瀝青罐清罐技術優(yōu)化改進

黃應禧（中海石油寧波大榭石化有限公司 生產技術部，浙江 寧波315812）

0 引言

在當今煉油產業(yè)鏈中，瀝青產品仍是其中不可或缺的一部分。而根據(jù)設備管理要求，瀝青儲罐每運行6年需清罐檢測一次，但由于瀝青是原油蒸餾后的殘渣，色黑粘稠、常溫下呈半固體狀，儲存在罐內，經長周期運行后會使儲罐底部產生大量的淤積物，甚至會發(fā)生結塊現(xiàn)象，給清罐工作帶來了巨大的困難。按照某企業(yè)的清罐經驗，一臺罐容為5000m3的瀝青罐的清罐時間為2 個多月，作業(yè)時間為一般儲罐的10 倍以上；而清罐過程鏟出來的殘渣和淤積物只能作為危險固體廢棄物委托專業(yè)危廢處理機構進行處理，還需要承擔高額的危廢處理費用。

為此，如何縮短瀝青罐的清罐時間，減少相關危險固體廢棄物產生量，對優(yōu)化煉油企業(yè)生產運行和提高經濟效益具有舉足輕重的意義。

1 瀝青罐清罐技術現(xiàn)狀

1.1 機械清罐法

儲罐機械清洗技術是通過儲罐機械清洗系統(tǒng)（臨時敷設的管道將機械清洗設備與清洗罐連接在一起）將被清洗罐底部具有流動性的介質移送至回收罐中，然后用供給罐中的清洗介質經加溫、加壓后噴射清洗介質擊碎溶解淤渣，清洗介質經過濾器過濾后移送至回收罐中，最后再用加溫后清水對儲罐內各部位進行循環(huán)清洗，最終清除罐內所有污垢。

但由于瀝青罐殘存物料粘度非常大，而且儲罐底部存在大量的沉積物、凝結物和淤渣，通過一般的加溫、加壓噴射清洗根本無法達到擊碎溶解於渣的效果，因此行業(yè)內暫無機械清罐技術在瀝青罐上的應用案例。

1.2 傳統(tǒng)人工清罐法

傳統(tǒng)瀝青罐人工清罐法是將罐內可流動的介質基本抽凈后，開人孔利用人工對罐內進行人工鏟、擦、洗等操作，將罐清干凈。整個過程周期長，特別是“鏟”環(huán)節(jié)，由于瀝青及罐底於渣等在常溫下是固體或半固體狀態(tài)，粘附性強，鏟除操作非常困難，工作周期長，人工成本較高。

后來為減輕“鏟”的工作量，在將罐內可流動介質抽凈后，增加了一步輕油浸泡溶解的操作，以便將部分罐底物質溶解在浸泡油料中，最大程度地減輕后續(xù)罐底殘余物料和於渣的鏟除工作量。該操作所使用的浸泡油，一般選用重柴油，一方面能取到一定的溶解效果，另一方面避免油品閃點過低引發(fā)其它安全問題。但實踐證明，該操作所起到的效果仍然有限，浸泡溶解后罐底殘余物料和於渣的去除率基本不足30%，后續(xù)的“鏟”工作量仍然巨大。而且重柴油浸泡瀝青物料后，只能轉運至污油罐，最終進常減壓裝置進行回煉，間接地增加了清罐成本。

2 瀝青罐清罐新技術研究

2.1 問題探究及解決思路

瀝青罐清罐難度大，主要原因是儲罐經過長周期運行后，瀝青中的膠質、瀝青質等物質沉積在儲罐底部，并形成一個非常穩(wěn)固的膠質體體系。該膠質體具有極強的粘附性，甚至存在結塊的現(xiàn)象，因此很難被清除。

基于上述問題，如果能夠尋得一種溶劑，可以將瀝青及其膠質體有效地溶解掉，那就可以大幅提升瀝青罐清罐的作業(yè)效率。

經研究，瀝青的主要組分為芳香分、膠質、瀝青質和飽和分，而芳烴油的主要成分為芳香分和膠質，因此芳烴油加入到熔融狀態(tài)的石油瀝青后，能迅速與瀝青結合，改善瀝青組分的流動性和粘附性。一般來說，瀝青中每加入1%的芳烴油，其25℃針入度會增加10dmm左右，同時其老化前后低溫延度也相應增加。

因此，如果在瀝青罐清罐過程中使用芳烴油對罐底物料進行稀釋浸泡溶解，在一定的溫度下加速了瀝青罐沉積物、凝結物和淤渣的解體，破碎后的淤渣與芳烴油混合、溶解、擴散，使罐底瀝青的粘附性削弱，運動粘度變小，低溫流動性增強，將大幅降低后期人工清罐的難度，最終達到順利清罐的目的。

