裂解爐焦粉沉降池改造優(yōu)化

高俊杰 李愛民 曾占軍 郝南

摘 ?要：裂解爐達(dá)到運(yùn)行末期會(huì)進(jìn)行在線燒焦，燒焦過程產(chǎn)生的焦粉會(huì)落入燒焦罐下方的焦粉沉降池，定期需人工清理。原始設(shè)計(jì)為三級(jí)沉降池，通過改造更換為可移動(dòng)式的四級(jí)沉降池，改造后解決了燒焦過程帶來的環(huán)保問題，同時(shí)極大程度減少了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了不必要的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：裂解爐;燒焦;多級(jí)沉降;環(huán)保

引言

裂解爐輻射段爐管的結(jié)焦是限制裂解爐長周期的主要因素，烴類高溫?zé)崃呀鈺r(shí)生產(chǎn)乙烯時(shí)，裂解爐輻射段爐管內(nèi)表面伴隨著焦炭的生成。烴類裂解過程的結(jié)焦主要由三種作用引起：一是爐管金屬成分（主要是Fe和Ni）對(duì)烴類的催化結(jié)焦作用;二是烴類高溫裂解自由基反應(yīng)機(jī)理引起的結(jié)焦;三是烴類高溫裂解生成的各種不飽和烴、稠環(huán)芳烴的縮聚等反應(yīng)引起的結(jié)焦[1]。高溫條件下形成的焦炭是熱的不良導(dǎo)體，會(huì)使?fàn)t管傳熱阻力增加、爐管內(nèi)徑變小，導(dǎo)致爐管外壁表面溫度升高、爐管內(nèi)流體壓降增大，甚至堵塞管道，影響裂解爐的長周期運(yùn)行。爐管外表面溫度達(dá)到爐管材質(zhì)所能承受的最高溫度或者壓降達(dá)到裂解爐的最大壓降時(shí)，裂解爐必須進(jìn)行燒焦，清除爐管內(nèi)的焦炭后才可再次進(jìn)行生產(chǎn)。

一、裂解爐燒焦系統(tǒng)概況

大慶石化公司化工一廠E3裝置共有7臺(tái)裂解爐。其中EF-3110為USC-8M型氣相裂解爐，可以裂解循環(huán)乙丙烷;EF-3120、3130為USC-192U型輕質(zhì)液相裂解爐，可以裂解輕烴碳四、石腦油及循環(huán)乙丙烷（B室）;EF-3140/50/60為USC-192U型重質(zhì)液相裂解爐，可以裂解加氫尾油、石腦油;EF-3170為USC-176U型輕質(zhì)液相裂解爐，可以裂解輕烴碳四、石腦油。每臺(tái)裂解爐運(yùn)行到末期時(shí)均下線進(jìn)行燒焦，以去除裂解爐及急冷鍋爐中的焦垢，改善裂解爐的性能，降低裝置的能耗及物耗，延長運(yùn)行周期。目前裂解爐燒焦采用的方式為空氣-蒸汽在線燒焦。

燒焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個(gè)燒焦罐EV-3101/3102，其中EF-3110～3140四臺(tái)裂解爐的燒焦尾氣排至EV-3101，其余三臺(tái)排至EV-3102。為保證燒焦操作溫度不超過管道及設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度，燒焦氣排放至燒焦罐前、后均需注水降溫，燒焦管道各自注水降溫后匯總至爐清焦總管道，然后再排放至燒焦罐中。裂解爐進(jìn)行燒焦操作時(shí)，燒焦氣通過燒焦管道進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的燒焦罐，燒焦過程中產(chǎn)生的廢氣（主要為CO、CO2及水蒸氣）通過燒焦罐頂端排大氣，廢渣（主要為未燃燒的焦粉）通過燒焦罐底部落入焦粉沉降池，定期人工清理，廢水排入含油污水系統(tǒng)。

二、裂解爐燒焦系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

E3裝置裂解爐的運(yùn)行周期最長可超過70天，一般在40-50天左右;當(dāng)出現(xiàn)原料組份及原料平衡問題時(shí)，裂解爐需要進(jìn)行換原料操作，這時(shí)運(yùn)行周期可能會(huì)縮短至30天左右。全年7臺(tái)裂解爐總燒焦次數(shù)在50次以上。每次燒焦過程中，未燃燒干凈的焦粒在高溫、高速清焦物流的攜帶下進(jìn)入清焦罐，與外界注入的水充分混合，直徑較大的焦粒在自身重力作用下脫離氣體沉降[2]，大量的焦粉落入焦粉沉降池內(nèi)并存積，需要定期進(jìn)行人工清理、外送。這主要帶來以下兩方面問題：

（一）環(huán)保問題

裂解爐燒焦完成后，在定期對(duì)沉降池內(nèi)堆積的焦粉進(jìn)行清理時(shí)，不可避免的會(huì)有焦粉等廢渣、廢液散落，污染附近地面及其他設(shè)施，嚴(yán)重影響裝置的現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生。同時(shí)，排放的廢水化學(xué)需氧量COD偏高，影響裝置的環(huán)保。

（二）人力問題

裂解爐燒焦完成后，需要將堆積的焦粉人工裝袋后外送。焦粉外送都是由班組和培訓(xùn)班組人工裝車，由于焦粉裝車工作量極大，對(duì)班組的日常工作安排產(chǎn)生了一定影響并占用了培訓(xùn)時(shí)間。此外，焦粉裝袋運(yùn)出后需要人工卸車、割袋，浪費(fèi)了極大的人力。

