常減壓蒸餾裝置停檢化學清洗方案優化

張業濤 魏建軍 高美樂 沙學璞 黃曉飛

（1.大連石化；2.大連石化生產技術處）

大連石化公司三蒸餾裝置是國內的首套1 000×104t/a煉量以上蒸餾裝置，采用初餾塔、常壓塔、減壓塔三塔工藝流程[1]，在該石化公司加工流程中有著重要作用。隨著煉油裝置大型化、裝置運行周期不斷加長，劣質原油在高溫高壓的作用下在裝置設備及管道內形成大量的膠質、瀝青質、硫化亞鐵和硫化氫等有害物質，沉積在容器設備和管線內。尤其減壓系統采取深拔工藝后，減壓餾分油的膠質和殘碳大幅提高，會黏附在設備和管道表層形成頑固垢層。在這種情況下大大增加了蒸汽吹掃的難度。每次裝置停工時換熱系統和減壓系統吹掃難度大，耗費大量蒸汽仍吹掃不干凈。常減壓裝置管線和設備大型化以后，換熱系統采用傳統的停工吹掃方法有以下問題：停工時，雖然蒸汽量充足，但由于管線、設備較大，經常出現蒸汽量無法滿足吹掃要求，管線設備無法吹掃干凈，無法達到檢修條件及安全、環保要求；受檢修時間限制，無法做到對換熱系統中每臺換熱器均進行高壓射流清洗，同時該清洗僅僅針對管束內壁或換熱器殼程，換熱器連通的管道流程部分不做處理，仍會影響整個換熱系統的換熱效果；系統吹掃不干凈，停工及檢修周期長。隨著清洗劑的出現，通過新型清洗劑清除石油化工設備內的污油的清洗技術已經開始廣泛應用于常減壓裝置、焦化裝置、催化裝置[2-3]。

1 化學清洗情況

1.1 化學清洗技術

化學清洗技術是通過溶劑溶解、絡合、轉化及其他作用使垢物從設備表面脫離，分為浸透、分散、溶解過程。根據載體的不同，化學清洗技術分為水基清洗和油基清洗。

水基清洗即以水作為溶劑載體的清洗技術，清洗劑溶解在水溶液中，控制溫度90～125℃及一定流量條件下使水溶液在設備系統內循環沖洗約24 h，并進行新水置換，清洗污水外送至罐區時需破乳，油水分離后才能排放。水基清洗流程不需要進行蒸汽吹掃，解決了大型裝置不易吹掃干凈問題，但廢水產生量大，且不易處理。

油基清洗即以油作為溶劑載體的清洗技術，一般以FCC柴油作為溶劑載體，清洗劑溶解在FCC柴油中，在一定的溫度（130±10℃）及流量條件下，在設備系統內循環沖洗15 h左右后退入污油罐回煉。油基清洗污水產生量少，但清洗后還需進行蒸汽吹掃，裝置大型化后吹掃的難題無法解決，增加裝置停工周期。

針對這一問題，裝置結合其他煉廠停工處理經驗，引進了水基除油清洗技術。利用現有流程或新配管線，將需清洗設備連接建立循環流程，升溫后通過循環熱的（100±10℃）清洗溶液對裝置的設備和管路去除油分來達到清洗目的。采用的清洗劑具有較低的表面張力、較強的滲透能力，通過潤濕滲透、乳化分散、沖洗剝離等階段實現清除污垢作用。其主要操作步驟：停工退油，引柴油置換，引水置換，加清洗劑循環，清水置換，加劑鈍化裝置[4-7]。

1.2 化學清洗技術優點

系統清洗后不再進行蒸汽吹掃，從根本上解決了傳統停工模式重油難以吹掃干凈的難題。避免了大幅度的憋壓吹掃，降低了裝置操作人員的勞動強度，縮短了停工檢修時間。實現密閉處理，減少了停工時大量有毒有害氣體就地排放帶來的安全隱患及對環境的污染。清洗能力遠強于蒸汽吹掃，對設備不存在腐蝕，降低蒸汽消耗，節能效果好。通過清洗，除去系統中的硫化氫、鈍化硫化亞鐵，防止硫化亞鐵自燃燒壞設備，實現煉油裝置的高效、環保、安全停工及檢修[8]。

