一種延遲焦化裝置冷焦塔除氧水代替大吹汽方法

魏亞林，徐文慶(山東昌邑石化有限公司，山東 濰坊 261300)

0 引言

延遲焦化裝置的焦炭塔工序需要分別進行趕空氣、試壓、預熱、換塔、小吹汽、放空、大吹汽、給水、放水、除焦。在傳統工藝中，小吹汽和大吹汽是利用系統蒸汽作為介質，將焦炭塔內焦炭從430 ℃左右冷卻到360 ℃左右，其中小吹汽時間為1.5 h，消耗蒸汽4 t/h；大吹汽時間2 h，消耗蒸汽15 t/h。大吹汽階段，使用蒸汽量較大。按照24 h生焦周期，大吹汽時間為每晚22:00-24:00，僅大吹汽階段每天消耗蒸汽約30 t，按照全年開工8 000 h，生焦周期24 t計算，2個塔每年大吹汽消耗蒸汽量約10 000 t。并且該吹汽為間歇操作，對全廠的蒸汽網絡平衡影響較大；同時蒸汽消耗占裝置焦化部分蒸汽能耗的50%，達到0.7千克標油/噸。因此，為了節省蒸汽用量，將大吹汽階段改為除氧水替代部分蒸汽進入冷焦塔，下文將分析工藝原理和工藝流程[1]。

1 工藝原理和工藝流程

1.1 工藝原理

該技術以高壓飽和蒸汽作為動力源，經抽吸的作用形成射流，將除氧水混合，通過直接熱交換，形成飽和水，然后通過高效霧化裝置將水霧化成微米級的小霧滴，以霧化水替代蒸汽作為大吹汽介質。同時配以溫度、壓力控制系統，可根據溫度自動調整高壓飽和蒸汽與除氧水的配比，全套系統自動運行。

使用專用霧化器將水霧化成微米級的液滴，由高速的蒸汽攜帶，經原有的大吹汽管線進入焦炭塔內。微小液滴在進入焦炭塔時雖然其體積仍會有較大的膨脹，但是不會在局部快速膨脹導致炸焦，進而發生生焦孔堵塞的事故風險或者產生塔振動過大的問題。PLC控制系統根據焦炭塔塔壁溫度以及塔頂壓力等參數，自動控制進入霧化器的水量以及蒸汽流量，使塔壁溫度變化緩和，熱應力影響較小[2]。

1.2 工藝流程

(1)除氧水線。根據裝置現有條件，新增除氧水泵P-1143將除氧水升壓至1.0～1.5 MPa替代部分蒸汽進行大吹汽，在除氧水流量計后增設調節閥組，用于自動控制水進入霧化器液相入口的流量。為防止管線在冬季凍凝，設有蒸汽伴熱；為了減少熱量的損失，水管線需要采取保溫措施。

(2)1.0 MPa蒸汽線。在原有1.0 MPa蒸汽吹汽管線上安裝孔板流量計、調節閥組，調節閥組下游安裝一臺專用霧化器。蒸汽進入霧化器后將除氧水霧化成細微液滴，汽液混合物從霧化器出口進入焦炭塔原有吹汽管線上，經切斷閥后進入焦炭塔。經霧化的除氧水在焦炭塔內迅速升溫、汽化后，連同蒸汽及油氣一起自焦炭塔頂出，進入放空系統。新增水管線和蒸汽管線均設有流量計、調節閥，大吹汽時汽水比例隨時間的變化通過自控系統PLC系統自行調節和控制。

2 自動儀表控制回路操作

大吹汽系統采用獨立控制臺自動/手動切換、指示、報警和連鎖自動化的控制單元。控制系統采用PLC控制系統。檢測系統采用靈敏可靠的壓力變送器、溫度變送器。在控制室內可對大吹汽過程全運行進行操作，并能監測大吹汽過程的蒸汽及給水的狀態。具體操作流程如下[3]：啟動SS系統系統——進入操作界面——WINCC系統登錄——操作SS系統——其他相關操作——大氣吹結束。

3 工藝操作規程

3.1 水沖洗

施工單位對除氧水代替大吹汽技措施工完畢后，仔細檢查管線、閥門、流量計、螺栓是否齊全達到使用狀態。

打通除氧水整個流程，將新增除氧水泵出口排空接臨時新鮮水管，將焦炭塔12 m平臺處新加除氧水閥前法蘭斷開，聯系儀表將管線上的儀表切除，將新鮮水注入除氧水管線進行水沖洗，焦炭塔12 m處見到清水后，關閉新鮮水，將管線內部存水放凈，聯系建設公司對所有閥門法蘭螺栓進行緊固。

