黃應(yīng)禧（中海石油寧波大榭石化有限公司 生產(chǎn)技術(shù)部，浙江 寧波315812）

0 引言

在當(dāng)今煉油產(chǎn)業(yè)鏈中，瀝青產(chǎn)品仍是其中不可或缺的一部分。而根據(jù)設(shè)備管理要求，瀝青儲(chǔ)罐每運(yùn)行6年需清罐檢測(cè)一次，但由于瀝青是原油蒸餾后的殘?jiān)?，色黑粘稠、常溫下呈半固體狀，儲(chǔ)存在罐內(nèi)，經(jīng)長(zhǎng)周期運(yùn)行后會(huì)使儲(chǔ)罐底部產(chǎn)生大量的淤積物，甚至?xí)l(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，給清罐工作帶來了巨大的困難。按照某企業(yè)的清罐經(jīng)驗(yàn)，一臺(tái)罐容為5000m3的瀝青罐的清罐時(shí)間為2 個(gè)多月，作業(yè)時(shí)間為一般儲(chǔ)罐的10 倍以上；而清罐過程鏟出來的殘?jiān)陀俜e物只能作為危險(xiǎn)固體廢棄物委托專業(yè)危廢處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理，還需要承擔(dān)高額的危廢處理費(fèi)用。

為此，如何縮短瀝青罐的清罐時(shí)間，減少相關(guān)危險(xiǎn)固體廢棄物產(chǎn)生量，對(duì)優(yōu)化煉油企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和提高經(jīng)濟(jì)效益具有舉足輕重的意義。

1 瀝青罐清罐技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械清罐法

儲(chǔ)罐機(jī)械清洗技術(shù)是通過儲(chǔ)罐機(jī)械清洗系統(tǒng)（臨時(shí)敷設(shè)的管道將機(jī)械清洗設(shè)備與清洗罐連接在一起）將被清洗罐底部具有流動(dòng)性的介質(zhì)移送至回收罐中，然后用供給罐中的清洗介質(zhì)經(jīng)加溫、加壓后噴射清洗介質(zhì)擊碎溶解淤渣，清洗介質(zhì)經(jīng)過濾器過濾后移送至回收罐中，最后再用加溫后清水對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)各部位進(jìn)行循環(huán)清洗，最終清除罐內(nèi)所有污垢。

但由于瀝青罐殘存物料粘度非常大，而且儲(chǔ)罐底部存在大量的沉積物、凝結(jié)物和淤渣，通過一般的加溫、加壓噴射清洗根本無法達(dá)到擊碎溶解於渣的效果，因此行業(yè)內(nèi)暫無機(jī)械清罐技術(shù)在瀝青罐上的應(yīng)用案例。

1.2 傳統(tǒng)人工清罐法

傳統(tǒng)瀝青罐人工清罐法是將罐內(nèi)可流動(dòng)的介質(zhì)基本抽凈后，開人孔利用人工對(duì)罐內(nèi)進(jìn)行人工鏟、擦、洗等操作，將罐清干凈。整個(gè)過程周期長(zhǎng)，特別是“鏟”環(huán)節(jié)，由于瀝青及罐底於渣等在常溫下是固體或半固體狀態(tài)，粘附性強(qiáng)，鏟除操作非常困難，工作周期長(zhǎng)，人工成本較高。

后來為減輕“鏟”的工作量，在將罐內(nèi)可流動(dòng)介質(zhì)抽凈后，增加了一步輕油浸泡溶解的操作，以便將部分罐底物質(zhì)溶解在浸泡油料中，最大程度地減輕后續(xù)罐底殘余物料和於渣的鏟除工作量。該操作所使用的浸泡油，一般選用重柴油，一方面能取到一定的溶解效果，另一方面避免油品閃點(diǎn)過低引發(fā)其它安全問題。但實(shí)踐證明，該操作所起到的效果仍然有限，浸泡溶解后罐底殘余物料和於渣的去除率基本不足30%，后續(xù)的“鏟”工作量仍然巨大。而且重柴油浸泡瀝青物料后，只能轉(zhuǎn)運(yùn)至污油罐，最終進(jìn)常減壓裝置進(jìn)行回?zé)?，間接地增加了清罐成本。

