負(fù)壓脫苯生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用與分析

楊濤（濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

脫苯工段是焦化廠煤氣凈化車間蒸餾班組一個很重要的崗位。積極響應(yīng)國家發(fā)改委提出的可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，提高環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用水平、節(jié)能降耗，最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用技術(shù)水平，力爭實(shí)現(xiàn)“零排放”。為解決常壓脫苯工藝中脫苯蒸餾效率低、生產(chǎn)過程中能耗高、產(chǎn)生粗苯分離廢水等問題。將粗苯蒸餾由常壓改為負(fù)壓，負(fù)壓操作提高了組分間的相對揮發(fā)度，具有較好的節(jié)能減排效果，可大幅度減少過熱蒸汽的消耗量，降低能動成本，同時減少了粗苯分離水等焦化廢水的產(chǎn)生量。負(fù)壓脫苯技術(shù)既節(jié)能又減排，符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

1 生產(chǎn)應(yīng)用情況

1.1 粗苯產(chǎn)量及收率偏低原因分析

某月，焦?fàn)t煤氣發(fā)生量平均約為3.8 萬m3/h。粗苯產(chǎn)量平均約為30.93 噸/天，粗苯實(shí)際收率由1.24%下降至1.20%，粗苯產(chǎn)量及收率較前期均有所降低。針對粗苯產(chǎn)量及收率降低的情況進(jìn)行如下分析。

1.1.1 生產(chǎn)操作分析

對洗苯-脫苯工段主要工藝操作參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 主要工藝參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由表1 可以看出：

（1）制冷機(jī)停運(yùn)造成低溫水溫度偏高，最高達(dá)到19.6 ℃，壓力約為0.5 MPa。受低溫水溫度偏高的影響，造成部分時間終冷后煤氣溫度升高，最高達(dá)到28 ℃左右。為防止煤氣與貧油發(fā)生反相，造成“富油帶水”事故的發(fā)生，貧油溫度被迫提高至32 ℃左右。貧油溫度偏高對洗苯效率產(chǎn)生不利影響。

（2）脫苯工段操作基本穩(wěn)定。富油溫度平均達(dá)到200.5 ℃。蒸苯塔頂溫度平均達(dá)到61.8 ℃，塔頂吸力維持在-51.5 kPa。

（3）脫苯工段平均每天排渣2.9 噸左右，排渣數(shù)量相對較少，由于排渣次數(shù)受焦油油庫液位高的影響，部分時間無法進(jìn)行排渣，導(dǎo)致洗油無法得到及時更換，循環(huán)油質(zhì)量受到影響。實(shí)現(xiàn)新洗油的“連續(xù)置換”，有利于循環(huán)油質(zhì)量保持穩(wěn)定。

（4）粗苯二段貧油冷卻器受水量不足的影響，貧油冷卻器后溫度偏高達(dá)到43 ℃左右。貧油上塔溫度受環(huán)境及低溫水溫度偏高的影響，造成其偏高不下，部分時間超過34 ℃，吸收溫度高于30 ℃以后，洗苯吸收推動力將顯著下降[3-4]，這就直接導(dǎo)致了洗苯效率的降低。

1.1.2 循環(huán)油質(zhì)量分析

循環(huán)油質(zhì)量各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)基本穩(wěn)定，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 循環(huán)油化驗(yàn)指標(biāo)及煤氣含苯情況統(tǒng)計(jì)表

由表2 可以看出：

（1）貧油300 ℃前餾出量平均85.8%，相對偏低。含萘13.65%，相對偏高。

（2）貧油含苯180 ℃前餾出量平均0.4%，蒸餾相對穩(wěn)定。富油含苯180 ℃前餾出量平均1.2%，相對偏低。

（3）貧油水分0.1%，初餾點(diǎn)平均241.8 ℃，基本穩(wěn)定。

（4）塔前含苯31.38 g/m3，塔后含苯達(dá)到0.77 g/m3。洗苯效率達(dá)到97.5%，洗苯效率良好。但塔后含苯相對于上月份平均0.62 g/m3，呈現(xiàn)上升的趨勢。

1.1.3 生產(chǎn)措施制定

（1）隨著環(huán)境溫度的變化，余熱制冷機(jī)不定期停運(yùn)，部分時間低溫水溫度出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，造成終冷后煤氣溫度偏高，不能進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，導(dǎo)致被迫提高貧油上塔溫度，對粗苯產(chǎn)量造成不利影響。針對此情況，需要及時聯(lián)系供排水車間及時開啟制冷機(jī)，保障中、低溫水水量、溫度以及壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保終冷-洗苯工段的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）洗苯塔前、塔后煤氣含苯化驗(yàn)頻次相對較少，需要協(xié)調(diào)化驗(yàn)車間增加化驗(yàn)頻次，確保車間第一時間掌握塔后含苯情況，可及時進(jìn)行洗苯工段生產(chǎn)操作的調(diào)整。