1.3 停工化學清洗情況

自2010年開始停工工藝處理以化學清洗的方式代替蒸汽掃，停工工藝處理歷時7 d。按照預定的化學清洗方案，進水退油達到水中烴含量小于5%后將系統中存水退凈。系統補水轉閉路循環，確認系統無跑損后逐步升溫至（60±5）℃加注化學清洗藥劑，繼續升溫保持系統溫度（100±5）℃，閉路循環清洗10～12 h，與廠家共同確認化學清洗合格，并采樣化學清洗液化驗合格后加熱爐熄火，將系統內的含油化學清洗乳化液排出，按要求化學清洗乳化液需要在短時間內將系統內的乳化液排出，避免由于溫度降低，造成油從乳化液中析出。按流程先將各塔底化學清洗液送至減壓塔底，最終減壓塔底化學清洗液用減壓渣油泵送至原油罐區回收；再通過臨時線將系統設備內的含油清洗乳化液排至污水系統。雖然通過化學清洗可有效解決傳統蒸汽吹掃重質油品很難吹掃干凈的難題，但每次停工化學清洗過程中存在以下問題：

1）2014年后為了節約成本和安全起見，公司采取全廠性大停檢，公司20多套裝置同時停工處理，排污量大幅增加，造成廠區污水處理系統達到運行負荷上限。裝置都因污水處理廠處理能力超上限，被公司生產安排暫停排液最長達36 h，由于靜置時間過長造成化學清洗液溫度降低，最低達30℃，致使系統設備中的清洗液微乳化作用失效，烴類從清洗液中析出，沉積在設備內部，直接破壞清洗效果。

2）按化學清洗流程要求，系統進清洗劑條件是需將系統內的烴類油品處理干凈，要求系統內烴類含量不超過5%，實際操作過程中換熱器及系統流程內的存油，采取用水頂至各塔內回收，再通過各塔底泵送至罐區回收，水頂油的難度大、效果差，尤其是減壓系統，水頂油需要多次，連續進行水頂油，造成大量水資源浪費，污水排放量大幅增加。

3）歷次停工化學清洗過程中，裝置只在各塔底低點導淋設采樣點，采樣進行分析判斷清洗效果，對換熱器及管線內的化學清洗效果沒有有效的監督手段，化學清洗存在死角，經常出現設備打開后，設備內存有大量烴類和油泥。

2 具體優化方案

2020年公司提出停工處理過程中油不落地、氣不升天、聲不擾民的更高環保要求，堅決不允許含有油的化學清洗液直接排至污水系統，這給停工化學清洗帶來了更大的難度。根據這一難題車間成立攻關小組，根據以往的化學清洗的經驗，提出優化方案：

1）排污流程優化。2020年5月，根據公司生產統籌安排，裝置進行新一次的停工檢修工作，在停工準備階段便聯系設計院根據現場流程，對停檢排污流程進行優化設計。通過現場配置臨時線，將系統中換熱器及機泵等設備的低點導淋聯接在一起，同時在現有臨時線基礎上增設一個排污罐，排污罐底部與裝置現有的幾臺污油外送泵入口管線連接，實現系統流程設備管線中化學清洗廢液的收集，并利用裝置現有污油流程將系統內化學清洗液送至原油灌區回收。一方面將停檢工藝處理期間產生化學清洗液去向由排至含油污水系統改為排至污油系統，實現了化學清洗液內存油的回收再利用，節約了成本。另一方面排液形式由原始的開放排污變為了密閉排污，避免了排污帶來的異味及其他安全環保風險。常減壓泵房機泵排污流程管道見圖1，排污臨時線并污油外送泵流程管道見圖2。

圖1 常減壓泵房機泵排污流程管道Fig.1 Blowdown process pipeline of atmospheric and vacuum pump

圖2 排污臨時線并污油外送泵流程管道Fig.2 Process pipeline of temporary sewage line and sewage oil delivery pump

2）系統退油方案優化。以往停工處理過程中退油后，系統換熱器中的油品無法排出，只能用水頂至塔里，造成大量水資源浪費。該次停工因配置了臨時線將各低點排污引至污油泵入口，所以在制定方案時增加了排油過程，先將系統換熱器中的存油通過臨時線用泵送至罐區回收，再引水清洗。這樣大大降低了水洗難度，減少了水洗的用時。

