裂解爐燒焦罐系統技術改造

陳亞寬

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢 430000）

乙烯裂解爐是乙烯裝置的關鍵設備，燒焦罐系統是組成裂解爐的核心設備之一。裂解爐每運行一個周期后采用空氣燒焦法除去爐管累積的焦粉，大量燒焦煙氣與蒸汽形成的混合物通過燒焦罐系統分離，以滿足環保排放要求。某公司裂解爐燒焦罐采用干式旋風分離技術，燒焦過程中發現燒焦罐系統煙氣排放顆粒物濃度超出環保控制標準，焦粉收集器間歇除焦困難造成二次環境污染，清焦池污水夾帶顆粒物堵塞排放管道等問題。

1 改造前燒焦罐系統存在的問題

1.1 流程簡述

某公司乙烯裝置設計有8臺裂解爐H-001~008，燒焦罐系統流程設計為每2臺裂解爐共用1套燒焦罐系統，設計考慮燒焦氣溫度可能高于碳鋼材質承受溫度，裂解爐燒焦線配有減溫水。圖1是H-001/002燒焦罐系統工藝流程。

圖1 H-001/002燒焦系統工藝流程

1.2 燒焦罐系統存在問題

1）燒焦煙氣排放顆粒物濃度高

燒焦罐干式旋風分離技術燒焦煙氣處于過熱狀態，燒焦罐排空口煙氣呈青黑色時有夾帶焦粉，煙氣排放不能滿足環保要求，設計噴淋水原主要作用是噴淋除塵，但因燒焦煙氣上升速度快，投用噴淋水時發現水汽很快從燒焦罐頂上60 m高的排空管冒出，沒有起到噴淋除塵效果，使得燒焦煙氣排放顆粒物含量高出環保控制標準。

2）焦粉收集器間歇除焦困難

燒焦結束，打開燒焦罐底部焦粉收集器封頭，發現焦粉積壓結實，排焦困難，現場清潔生產環境控制較難，而且焦粉下落時無法控制，全部干灰下落粉塵涌起對環境污染很大，造成二次環境污染。

3）清焦池污水夾帶顆粒，堵塞排放管道

連續生產裂解爐燒焦進度不能停止，為了滿足燒焦計劃安排，針對以上問題決定在燒焦氣管線通過減溫水注入混合后在燒焦罐進行煙氣飽和濕式分離。將燒焦罐底部焦粉收集器排焦口盲板法蘭松開3~5 cm的縫隙，在控制減溫水有效注入的情況下焦粉隨水從排焦口盲板法蘭松開縫隙處落下，水經清焦池溢流口漫出進入污水管道，焦粉在清焦池累積。由于清焦池設計為地面收集池，收集空間為3 m3，加高圍欄后收集空間可以達5 m3，但池底與污水溢流口僅7 cm，為了焦污更好分離，提高污水溢流口，因格柵設計所限也僅有12 cm，清焦池容積小焦污無法有效靜止分離，焦粉隨污水進入污水管道，逐步堵塞污水管道。

2 燒焦罐系統改造

改造目標是使煙氣顆粒物排放達到環保標準，煙氣飽和霧化可以避免煙氣過熱帶出粉塵，同時減少污水排放量，并解決燒焦罐焦粉收集器除焦困難。因濕式分離工藝燒焦罐焦粉收集器不是間歇除焦，連續注水導致連續排放，焦粉隨水排出，這樣清焦池的焦污量增大，因此必須對清焦池改造，使焦污在清焦池靜止分離。

燒焦罐系統改造內容：

1）控制減溫水溫度使燒焦罐內飽和濕式分離

對設計有減溫水注入的裂解爐，在燒焦中控制減溫水注入量調節燒焦氣管線溫度在150~200℃之間，使燒焦煙氣處于飽和狀態，在一定濕度下可以從排空口處看到煙霧，這樣煙氣排放指標可滿足環保要求。對沒有減溫水配置的裂解爐燒焦氣管線增加減溫水噴淋注入，所有爐燒焦時按照燒焦氣管線溫度在150~200℃之間控制減溫水注入量，使燒焦罐內煙氣濕潤，達到飽和濕式狀態旋風分離效果。

2）清焦池整體改造

原清焦池設計為地面收集池，容積較小，焦污無法有效分離，首次創新性采取飽和濕式分離技術，該濕式分離技術污水量大，原清焦池擴大擴高場地不能滿足，另外原清焦池不能停用，因此必須整體改造清焦池。改造后工藝流程如圖2所示，在原來清焦池旁邊增加地下井池，設有一級焦粉池、二級焦粉池及排污井，一級焦粉池和二級焦粉池設計深度2 m，總容積達18 m3，一級焦粉池/二級焦粉池溢流隔板高度1.5 m，一級焦粉池隔板下容積達12 m3。焦粉及污水先在一級焦粉池靜止分離，污水溢流進入二級焦粉池，在二級焦粉池靜止分離后從污水溢流口進入排污井。在燒焦罐集焦器底部開孔接排焦線通入一級焦粉池，排焦線排放口距離一級焦粉池為50 cm。裂解爐燒焦結束后，清焦池的焦污靜止要把上層的污水除去，特別是焦粉池清焦時焦粉不能帶水增加清焦難度，因此在清焦池增加中壓蒸汽汽抽裝置。吸入管線使用軟管，可以根據實際水位分別對一級焦粉池和二級焦粉池抽水，排放口有去二級焦粉池和排污井兩個，根據污水情況決定排放去向。為了減少排放污水量，還可以在排放口接軟管把二級焦粉池的污水重新抽回一級焦粉池作水封填充。

圖2 燒焦罐系統改造后工藝流程

3）集焦器增加沖洗水管線

在實際使用中發現集焦器上端縮徑位置，焦粉容易積累造成堵塞，改造從縮徑部位兩向對應接入沖洗水，排焦管同樣也會因焦粉積累堵塞，改造也把原集焦器排水管與沖洗水管線連接。這樣既能保證燒焦氣管線通入的減溫水僅是從控制溫度考慮，不至于依靠減溫水沖洗底部堵塞，同時也減少清焦池的污水排放量。

3 改造后應用效果

燒焦罐系統改造后經過裂解爐長周期運行多次燒焦，從現場附近裂解爐煙囪壁面光潔度可看出，沒有灰粉在此積累，燒焦罐系統達到了安全清潔生產的要求。經武漢市環保監測中心對該乙烯裂解爐燒焦煙氣污染源監測，報告各項排放控制指標均達標，而且數值優于環保指標控制限值很多，表1為H-007在燒焦罐改造后運行末期燒焦環保中心監測的部分數據。

表1 H-007清焦煙氣監測數據

清焦池的焦粉最后通過人工清理出來裝車送熱電混入煤粉燃燒發電回收利用。裂解爐全年燒焦次數平均5次/臺，每一輪次8臺爐的焦粉量平均有4 t，全年回收焦粉20 t，熱值利用率按煤30%計算，全年省煤6 t，同時增產副產物煤灰，主要是減除了原來焦粉按化工廢物環保回收處理費用，效益可觀。

4 結論

裂解爐燒焦煙氣是裝置安全清潔生產控制的主要目標，在當今環保要求日益嚴峻的形勢下，通過改造燒焦罐系統解決了燒焦煙氣焦污分離不徹底難題，改造效果良好，焦粉進行回收利用，節能減排效果明顯，對于其他企業裂解爐安全清潔生產有著十分重要的示范作用。