2.2 溶劑篩選

為進一步優(yōu)選效果良好、安全可靠、經濟合理、環(huán)保可控的溶劑，結合企業(yè)自有油料情況，選取石腦油、裂解柴油、甲苯、重芳烴、催化油漿等芳烴含量高或溶解性好的油料作為清罐溶劑備選對象，并做以下對比分析評估。

表1 備選溶劑性質數(shù)據(jù)表

由表1可知，甲苯、重芳烴、裂解柴油、催化油漿均為富含芳烴的組分，而石腦油在溶解重組分方面也具有其獨特的優(yōu)勢。通過實驗室小試，甲苯、重芳烴、裂解柴油對瀝青質及其沉積物的溶解效果最佳，石腦油和油漿效果次之，但總體溶解效果仍然十分明顯。因此，上述五種備選溶劑在溶解效果方面均符合清罐需求。

在安全性方面，石腦油和甲苯的閃點極低，用于清罐操作，在密閉空間內風險極高；重芳烴和裂解柴油的閃點雖然高于石腦油和甲苯，但其風險性仍然較高。油漿的閃點高達167℃，在密閉空間內揮發(fā)出來的可燃氣體濃度極低，為進一步驗證其安全性，筆者將油漿存放在一個密閉容器內，常溫靜置一天后用可燃氣體報警儀檢測容器內的氣體狀況，可燃氣體報警儀未發(fā)生報警現(xiàn)象。由此可見，采用油漿作為清罐溶劑，安全性最高且符合安全生產要求。

在經濟性方面，甲苯、石腦油、重芳烴的價格較高，裂解柴油次之，而且上述溶劑在溶解瀝青質等重組分后，必須作為污油進常減壓裝置進行回煉，需額外增加一定的加工成本。而油漿不但價格低廉，而且在溶解瀝青質等重組分后，可以按比例摻入燃料油中，直接作為產品出廠，無二次回煉成本，經濟性極高。

在環(huán)保性方面，甲苯、石腦油、重芳烴的揮發(fā)性相對較強，裂解柴油次之，揮發(fā)氣對環(huán)境存在一定程度的影響。油漿揮發(fā)性較小，對環(huán)境的影響程度極小。

綜合上述，石腦油、裂解柴油、甲苯、重芳烴、催化油漿等五種清罐溶劑備選對象的綜合評價如表2所示：

表2 清罐溶劑適應性評價表

由表2可知，綜合考慮溶解效果、安全性、經濟性、環(huán)保性等各方面因素，催化油漿是瀝青罐清罐溶劑的最佳選擇。故后續(xù)采用催化油漿作為清罐溶劑進行清罐應用實踐。

2.3 實施過程

本文以某石化企業(yè)一臺20000m3瀝青罐采用油漿稀釋浸泡法實施清罐的實踐過程為例，對該技術方案的適應性予以論證。全過程主要可分為以下幾個重點步驟：小調試驗、油漿儲備、倒罐調合、循環(huán)升溫、沉降浸泡、化驗分析、抽底油調合、開人孔交付人工清罐。

2.3.1 小調試驗

首先通過實驗室小試，摸索出效果最佳且最經濟的稀釋溶解比例。經多番摸索試驗，在油漿和瀝青按1：1的比例混合時，用玻璃棒輕刮擦瓷器底部基本能露出底色，說明瀝青凝結物已解體，并與油漿混合、溶解、擴散，達到了既能保證物料流動性相對較好，又能最低限度地消耗油漿的效果。

為明確清罐過程油漿稀釋溶解操作的控制標準，分析油漿和瀝青按1/1比例混合的物料粘度，為21.94 mm2/s（100℃）。綜合考慮其它影響因素及分析偏差，結合以往的工作經驗，故將實際清罐操控過程中混合物料粘度小于26mm2/s（100℃）確定為符合預期的驗收標準。

2.3.2 油漿儲備

因為20000立方米瀝青罐的抽空液位為0.7m左右，即殘余罐底物料約為700噸，考慮到首次應用存在一定的不確定性，用做稀釋溶劑的油漿按殘余罐底物料的2.5 倍儲備，即儲備量為2000噸，其中多余的1.5倍的物料量用于緊急備用。

2.3.3 油漿稀釋溶解操作

5 月4 日將擬清罐的瀝青罐倒空至低位后，罐底存油液位為0.748 米，約791 噸。后續(xù)按1：1 的比例往該瀝青罐中倒入800 噸油漿，并安排該瀝青罐實施自循環(huán)12 小時，同步將罐內物料加溫至100℃。自循環(huán)結束后，將其靜置沉降3天，并取樣分析物料100℃的粘度，分別為32.98mm2/s 和146.6mm2/s，未達預期要求。