三、裂解爐操作優(yōu)化

針對(duì)上述問題，車間首先從優(yōu)化裂解爐運(yùn)行及燒焦過程著手，延長裂解爐的運(yùn)行周期，減少燒焦次數(shù)，近而減少焦粉生成量。

（一）加強(qiáng)裂解爐特護(hù)管理

成立專項(xiàng)特護(hù)管理小組，由“五位一體”組成，即工藝、設(shè)備、電氣、儀表及維修人員，每天要進(jìn)行現(xiàn)場巡檢檢查及 DCS 趨勢(shì)檢查，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，定期組織召開專題會(huì)。各專業(yè)共同分析存在的問題及解決方案，要討論裂解爐的運(yùn)行周期縮短、輻射段爐管塞等問題的影響因素及控制方法，以及裂解爐燒焦方案的優(yōu)化等問題，并形成分析總結(jié)記錄，不斷總結(jié)改進(jìn)，優(yōu)化裂解爐的操作與維護(hù)，保障裂解爐的長周期運(yùn)行。

（二）裂解爐的運(yùn)行控制

1.優(yōu)化投料操作。嚴(yán)格控制投料過程中的輻射段爐管出口（COT）溫度，投料過程中COT控制對(duì)裂解爐長周期運(yùn)行有關(guān)鍵影響，溫度過低會(huì)加速SLE結(jié)焦，溫度過高會(huì)加快原料在輻射段爐管內(nèi)結(jié)焦。控制COT在760℃-780℃。

2.優(yōu)化燒焦操作。為加強(qiáng)燒焦效果、縮短燒焦時(shí)間，同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)清焦空氣壓縮機(jī)進(jìn)行進(jìn)行燒焦，單路工業(yè)風(fēng)量由5t/h提至7t/h。燒焦末期時(shí)，降低稀釋蒸汽通入量，由過去的5t/h減少至4t/h，提升工業(yè)風(fēng)燒焦的效果。

采用上述措施后，裂解爐運(yùn)行周期延長，每年會(huì)減少燒焦次數(shù)3次左右，但不能從根本上解決燒焦系統(tǒng)排放問題，車間進(jìn)一步研究對(duì)焦粉沉降池進(jìn)行改造。

四、焦粉沉降池改造

（一）原始設(shè)計(jì)燒焦池結(jié)構(gòu)

原始設(shè)計(jì)的燒焦沉降池為固定式三級(jí)沉降池，位于燒焦罐正下方。

（二）改造思路及設(shè)計(jì)

將固定式三級(jí)沉降池改造，改造為四級(jí)沉降池。設(shè)計(jì)該級(jí)沉降池橫截面積較大為可移動(dòng)式，燒焦的BFW首先經(jīng)過該級(jí)沉降池進(jìn)行沉降，分離出的焦粉沉降后水再溢流至原來的沉降池，待該級(jí)沉降池焦粉滿后可由叉車直接將其裝車運(yùn)走，不影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）投用效果

1.沉降池改造后，分離效果比較好，廢水COD明顯降低;同時(shí)也降低下游的處理負(fù)荷，既節(jié)約又環(huán)保。

2.改造后，裝卸焦粉方便，省去了大量人力，減少操作工勞動(dòng)強(qiáng)度優(yōu)化生產(chǎn)，每月節(jié)約清理焦粉費(fèi)用1000元，一年共計(jì)12000元。

3.單臺(tái)裂解爐一次燒焦產(chǎn)生的焦粉大約可裝200編織袋，乙烯車間共7臺(tái)裂解爐每年可產(chǎn)生焦粉10000余袋。改造后，避免浪費(fèi)每年可節(jié)約10000個(gè)編織袋，約30000元。

結(jié)論

環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，在這樣的氛圍下，如何打好環(huán)保攻堅(jiān)戰(zhàn)成為很多化工企業(yè)的熱門問題。將固定式三級(jí)沉降池改造為移動(dòng)式四級(jí)焦粉沉降池，解決了燒焦過程中廢渣、廢液帶來的環(huán)保問題，同時(shí)極大程度減少了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了不必要的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] ?王松漢.乙烯裝置技術(shù)與運(yùn)行[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2] ?李昌力.乙烯裂解爐污染物及減排技術(shù)[J].石油化工設(shè)備技術(shù)2013，34（1）-51.

作者簡介：第一作者：高俊杰，男，1964年4月1日，漢，黑龍江大慶，在大慶石化公司化工一廠乙烯車間從事裂解反應(yīng)工作，聯(lián)系地址：大慶石化公司化工一廠乙烯車間。

第二作者：李愛民，男，1984年07月16日，滿，黑龍江省大慶市，在大慶石化公司化工一廠乙烯車間從事分離工作，聯(lián)系地址：大慶石化公司化工一廠乙烯車間。

第三作者：曾占軍，男，1966年12月15日出生，漢族，黑龍江省大慶市，在大慶石化公司化工一廠乙烯車間從事分離工作，聯(lián)系地址：大慶石化公司化工一廠乙烯車間，。

第四作者：郝南，男，1970年08月05日，漢，黑龍江省大慶市，在大慶石化公司化工一廠乙烯車間從事分離工作。