（3） 循環(huán)油質(zhì)量變差是粗苯收率偏低的主要原因，通過強(qiáng)化排渣頻次，提高洗油置換量，避免循環(huán)油質(zhì)量進(jìn)一步惡化情況的發(fā)生，穩(wěn)定循環(huán)油質(zhì)量，不斷提高洗苯效率，確保塔后含苯穩(wěn)定在1 g/m3以下。通過強(qiáng)化脫苯生產(chǎn)操作，保障貧油含苯指標(biāo)穩(wěn)定，不斷提升脫苯系統(tǒng)生產(chǎn)本質(zhì)化安全水平。

（4）洗苯、脫苯工段貧油冷卻器換熱效率不佳，需對洗苯1#、2#貧油冷卻器，脫苯低溫段1#冷卻器、中溫段2#、3#、4#貧油冷卻器進(jìn)行清洗，提高換熱效率，為貧油上塔溫度維持在30 ℃以下提供重要保障。

2 負(fù)壓脫苯生產(chǎn)事故案例剖析

2.1 生產(chǎn)事故介紹

某日中班，脫苯崗位當(dāng)班操作工在電腦監(jiān)控畫面上發(fā)現(xiàn)塔底循環(huán)油溫度達(dá)到250 ℃，并有緩慢上升的趨勢，立即趕往現(xiàn)場查看，逐個打開管式爐觀察口發(fā)現(xiàn)管式爐爐管部分燒紅，立即進(jìn)行滅火停工處理，塔底循環(huán)油溫度升高至298 ℃后開始下降，此時已經(jīng)停工。隨即該員工巡檢發(fā)現(xiàn)1#塔底循環(huán)油泵出口無壓力、轉(zhuǎn)速較慢，立即將1#泵停運(yùn)。循環(huán)油溫度降至219 ℃后，該員工決定再次點(diǎn)火升溫，切換2#塔底循環(huán)油泵運(yùn)行，此時2#泵壓力、電流均為正常。一段時間后發(fā)現(xiàn)塔底循環(huán)油溫度升高至460 ℃，此時系統(tǒng)再次滅火。待循環(huán)油溫降至214 ℃后，繼續(xù)點(diǎn)火升溫，僅兩個爐嘴點(diǎn)火，期間1#、2#熱貧油泵輪流切換，蒸苯塔底液位一直上漲，初步判斷1#、2#熱貧油泵閥門入口處堵塞。如圖1 所示。

圖1 脫苯系統(tǒng)結(jié)焦情況

次日，在清理完熱貧油泵入口并打開蒸苯塔人孔檢查塔盤情況后，系統(tǒng)再次點(diǎn)火升溫，循環(huán)油溫度升高至105 ℃后，熱貧油泵依然不上量，隨即停工進(jìn)行處理。清理完畢后，再次點(diǎn)火將循環(huán)油溫度升高至93 ℃，發(fā)現(xiàn)塔底循環(huán)油泵電流未達(dá)到正常值、熱貧油泵仍不上量后再次滅火停工。通過增加熱貧油泵過濾器以及內(nèi)部篩網(wǎng)，在清理完管式爐結(jié)焦?fàn)t管并確認(rèn)爐管堵塞情況后，系統(tǒng)點(diǎn)火升溫、逐步恢復(fù)脫苯工段正常生產(chǎn)。

2.2 事故原因分析

（1） 車間制定的循環(huán)洗油定期排渣制度因忙于其他工作、顧此失彼，管理不到位，沒有得到有效的落實(shí)，致使循環(huán)洗油質(zhì)量惡化，導(dǎo)致1#蒸苯塔底循環(huán)泵負(fù)荷增加，是造成此次脫苯工段停產(chǎn)事故的誘因。

（2）1# 塔底循環(huán)油泵電機(jī)因循環(huán)油系統(tǒng)阻力增加，造成繼電器燒損，在管式爐煤氣量不變的情況下，導(dǎo)致爐管受熱不均、局部溫度過高發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，是造成此次事故發(fā)生的主要原因。

（3）當(dāng)班操作工雖然在發(fā)現(xiàn)異常到滅火前后僅有幾分鐘，但是后續(xù)幾次由于判斷不準(zhǔn)確盲目點(diǎn)火，導(dǎo)致二次結(jié)焦情況的出現(xiàn)，是造成此次事故發(fā)生的直接原因。