2 瀝青罐清罐新技術(shù)研究

2.1 問題探究及解決思路

瀝青罐清罐難度大，主要原因是儲(chǔ)罐經(jīng)過長(zhǎng)周期運(yùn)行后，瀝青中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)沉積在儲(chǔ)罐底部，并形成一個(gè)非常穩(wěn)固的膠質(zhì)體體系。該膠質(zhì)體具有極強(qiáng)的粘附性，甚至存在結(jié)塊的現(xiàn)象，因此很難被清除。

基于上述問題，如果能夠?qū)さ靡环N溶劑，可以將瀝青及其膠質(zhì)體有效地溶解掉，那就可以大幅提升瀝青罐清罐的作業(yè)效率。

經(jīng)研究，瀝青的主要組分為芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和飽和分，而芳烴油的主要成分為芳香分和膠質(zhì)，因此芳烴油加入到熔融狀態(tài)的石油瀝青后，能迅速與瀝青結(jié)合，改善瀝青組分的流動(dòng)性和粘附性。一般來說，瀝青中每加入1%的芳烴油，其25℃針入度會(huì)增加10dmm左右，同時(shí)其老化前后低溫延度也相應(yīng)增加。

因此，如果在瀝青罐清罐過程中使用芳烴油對(duì)罐底物料進(jìn)行稀釋浸泡溶解，在一定的溫度下加速了瀝青罐沉積物、凝結(jié)物和淤渣的解體，破碎后的淤渣與芳烴油混合、溶解、擴(kuò)散，使罐底瀝青的粘附性削弱，運(yùn)動(dòng)粘度變小，低溫流動(dòng)性增強(qiáng)，將大幅降低后期人工清罐的難度，最終達(dá)到順利清罐的目的。

2.2 溶劑篩選

為進(jìn)一步優(yōu)選效果良好、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)?？煽氐娜軇?，結(jié)合企業(yè)自有油料情況，選取石腦油、裂解柴油、甲苯、重芳烴、催化油漿等芳烴含量高或溶解性好的油料作為清罐溶劑備選對(duì)象，并做以下對(duì)比分析評(píng)估。

表1 備選溶劑性質(zhì)數(shù)據(jù)表

由表1可知，甲苯、重芳烴、裂解柴油、催化油漿均為富含芳烴的組分，而石腦油在溶解重組分方面也具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過實(shí)驗(yàn)室小試，甲苯、重芳烴、裂解柴油對(duì)瀝青質(zhì)及其沉積物的溶解效果最佳，石腦油和油漿效果次之，但總體溶解效果仍然十分明顯。因此，上述五種備選溶劑在溶解效果方面均符合清罐需求。

在安全性方面，石腦油和甲苯的閃點(diǎn)極低，用于清罐操作，在密閉空間內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)極高；重芳烴和裂解柴油的閃點(diǎn)雖然高于石腦油和甲苯，但其風(fēng)險(xiǎn)性仍然較高。油漿的閃點(diǎn)高達(dá)167℃，在密閉空間內(nèi)揮發(fā)出來的可燃?xì)怏w濃度極低，為進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性，筆者將油漿存放在一個(gè)密閉容器內(nèi)，常溫靜置一天后用可燃?xì)怏w報(bào)警儀檢測(cè)容器內(nèi)的氣體狀況，可燃?xì)怏w報(bào)警儀未發(fā)生報(bào)警現(xiàn)象。由此可見，采用油漿作為清罐溶劑，安全性最高且符合安全生產(chǎn)要求。

在經(jīng)濟(jì)性方面，甲苯、石腦油、重芳烴的價(jià)格較高，裂解柴油次之，而且上述溶劑在溶解瀝青質(zhì)等重組分后，必須作為污油進(jìn)常減壓裝置進(jìn)行回?zé)?，需額外增加一定的加工成本。而油漿不但價(jià)格低廉，而且在溶解瀝青質(zhì)等重組分后，可以按比例摻入燃料油中，直接作為產(chǎn)品出廠，無二次回?zé)挸杀荆?jīng)濟(jì)性極高。

在環(huán)保性方面，甲苯、石腦油、重芳烴的揮發(fā)性相對(duì)較強(qiáng)，裂解柴油次之，揮發(fā)氣對(duì)環(huán)境存在一定程度的影響。油漿揮發(fā)性較小，對(duì)環(huán)境的影響程度極小。

