力大于2.7 MPa，則壓縮機(jī)聯(lián)通前冷系統(tǒng)大循環(huán)，否則壓縮機(jī)與前冷斷開(kāi)，壓縮機(jī)自循環(huán)。

3）當(dāng)高壓甲烷中乙烯含量不大于6%時(shí)，切入燃料氣。

4）進(jìn)一步細(xì)化裂解爐投油方案，第三臺(tái)爐投料后，開(kāi)碳二加氫，并增加碳二返回量，碳二加氫出口碳二炔烴含量小于100 μg/g時(shí)，乙烯塔進(jìn)料，乙烯塔進(jìn)料時(shí)投第四臺(tái)爐，乙烯合格后投第五、六臺(tái)爐。

5）提前做好裂解開(kāi)工過(guò)程的回收物料平衡，在1月13日10∶00時(shí)裂解投料前，煉油區(qū)1#，2#號(hào)氣柜拉低至5 000 Nm3，剩余容量30 000 Nm3。打開(kāi)煉油區(qū)高壓瓦斯泄至中壓瓦斯管網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥副線，確保流通量，適當(dāng)提高壓力控制在0.54 MPa，確保動(dòng)力瓦斯摻燒瓦斯量穩(wěn)定達(dá)到10 t/h。完善動(dòng)力瓦斯分液罐的排液流程，確保動(dòng)力摻燒瓦斯的運(yùn)行安全。瓦斯消耗分配：動(dòng)力鍋爐燒10 t/h，頂天然氣8 t/h，頂液化氣2 t/h，共消耗20 t/h。

3.2.2 開(kāi)工效果

1月12日18∶00時(shí)脫甲烷塔進(jìn)天然氣充壓，置換系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)猓?0∶00時(shí)開(kāi)始投用脫甲烷塔第一、二、三預(yù)冷器丙烯冷劑，23∶15時(shí)脫甲烷塔第一進(jìn)料罐頂部溫度正常，投用脫甲烷塔第四預(yù)冷器乙烯冷劑，預(yù)冷天然氣投用10%再沸量，天然氣用量平均是2 t/h，13日9∶00時(shí)天然氣用量提高到8 t/h，預(yù)冷速度明顯加快，9∶15時(shí)投用脫甲烷塔第六預(yù)冷器，10∶00時(shí)停止引入天然氣，11∶00時(shí)脫甲烷塔頂溫度降至-74℃，投用脫甲烷塔冷凝器。采用天然氣預(yù)冷前冷的調(diào)整時(shí)間比以往開(kāi)車縮短6小時(shí)。1月12日碳二加氫引入苯乙烯產(chǎn)出的合格氫氣，系統(tǒng)升溫，13日裂解裝置三臺(tái)爐投油，碳二加氫開(kāi)始配氫，縮短乙烯合格時(shí)間，并減少物料排放。1月13日11∶00時(shí)第一臺(tái)爐A爐投料，17∶30時(shí)高壓甲烷中乙烯含量不大于6%時(shí)，切入燃料氣，1月13日22∶15時(shí)乙烯合格，取得了11小時(shí)乙烯合格的新記錄，同時(shí)在開(kāi)工過(guò)程首次嘗試將以前開(kāi)工中放空的物料進(jìn)行最大限度回收。

4 存在問(wèn)題及待完善的措施

4.1 存在問(wèn)題

1）停工過(guò)程發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥PV1319B容易卡澀，造成調(diào)節(jié)偏差大，影響物料回收。

2）低壓甲烷和氫氣再并網(wǎng)之前因沒(méi)有回收流程導(dǎo)致未能回收。

3）停工過(guò)程丙烯回收不徹底。

4）開(kāi)車時(shí)天然氣預(yù)冷時(shí)間不足。

4.2 待完善的設(shè)施

1）針對(duì)PV1319B存在的問(wèn)題進(jìn)行整改。

2）增加低壓甲烷和氫氣回收流程。

3）增加丙烯回收泵，徹底對(duì)丙烯進(jìn)行回收。

4）開(kāi)工時(shí)提高天然氣進(jìn)料量，并增加預(yù)冷時(shí)長(zhǎng)，使前冷得到充分的預(yù)冷，進(jìn)一步縮短開(kāi)工時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次大修增加物料回收系統(tǒng)，驗(yàn)證了該石化企業(yè)乙烯裝置低排放停開(kāi)工的可行性，縮短了開(kāi)工時(shí)間，有效回收物料806噸，并減少火炬排放893噸，在停開(kāi)工過(guò)程中踐行綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了火炬不冒黑煙。但實(shí)踐過(guò)程仍存在系統(tǒng)不完善、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)欠佳、開(kāi)工時(shí)預(yù)冷時(shí)間較少、經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題，需進(jìn)一步總結(jié)和改進(jìn)。在2019年化工裝置消缺停工前進(jìn)行補(bǔ)充和完善設(shè)施，同時(shí)增加乙烯罐氣相到煉油區(qū)瓦斯的流程，做到不點(diǎn)輔助火炬，統(tǒng)籌更有力，設(shè)施更完善，方案更優(yōu)化，排放更有序，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保停開(kāi)工。