3）水洗效果確認方案優化。2020年通過與清洗廠家溝通，沿化學清洗流程高點增加多個采樣點，從前往后、從上到下，逐條確認，確保清洗效果，避免出現重復清洗，互竄污染流程的情況。

4）引水清洗乳化液方案。以前化學清洗結束后直接將乳化清洗液排掉，流程的一些盲腸死角會有部分水洗液不能完全排出，2020年停檢處理過程中增加引水稀釋清洗液步驟，通過再頂水將系統內殘留的水洗液全部沖洗干凈，不留死角。

3 技術創新及效果評價

3.1 技術創新點

1）將停檢工藝處理期間產生化學清洗液去向由排至含油污水系統改為排至污油系統，實現了化學清洗液內存油的回收再利用，節約了成本。

2）另一方面排液形式由原始的開放排污變為了密閉排污，避免了排污帶來的異味及其他安全環保風險。

3）采取多點采樣確認和引水沖洗方案，確保化學清洗無死角，保證處理效果。

3.2 效果評價

2020年停工工藝處理期間裝置根據以往的處置經驗，針對裝置現場排污系統負荷有限，排水地漏小，多點排放會頻繁出現搶量堵塞的問題，通過設置4 000余米的臨時線，并新增一個集油槽，并將集油槽連接至污油泵入口，大流程抽空后通過臨時線將系統內存液送至八三原油罐區，進一步降低了污水處理廠的收污壓力，同時提高了排污效率。

2017年停工工藝處理過程化學清洗處理使用藥劑共60 t、淡水10 868 t。廢水采樣成績：pH值6.86，COD含量511 mg/L，氨氮18.4 mg/L。達到外排條件后，根據公司生產統籌共將10 868 t含有化學清洗劑的廢水排放至含油污水系統。

2020年停工處理化學清洗消耗中水16 800 t，雖然用水量有所增加，但裝置通過配置臨時線及設計新增廢油槽，實現清洗廢液的全程密閉排放至罐區，僅有少量的化學清洗廢乳化液排放至含油污水系統，目測全程外排液清澈無油花。

從換熱器及各塔打開效果來看，該次化學清洗效果良好，優于往年。換熱設備清洗效果好。清洗后達到免吹掃的要求，可以直接進行動火作業。現場衛生情況良好。由于水的流動性較好，除油除垢徹底，清洗后現場基本沒有油泥。各分餾塔在打開人孔以后，氣體中的H2S含量小于或等于10-6、NH3含量小于或等于5×10-6，72 h以內未出現自燃現象，且無異味產生[9-10]。換熱設備清洗效果見圖3，常壓塔塔盤清洗效果見圖4。

圖3 換熱設備清洗效果Fig.3 Cleaning effect of heat exchange equipment

圖4 常壓塔塔盤清洗效果Fig.4 Cleaning effect of atmospheric tower tray

4 經濟效益分析

該次停工裝置通過配置臨時線及設計新增廢油槽，實現清洗廢液的全程密閉排放至罐區，僅有少量的化學清洗廢乳化液排放至含油污水系統，增加污油回收800多噸，此部分污油摻煉至原油回煉，原油價格按2 837元/t計算，產生經濟效益227萬元。

5 結論

隨著國家對環保要求的日益提重視，煉化裝置停工化學清洗難度不斷增加，為了適應現有的環保要求，通過攻關提出針對性的解決方案，2020年停檢過程中裝置通過對廢化學清洗液排放流程進行優化，通過現場配置臨時線的方法，將清洗液全部回收，實現零排放的環保要求。通過退油方案、水洗效果確認方案及水洗乳化液方案的優化，采取從前到后、從上到下的水頂油原則，初餾塔、常壓塔、減壓塔同時進行清洗，避免了清洗各側線之間發生互竄，有效提高了化學清洗效果。由于臨時流程相對復雜，實際操作過程中存在互竄風險，影響化學清洗效果，因此停檢排污流程還有進一步優化的空間，這也是未來攻關的主要方向。