（4）由于電機(jī)的點(diǎn)檢手段有限，僅靠觀察和測溫，不能對電機(jī)內(nèi)部繞組與線圈運(yùn)行情況進(jìn)行全面的判斷，無法提前預(yù)防。熱貧油泵和塔底循環(huán)油泵是脫苯工段關(guān)鍵設(shè)備，但自開工以來未設(shè)置流量計(jì)和壓力報(bào)警，導(dǎo)致巡檢及生產(chǎn)操作較滯后，不能在第一時間發(fā)現(xiàn)異常并切斷煤氣，是此次事故發(fā)生的另一間接原因。

2.3 整改措施

（1）需強(qiáng)化日常各方面點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，要求脫苯崗位操作工每班詳細(xì)記錄各泵類設(shè)備及生產(chǎn)參數(shù)運(yùn)行情況。

（2）需加強(qiáng)循環(huán)油質(zhì)量的控制，建立排渣臺賬，各班脫苯崗位操作工嚴(yán)格執(zhí)行每天排渣制度要求。制定脫苯系統(tǒng)異常處置應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高應(yīng)急處理能力。

（3）利用每周安全學(xué)習(xí)的時間，組織車間全體職工學(xué)習(xí)此次事故案例，舉一反三、查找自身問題，強(qiáng)化各生產(chǎn)工段精細(xì)化操作水平，不斷提高工藝紀(jì)律、勞動紀(jì)律及操作紀(jì)律等三大紀(jì)律的執(zhí)行力及遵守意識。

3 工藝優(yōu)化及改進(jìn)

3.1 收新洗油工藝改造

為保證循環(huán)油質(zhì)量以及塔后含苯穩(wěn)定在1 g/m3以下，脫苯崗位定期進(jìn)行洗油排渣操作，將質(zhì)量差的循環(huán)油排出，終冷洗苯工段向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)洗油主要通過富油泵入口壓入。從蒸苯塔底出來的熱貧油經(jīng)一段、二段貧-富油換熱器與富油換熱后，再經(jīng)一段貧油-中溫水、二段貧油-低溫水冷卻器降至約40 ℃進(jìn)入冷貧油槽，通過貧油泵，經(jīng)洗苯工段貧油-低溫水冷卻器冷卻到約29 ℃送入洗苯塔頂部進(jìn)行噴灑，與焦?fàn)t煤氣逆流接觸，吸收煤氣中的苯族烴。洗滌吸收苯族烴的富油通過富油泵送至脫苯工段進(jìn)行蒸苯生產(chǎn)操作。

從上述流程可以看出，現(xiàn)有工藝是將新洗油收至終冷-洗苯工段新洗油槽中，在進(jìn)行排渣操作時，打開新洗油槽出口閥門，將洗油壓至洗苯塔底，以此來穩(wěn)定塔底液位，然后通過富油泵將新洗油和循環(huán)油送至脫苯工段進(jìn)行蒸苯操作。這種方式會造成兩個弊端：一是新洗油與循環(huán)油混合后，先后經(jīng)過換熱器、粗苯管式爐升溫加熱進(jìn)入蒸苯塔進(jìn)行蒸餾造成新洗油中輕質(zhì)有效組分損失，從而導(dǎo)致新洗油質(zhì)量已經(jīng)下降。二是在壓新洗油操作過快時，容易造成富油汽化影響脫苯工段穩(wěn)定生產(chǎn)。

改變思維、突破原有的生產(chǎn)管理及操作方式。將新洗油收至脫苯工段，在進(jìn)行排渣操作時，通過冷貧油泵將新洗油送至洗苯塔頂進(jìn)行噴灑洗滌，優(yōu)化了工藝操作，使洗苯塔液位保持穩(wěn)定，并且減少因加熱、蒸餾導(dǎo)致新洗油中輕質(zhì)組分的損失，可以更好的發(fā)揮新洗油的作用。在塔后含苯穩(wěn)定≤1 g/m3的條件下，可進(jìn)一步降低塔后含苯，更好的提高了洗苯效率，有助于增加粗苯產(chǎn)品產(chǎn)量及收率。

