程子明

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶焦化廠(chǎng)，河北 邯鄲 056015）

焦化廠(chǎng)粗苯蒸餾工段傳統(tǒng)加熱方式為管式爐工藝，富油和低壓飽和蒸汽經(jīng)管式爐加熱后送往脫苯塔，加熱所用煤氣為焦化廠(chǎng)自產(chǎn)焦?fàn)t煤氣。由于大多焦化廠(chǎng)目前沒(méi)有設(shè)置精脫硫工藝，煤氣脫硫后H2S質(zhì)量濃度一般在200 mg/m3～300 mg/m3，致使管式爐煙氣排放SO2超標(biāo)，不能滿(mǎn)足GB 16171—2012 中焦?fàn)t煙氣SO2排放限值50 mg/m3（質(zhì)量濃度）的要求，特別是京津冀地區(qū)的焦化企業(yè)加熱爐煙氣排放SO2質(zhì)量濃度要達(dá)到30 mg/m3以下的超低排放指標(biāo)，對(duì)于以焦?fàn)t煤氣為熱源的焦化企業(yè)特別是沒(méi)有精脫硫的焦化企業(yè)是個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。邯寶焦化廠(chǎng)經(jīng)過(guò)研究論證，采用了以干熄焦自產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽為熱源來(lái)代替管式爐的加熱工藝，兩年多的運(yùn)行實(shí)踐證明加熱工藝改造從根本上解決了管式爐煙氣排放不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，同時(shí)消除了管式爐存在火災(zāi)的安全隱患，且對(duì)提高循環(huán)洗油質(zhì)量、降低洗油消耗起到促進(jìn)作用[1]?，F(xiàn)將改造情況介紹如下，以供參考。

1 改造前粗苯蒸餾工藝及存在問(wèn)題

1.1 改造前粗苯蒸餾工藝

邯寶焦化廠(chǎng)粗苯工段由終冷洗苯和粗苯蒸餾兩個(gè)工序組成，改造前粗苯蒸餾工段工藝流程示意圖如圖1 所示。

圖1 改造前粗苯蒸餾工段工藝流程示意圖

從洗苯裝置送來(lái)的富油依次經(jīng)油氣換熱器、貧富油換熱器、管式爐加熱至180 ℃后進(jìn)入脫苯塔，脫苯塔頂逸出的輕苯蒸汽經(jīng)油氣換熱器、輕苯冷凝冷卻器冷卻后，進(jìn)入油水分離器，分離出的輕苯流入輕苯回流槽，部分輕苯用回流泵送至脫苯塔塔頂作為回流，其余輕苯進(jìn)入輕苯中間槽，再用產(chǎn)品泵送至油庫(kù)。脫苯塔底排出的熱貧油經(jīng)一段貧富油換熱器換熱后，用熱貧油泵送至二段貧富油換熱器，再經(jīng)一、二段貧油冷卻器冷卻至約25 ℃后，送洗苯塔頂噴灑洗苯。低壓飽和蒸汽被管式爐加熱至400 ℃～450 ℃成為過(guò)熱蒸汽送入再生器，對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%～2.0%的循環(huán)洗油進(jìn)行再生，再生油氣進(jìn)入脫苯塔對(duì)富油進(jìn)行汽提和蒸餾，再生器定期排渣。

1.2 存在問(wèn)題

1.2.1 原粗苯蒸餾采用管式爐加熱工藝對(duì)富油及低壓飽和蒸汽進(jìn)行加熱，以提升富油溫度和得到過(guò)熱蒸汽，管式爐使用脫硫后的焦?fàn)t煤氣為燃料，由于煤氣含硫指標(biāo)偏高，H2S 質(zhì)量濃度在200 mg/m3～300 mg/m3，管式爐排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度達(dá)230 mg/m3～300 mg/m3，無(wú)法滿(mǎn)足GB 16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》煙氣排放SO2質(zhì)量濃度50 mg/m3的排放限值要求及京津冀地區(qū)煙氣SO2質(zhì)量濃度30 mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，管式爐煙氣排放成為治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1.2.2 粗苯區(qū)域?qū)儆谝兹家妆瑓^(qū)，管式爐使用焦?fàn)t煤氣明火加熱，存在較大安全隱患。

1.2.3 由于煤氣管網(wǎng)壓力的波動(dòng)、煤氣中萘成分造成管道堵塞、燃燒火嘴的積炭堵塞，時(shí)常造成富油溫度及過(guò)熱蒸汽溫度大幅波動(dòng)，給脫苯塔的穩(wěn)定操作帶來(lái)較大困難。

2 改造可行性及實(shí)施

2.1 改造可行性

粗苯蒸餾工段管式爐的主要功能是加熱富油和飽和蒸汽，使飽和蒸汽成為過(guò)熱蒸汽。經(jīng)管式爐加熱后的富油溫度要達(dá)到185 ℃，過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到400℃～450 ℃。邯寶焦化廠(chǎng)配套建有兩套140 t/h 干熄焦裝置，干熄焦自產(chǎn)3.8 MPa、440 ℃～450 ℃中壓過(guò)熱蒸汽，將此蒸汽引入粗苯工段代替管式爐，即使減去管道20 ℃的溫降，也完全滿(mǎn)足粗苯蒸餾工段對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的要求，僅需對(duì)蒸汽進(jìn)行減壓即可。經(jīng)過(guò)計(jì)算，將富油加熱到185 ℃，使用單臺(tái)300 m2的蒸汽型富油加熱器即可滿(mǎn)足要求，富油溫度的調(diào)節(jié)可通過(guò)加減過(guò)熱蒸汽量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 改造實(shí)施