3.2 水試壓

聯系儀表將除氧水代替大吹汽管線上的儀表投用，打開焦炭塔12 m放水閥，放水至冷焦水池。引D-1125除氧器水質P-1143入口，放空見水后，開啟P-1143，緩慢打開泵出口閥門。放水閥過量后，檢查新增設的儀表是否靈活好用，出現問題及時聯系儀表處理。關閉放水閥管線憋壓至2.0 MPa，關閉泵P-1143出口閥停泵保持壓力，全面檢查除氧水代替大吹汽的管線焊縫是否泄漏、閥門是否有缺陷、儀表引壓口是否泄漏，出現問題及時聯系建設公司處理[4]。除氧水代替大吹汽的所有伴熱線蒸汽貫通后，關閉排凝閥進行試壓檢查。

3.3 方案投用

(1)小吹汽進行1.5 h后，焦炭塔崗位聯系分餾崗位將提大除氧水使用量，提前控制好除氧器D-1125液位和溫度；

(2)打開放水總閥，稍開給汽總閥進行蒸汽脫水；

(3)通知室外檢查老塔正常放空旋塞閥、油氣隔斷閥開度，確認改至放空塔；開啟空冷A-1105，放空塔含硫污水泵P-1114開啟建立循環回流；底循泵P-1115運行正常；

(4)檢查除氧水管線流程，打開霧化器前除氧水線上切斷閥、調節閥FV2002前去霧化器的切斷閥、霧化器后進冷焦總管切斷閥；

(5) 檢查SS操作系統方案設定是否正常，進行選塔吹汽操作；

(6)開啟除氧水泵P-1143，緩慢打開出口閥，在六分鐘后，注意觀察FV2001流量是否變化；確認大吹汽進入焦炭塔后，關閉進料隔斷閥前后小吹汽根部閥。

(7) 除氧水代替大吹汽運行1.5 h后，引浮渣進入冷焦塔回煉或正常小給水步驟進行切換操作；大吹汽運行1.5 h后，電腦運行程序將自動彈出“大吹結束”窗口，并且“程序停止”會變成綠色，當點擊“確認”按鈕后，本次自動吹掃結束，蒸汽和水的調節閥關閉。

期間注意觀察焦炭塔降溫速度＜1.8 ℃/min或40 ℃/h；冷焦塔塔頂壓力＜0.2 MPa。

(8)停運除氧水泵P-1143，關閉泵出入口閥門，手動關閉焦炭塔12 m霧化器前除氧水根部閥、調節閥FV2002前去霧化器的切斷閥、霧化器后進冷焦總管切斷閥；

(9) 焦炭塔崗位聯系分餾崗位除氧水使用完畢；冬季注意投用伴熱線和打開除氧水線低點放空排進管線存水。

4 異常突發事故處理

(1)霧化器故障。和預先設定的除氧水流量相比，除氧水流量較低，調節閥全開達不到設定值。如果除氧水調節閥正常，排除過濾器堵塞，可判定噴嘴發生堵塞。在此情況下，首先確認除氧水調節閥處于正常狀態，接著點擊手動停止，并手動調整蒸汽調節閥的開度使蒸汽流量設定為正常大吹汽時流量12 t/h。

(2)PLC系統故障。PLC系統不能使用。主要是因為工作站系統故障、顯示器故障、PLC系統斷電等。要現場關閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調節閥由PLC控制切換回正常的DCS控制，將蒸汽流量設定為正常大吹汽時流量12 t/h。

(3)焦炭塔儀表顯示故障。如果焦炭塔熱電偶或壓力表損壞，那么焦炭塔溫度、壓力指示值異常波動，當波動達到設定值后會導致除氧水調節閥關閉。要現場關閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調節閥由PLC控制切換回正常的DCS控制，將蒸汽流量設定為正常大吹汽時流量12 t/h。

(4)冷焦塔晃動或出現超壓。如果PLC系統設定故障錯誤，除氧水量過大，冷焦速率過快造成冷焦塔異常，那么焦炭塔明顯晃動，塔頂壓力指示值異常波動，持續升高超過限值0.2 MPa。此時要點擊手動停止，現場關閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調節閥由PLC控制切換回正常的大吹汽流程控制，將蒸汽流量設定為正常大吹汽時流量12 t/h。

5 結語

文章所提出的技術方法，不僅能夠實現蒸汽用量的有效節約，同時在具體應用過程中具有自動化特征，可以有效提高應用效率。但在工作實踐中仍要注意如下事項：第一，焦炭塔冷焦過程除氧水替代大吹汽每個階段操作一定要注意認真執行標準工藝操作規程；各個步驟相互銜接好；第二，除氧水代替大吹汽操作中如果出現冷焦塔底壓力高于0.2 MPa或塔頂壓力回落速度較快時，一定要及時匯報車間，此時可能發生粘油回落的事故，及時開大吹汽閥，停止切除PLC自動控制系統；第三，除氧水代替大吹汽的冷焦過程，注意除氧器D-1125的上水狀況，出現異常后，及時切換原大吹汽流程；第四，冬季開泵P-1143給水后，確認暢通，大吹汽結束后排盡管線存水，防止凍凝；第五，在除氧水替代大吹汽技措水沖洗及水試壓過程一定要避免出現跌落及燙傷事故的發生[5]。