3.2 脫苯排渣工藝改造

脫苯工段設(shè)計(jì)排渣工藝為渣油由熱貧油泵出口外排。由負(fù)壓脫苯工藝可知，熱貧油泵正常送出熱貧油與富油進(jìn)行換熱，降低自身溫度，提高富油溫度，排渣位置設(shè)計(jì)在熱貧油與富油換熱器之前，即在排渣時，與富油換熱的熱貧油量將減少，并且排出蒸苯塔底熱貧油，一方面造成熱量浪費(fèi)，另一方面由于塔底液位降低較快，造成塔底壓力波動，從而影響蒸餾效果。渣油由熱貧油泵外排，熱貧油泵流量不變，但在排渣操作時與富油換熱的貧油量相對減少了，使得經(jīng)換熱后入管式爐的富油溫度降低3～5 ℃，蒸苯塔底循環(huán)油溫度也隨之降低2～3 ℃，造成蒸苯塔各參數(shù)隨之發(fā)生波動，導(dǎo)致蒸餾系統(tǒng)不穩(wěn)定，被迫增加管式爐煤氣燃燒用量，造成管式爐煤氣消耗成本增大。

鑒于上述情況，將循環(huán)油排渣改至冷貧油泵出口，可以保證與富油換熱的熱貧油量始終保持不變，使蒸餾系統(tǒng)始終處于熱量平衡的狀態(tài)，有利于蒸餾效率的提升以及管式爐煤氣消耗量的降低。實(shí)現(xiàn)了貧-富油穩(wěn)定換熱，蒸苯塔底液位保持穩(wěn)定，確保了塔底壓力正常，提高了蒸苯塔生產(chǎn)操作的整體穩(wěn)定性。

3.3 苯槽區(qū)域尾氣治理

采用負(fù)壓脫苯生產(chǎn)工藝技術(shù)，可有效避免常壓蒸餾過程中輕苯回流罐苯蒸氣直接排至大氣中造成脫苯區(qū)域現(xiàn)場異味較大，嚴(yán)重污染環(huán)境。但是，將負(fù)壓脫苯生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)槽罐尾氣經(jīng)管道引入負(fù)壓煤氣系統(tǒng)，易加劇焦?fàn)t煤氣管道的腐蝕，不利于煤氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，若將該部分尾氣接入負(fù)壓脫硫塔前，苯類化合物進(jìn)入脫硫液中將不利于硫單質(zhì)的浮選再生，不利于硫泡沫的形成，導(dǎo)致脫硫效率下降。

目前，苯槽區(qū)域各儲槽主要采用的是呼吸閥進(jìn)行密封。當(dāng)槽內(nèi)壓力達(dá)到一定程度后間歇呼氣，不僅造成了現(xiàn)場苯味較大，增加脫苯崗位操作工身體勞動強(qiáng)度負(fù)荷，不符合焦化企業(yè)清潔生產(chǎn)的相關(guān)要求。而且，苯氣揮發(fā)會造成粗苯產(chǎn)品損失較大，同時存在著極大的安全隱患。為有效地解決上述尾氣治理問題，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，決定在苯槽頂部運(yùn)用氮封技術(shù)。其原理是利用氮?dú)庋a(bǔ)充槽內(nèi)頂部空間，由于氮?dú)獗缺綒廨p，所以氮?dú)飧≡诒綒馍厦?。?dāng)粗苯產(chǎn)品進(jìn)入苯槽造成槽內(nèi)氣體壓力升高時，泄氮閥打開，氮?dú)庖莩?，減少苯氣損耗，避免環(huán)境污染。當(dāng)槽內(nèi)壓力下降時，供氮閥自動打開，氮?dú)怆S之補(bǔ)充，避免粗苯與空氣接觸被氧化。

氮封裝置投運(yùn)后，苯槽區(qū)域內(nèi)大氣中粗苯的含量測定值接近0，苯槽區(qū)域無異味，滿足GB 16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求。有效減少了粗苯產(chǎn)品的損耗，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益約為24.8 萬元/年。有效地提高苯槽區(qū)域本質(zhì)化安全水平，保證了脫苯工段安全穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，氮封技術(shù)在苯槽區(qū)域的應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，具有一定的推廣價(jià)值。

4 結(jié)語

本文通過對負(fù)壓脫苯生產(chǎn)應(yīng)用情況進(jìn)行研究與分析、生產(chǎn)事故案例進(jìn)行全面地剖析，針對負(fù)壓脫苯生產(chǎn)工藝技術(shù)中出現(xiàn)的問題提出一系列工藝優(yōu)化及改進(jìn)的措施，從而可有效地改善循環(huán)油質(zhì)量、降低塔后含苯，有利于進(jìn)一步提高粗苯產(chǎn)品的產(chǎn)量及收率。對穩(wěn)定負(fù)壓脫苯生產(chǎn)操作，不斷提高該工藝技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性及先進(jìn)性具有較好的幫助。