5 月7 日再次將經首次稀釋溶解后的物料倒空至低位，罐底存油液位為0.660米，約698噸。于5月8日再次按1：1的比例往該瀝青罐中倒入725噸油漿，并安排該瀝青罐實施自循環(huán)12小時，同步將罐內物料加溫至100℃。自循環(huán)結束后，將其靜置沉降3 天，并取樣分析物料100℃的粘度，分別為12.87mm2/s、8.901mm2/s和25.22mm2/s，達到預期目標。

2.3.4 抽底油調合

5月13日至14日將罐內物料全部抽空，按10%比例調至燃料油中，燃料油產品品質未受影響。

2.3.5 開人孔交付人工清罐

5 月15 日開人孔后觀察罐底部無結塊淤積物，流動性較好，達到了人工清罐條件。通過臨時抽油和轉運設施將底部物料全部抽凈并按比例調入燃料油中，后續(xù)對儲罐內部做簡單的擦拭和清理，相關清罐工作于5 月23 日順利完成，整個過程耗時19天。

2.4 效果評價

2.4.1 大幅降低清罐成本

采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，僅耗時19天就完成了一臺20000 立方米瀝青罐的清罐工作，大幅削減了瀝青罐清罐的作業(yè)周期和成本，作業(yè)時間較傳統(tǒng)人工清罐方法可縮短3/4 以上，清罐成本可節(jié)約174萬元，其中人工成本節(jié)約31萬元，企業(yè)效益流失挽回143 萬元（傳統(tǒng)方法罐底瀝青被直接鏟出當作危險廢棄物予以處理）。具體分析對比如下：

（1）人工成本對比

表3 瀝青罐人工清罐人力成本對比表

（2）物料損失及危廢處置成本對比

傳統(tǒng)人工清罐清出的固態(tài)殘渣只能當做固體危險廢棄物外委處理，既存在物料損失，也必須支付高額的危廢處理費用。而采用油漿稀釋浸泡人工清罐法，可以利用油漿將罐底殘渣、沉積物全部溶解，并隨同油漿調入燃料油直接出廠，較好地回收了罐底殘渣物料，而且也不會產生大量危廢（如圖1、2所示）。

以20000m3瀝青罐清罐為例，如采用傳統(tǒng)的人工清罐法，罐底一般存在0.3m、約270噸的殘渣和沉積物等需人工鏟除處理，按燃料油價格3300元/噸和危廢處理費用2000元/噸測算，存在143 萬元的效益損失。但采用油漿稀釋浸泡人工清罐法，能將罐底物料全部溶解回收，因此能有效挽回該部分效益損失。

圖1 傳統(tǒng)方法人工清罐現(xiàn)場

圖2 新方法人工清罐現(xiàn)場

2.4.2 規(guī)避安全風險，減少對環(huán)保的影響

傳統(tǒng)人工清罐周期長，作業(yè)時間為油漿稀釋清罐法的4 倍以上，身上滿是油污的作業(yè)人員，經常出入油罐時，會對其活動的范圍造成污染，隨處存在事故隱患。

另外，在罐內開展人工“鏟”罐底油渣作業(yè)，畢竟罐底沉積物、殘渣等都屬于含油類物質，長時間在此種環(huán)境的密閉空間內作業(yè)，一旦管理不當，則易引發(fā)安全事故。采取油漿浸泡稀釋人工清罐法，基本可以避免人工在罐內“鏟”的操作環(huán)節(jié)，僅需以趕油方式進行處理，作業(yè)簡單，進罐作業(yè)時間明顯降低，安全可控；同時作業(yè)人員頻繁攜帶油污次數(shù)降低，擴散范圍小，更有利于安全環(huán)保管理。

3 結語

對瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可以較好地解決瀝青罐清罐難度大、工作量大、作業(yè)周期長等問題，而且相應地大幅削減了清罐成本?，F(xiàn)對本次瀝青罐清罐技術優(yōu)化改進總結如下：

（1）在瀝青罐清罐過程中，采用催化油漿進行1：1 混合，并經2次循環(huán)升溫、沉降浸泡，可以達到將罐底殘渣和沉積物全部溶解的效果。

（2）對瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，能夠有效解決罐底殘渣鏟除工作量巨大的問題，清罐周期可較傳統(tǒng)人工清罐法縮短3/4以上。

（3）對瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可將罐底殘渣溶解后按比例調入燃料油中，避免大量罐底殘渣作為危險廢棄物處理的效益流失和危廢處理成本增加。

（4）對于一臺20000m3瀝青罐，采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法可比傳統(tǒng)人工清罐法節(jié)約成本174萬元。

（5）對瀝青罐采用油漿稀釋浸泡的人工清罐法，可有效地降低清罐作業(yè)的安全風險和環(huán)境影響。