綜合上述，石腦油、裂解柴油、甲苯、重芳烴、催化油漿等五種清罐溶劑備選對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)如表2所示：

表2 清罐溶劑適應(yīng)性評(píng)價(jià)表

由表2可知，綜合考慮溶解效果、安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等各方面因素，催化油漿是瀝青罐清罐溶劑的最佳選擇。故后續(xù)采用催化油漿作為清罐溶劑進(jìn)行清罐應(yīng)用實(shí)踐。

2.3 實(shí)施過程

本文以某石化企業(yè)一臺(tái)20000m3瀝青罐采用油漿稀釋浸泡法實(shí)施清罐的實(shí)踐過程為例，對(duì)該技術(shù)方案的適應(yīng)性予以論證。全過程主要可分為以下幾個(gè)重點(diǎn)步驟：小調(diào)試驗(yàn)、油漿儲(chǔ)備、倒罐調(diào)合、循環(huán)升溫、沉降浸泡、化驗(yàn)分析、抽底油調(diào)合、開人孔交付人工清罐。

2.3.1 小調(diào)試驗(yàn)

首先通過實(shí)驗(yàn)室小試，摸索出效果最佳且最經(jīng)濟(jì)的稀釋溶解比例。經(jīng)多番摸索試驗(yàn)，在油漿和瀝青按1：1的比例混合時(shí)，用玻璃棒輕刮擦瓷器底部基本能露出底色，說明瀝青凝結(jié)物已解體，并與油漿混合、溶解、擴(kuò)散，達(dá)到了既能保證物料流動(dòng)性相對(duì)較好，又能最低限度地消耗油漿的效果。

為明確清罐過程油漿稀釋溶解操作的控制標(biāo)準(zhǔn)，分析油漿和瀝青按1/1比例混合的物料粘度，為21.94 mm2/s（100℃）。綜合考慮其它影響因素及分析偏差，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，故將實(shí)際清罐操控過程中混合物料粘度小于26mm2/s（100℃）確定為符合預(yù)期的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 油漿儲(chǔ)備

因?yàn)?0000立方米瀝青罐的抽空液位為0.7m左右，即殘余罐底物料約為700噸，考慮到首次應(yīng)用存在一定的不確定性，用做稀釋溶劑的油漿按殘余罐底物料的2.5 倍儲(chǔ)備，即儲(chǔ)備量為2000噸，其中多余的1.5倍的物料量用于緊急備用。

2.3.3 油漿稀釋溶解操作

5 月4 日將擬清罐的瀝青罐倒空至低位后，罐底存油液位為0.748 米，約791 噸。后續(xù)按1：1 的比例往該瀝青罐中倒入800 噸油漿，并安排該瀝青罐實(shí)施自循環(huán)12 小時(shí)，同步將罐內(nèi)物料加溫至100℃。自循環(huán)結(jié)束后，將其靜置沉降3天，并取樣分析物料100℃的粘度，分別為32.98mm2/s 和146.6mm2/s，未達(dá)預(yù)期要求。

5 月7 日再次將經(jīng)首次稀釋溶解后的物料倒空至低位，罐底存油液位為0.660米，約698噸。于5月8日再次按1：1的比例往該瀝青罐中倒入725噸油漿，并安排該瀝青罐實(shí)施自循環(huán)12小時(shí)，同步將罐內(nèi)物料加溫至100℃。自循環(huán)結(jié)束后，將其靜置沉降3 天，并取樣分析物料100℃的粘度，分別為12.87mm2/s、8.901mm2/s和25.22mm2/s，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2.3.4 抽底油調(diào)合

5月13日至14日將罐內(nèi)物料全部抽空，按10%比例調(diào)至燃料油中，燃料油產(chǎn)品品質(zhì)未受影響。

2.3.5 開人孔交付人工清罐

5 月15 日開人孔后觀察罐底部無結(jié)塊淤積物，流動(dòng)性較好，達(dá)到了人工清罐條件。通過臨時(shí)抽油和轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施將底部物料全部抽凈并按比例調(diào)入燃料油中，后續(xù)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部做簡(jiǎn)單的擦拭和清理，相關(guān)清罐工作于5 月23 日順利完成，整個(gè)過程耗時(shí)19天。

2.4 效果評(píng)價(jià)