管式爐改中壓過(guò)熱蒸汽加熱工藝改造主要涉及兩部分，一是富油加熱系統(tǒng)改造，二是過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)改造，改造后的工藝流程示意圖如圖2 所述（虛線(xiàn)框內(nèi)部分為改造內(nèi)容）。

圖2 改造后粗苯蒸餾工段工藝流程示意圖

2.2.1 富油加熱系統(tǒng)改造

先將富油加熱器、閃蒸回收裝置及配套儀表、管道等按照?qǐng)D紙安裝就位，試壓試漏后，粗苯系統(tǒng)停工，將進(jìn)管式爐的富油放空，蒸汽清掃后，考慮到動(dòng)火的安全，在富油管路稍通蒸汽的情況下，開(kāi)口焊接通往富油加熱器的富油管路，富油加熱器的出口與原進(jìn)脫苯塔富油管路焊接，原進(jìn)、出管式爐富油管路堵盲板。

來(lái)自干熄焦的過(guò)熱蒸汽通過(guò)調(diào)節(jié)閥連接至富油加熱器的蒸汽入口，加熱器的退汽連接至閃蒸回收裝置，回收的低壓蒸汽并入現(xiàn)有蒸汽管網(wǎng)。

2.2.2 過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)改造

來(lái)自干熄焦的過(guò)熱蒸汽經(jīng)減壓裝置后，并入管式爐后的原過(guò)熱蒸汽管線(xiàn)，原進(jìn)管式爐的低壓飽和蒸汽管線(xiàn)堵盲板，脫苯塔直接使用干熄焦產(chǎn)過(guò)熱蒸汽對(duì)富油進(jìn)行蒸餾。

進(jìn)粗苯蒸餾工段的過(guò)熱蒸汽與兩套干熄焦系統(tǒng)連接，其中一套干熄焦系統(tǒng)年檢或故障情況下，粗苯所需蒸汽由另一套干熄焦系統(tǒng)提供，確保粗苯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 改造后運(yùn)行費(fèi)用及效果

3.1 運(yùn)行費(fèi)用

粗苯蒸餾工段管式爐加熱工藝改為干熄焦過(guò)熱蒸汽富油加熱器工藝后，按廠(chǎng)內(nèi)介質(zhì)結(jié)算價(jià)格計(jì)算，運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。從表1 可以看出，兩種工藝運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)，基本持平。

表1 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比

3.2 改造效果

3.2.1 粗苯蒸餾工段由管式爐加熱改過(guò)熱蒸汽加熱工藝后，退出了管式爐的使用，從根本上消除了管式爐煙氣排放，解決了管式爐煙氣SO2排放不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，按管式爐煙氣排放量7 500 m3/h，煙氣中SO2平均質(zhì)量濃度260 mg/m3計(jì)，年減排SO217.08 t。

3.2.2 消除了管式爐生產(chǎn)工藝在粗苯易燃易爆區(qū)域存在明火的安全隱患，為粗苯工段安全生產(chǎn)提供了有力保障。

3.2.3 穩(wěn)定的干熄焦中壓蒸汽確保了粗苯系統(tǒng)過(guò)熱蒸汽溫度、富油溫度、再生器溫度等各指標(biāo)穩(wěn)定，消除了以往煤氣壓力波動(dòng)、管式爐燒嘴積炭堵塞等原因?qū)е碌母鳒囟戎笜?biāo)波動(dòng)，使粗苯系統(tǒng)處于連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2.4 降低了洗油消耗。采用管式爐加熱時(shí)，管式爐爐膛溫度達(dá)600 ℃以上，導(dǎo)致富油中的不飽和化合物聚合反應(yīng)加劇，造成洗油變質(zhì)，洗油排渣量增加，洗油消耗增加。改造后，富油在加熱器中加熱溫度僅400 ℃左右，富油中的聚合反應(yīng)速度變慢，洗油的密度、黏度、270 ℃前餾分等指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)，再生器排渣量也隨之降低，噸苯洗油消耗由改造前的65 kg 降至改造后的50 kg，按每月產(chǎn)1 850 t 輕苯計(jì)算，每月可節(jié)約洗油27.75 t，年節(jié)約洗油333 t，按每噸洗油價(jià)格4 950 元計(jì)算，年降低生產(chǎn)成本164.84 萬(wàn)元。

3.2.5 此次改造主要新增了兩臺(tái)換熱面積為300 m2的富油加熱器，一套閃蒸回收裝置，兩臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥及配套測(cè)壓力、溫度、流量的儀表和工藝管線(xiàn)，新增設(shè)備及施工費(fèi)用合計(jì)475 萬(wàn)元，整個(gè)裝置投資回收期不足3 a。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用以干熄焦中壓過(guò)熱蒸汽為熱源的富油加熱器工藝代替管式爐加熱工藝，解決了焦化粗苯蒸餾工段管式爐煙氣排放SO2不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，同時(shí)消除了該工段安全生產(chǎn)的隱患，對(duì)于降低生產(chǎn)成本起到積極作用，為實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保型焦化企業(yè)奠定了基礎(chǔ)。