2.4.1 大幅降低清罐成本

采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，僅耗時(shí)19天就完成了一臺(tái)20000 立方米瀝青罐的清罐工作，大幅削減了瀝青罐清罐的作業(yè)周期和成本，作業(yè)時(shí)間較傳統(tǒng)人工清罐方法可縮短3/4 以上，清罐成本可節(jié)約174萬元，其中人工成本節(jié)約31萬元，企業(yè)效益流失挽回143 萬元（傳統(tǒng)方法罐底瀝青被直接鏟出當(dāng)作危險(xiǎn)廢棄物予以處理）。具體分析對(duì)比如下：

（1）人工成本對(duì)比

表3 瀝青罐人工清罐人力成本對(duì)比表

（2）物料損失及危廢處置成本對(duì)比

傳統(tǒng)人工清罐清出的固態(tài)殘?jiān)荒墚?dāng)做固體危險(xiǎn)廢棄物外委處理，既存在物料損失，也必須支付高額的危廢處理費(fèi)用。而采用油漿稀釋浸泡人工清罐法，可以利用油漿將罐底殘?jiān)⒊练e物全部溶解，并隨同油漿調(diào)入燃料油直接出廠，較好地回收了罐底殘?jiān)锪?，而且也不?huì)產(chǎn)生大量危廢（如圖1、2所示）。

以20000m3瀝青罐清罐為例，如采用傳統(tǒng)的人工清罐法，罐底一般存在0.3m、約270噸的殘?jiān)统练e物等需人工鏟除處理，按燃料油價(jià)格3300元/噸和危廢處理費(fèi)用2000元/噸測(cè)算，存在143 萬元的效益損失。但采用油漿稀釋浸泡人工清罐法，能將罐底物料全部溶解回收，因此能有效挽回該部分效益損失。

圖1 傳統(tǒng)方法人工清罐現(xiàn)場(chǎng)

圖2 新方法人工清罐現(xiàn)場(chǎng)

2.4.2 規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，減少對(duì)環(huán)保的影響

傳統(tǒng)人工清罐周期長(zhǎng)，作業(yè)時(shí)間為油漿稀釋清罐法的4 倍以上，身上滿是油污的作業(yè)人員，經(jīng)常出入油罐時(shí)，會(huì)對(duì)其活動(dòng)的范圍造成污染，隨處存在事故隱患。

另外，在罐內(nèi)開展人工“鏟”罐底油渣作業(yè)，畢竟罐底沉積物、殘?jiān)榷紝儆诤皖愇镔|(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間在此種環(huán)境的密閉空間內(nèi)作業(yè)，一旦管理不當(dāng)，則易引發(fā)安全事故。采取油漿浸泡稀釋人工清罐法，基本可以避免人工在罐內(nèi)“鏟”的操作環(huán)節(jié)，僅需以趕油方式進(jìn)行處理，作業(yè)簡(jiǎn)單，進(jìn)罐作業(yè)時(shí)間明顯降低，安全可控；同時(shí)作業(yè)人員頻繁攜帶油污次數(shù)降低，擴(kuò)散范圍小，更有利于安全環(huán)保管理。

3 結(jié)語

對(duì)瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可以較好地解決瀝青罐清罐難度大、工作量大、作業(yè)周期長(zhǎng)等問題，而且相應(yīng)地大幅削減了清罐成本?，F(xiàn)對(duì)本次瀝青罐清罐技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)總結(jié)如下：

（1）在瀝青罐清罐過程中，采用催化油漿進(jìn)行1：1 混合，并經(jīng)2次循環(huán)升溫、沉降浸泡，可以達(dá)到將罐底殘?jiān)统练e物全部溶解的效果。

（2）對(duì)瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，能夠有效解決罐底殘?jiān)P除工作量巨大的問題，清罐周期可較傳統(tǒng)人工清罐法縮短3/4以上。

（3）對(duì)瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可將罐底殘?jiān)芙夂蟀幢壤{(diào)入燃料油中，避免大量罐底殘?jiān)鳛槲ｋU(xiǎn)廢棄物處理的效益流失和危廢處理成本增加。

（4）對(duì)于一臺(tái)20000m3瀝青罐，采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法可比傳統(tǒng)人工清罐法節(jié)約成本174萬元。

（5）對(duì)瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可有效地降低清罐作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響。