張業(yè)濤 魏建軍 高美樂 沙學(xué)璞 黃曉飛

（1.大連石化；2.大連石化生產(chǎn)技術(shù)處）

大連石化公司三蒸餾裝置是國內(nèi)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(yùn)行周期不斷加長，劣質(zhì)原油在高溫高壓的作用下在裝置設(shè)備及管道內(nèi)形成大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、硫化亞鐵和硫化氫等有害物質(zhì)，沉積在容器設(shè)備和管線內(nèi)。尤其減壓系統(tǒng)采取深拔工藝后，減壓餾分油的膠質(zhì)和殘?zhí)即蠓岣?，?huì)黏附在設(shè)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(shí)換熱系統(tǒng)和減壓系統(tǒng)吹掃難度大，耗費(fèi)大量蒸汽仍吹掃不干凈。常減壓裝置管線和設(shè)備大型化以后，換熱系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的停工吹掃方法有以下問題：停工時(shí)，雖然蒸汽量充足，但由于管線、設(shè)備較大，經(jīng)常出現(xiàn)蒸汽量無法滿足吹掃要求，管線設(shè)備無法吹掃干凈，無法達(dá)到檢修條件及安全、環(huán)保要求；受檢修時(shí)間限制，無法做到對(duì)換熱系統(tǒng)中每臺(tái)換熱器均進(jìn)行高壓射流清洗，同時(shí)該清洗僅僅針對(duì)管束內(nèi)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(huì)影響整個(gè)換熱系統(tǒng)的換熱效果；系統(tǒng)吹掃不干凈，停工及檢修周期長。隨著清洗劑的出現(xiàn)，通過新型清洗劑清除石油化工設(shè)備內(nèi)的污油的清洗技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于常減壓裝置、焦化裝置、催化裝置[2-3]。

1 化學(xué)清洗情況

1.1 化學(xué)清洗技術(shù)

化學(xué)清洗技術(shù)是通過溶劑溶解、絡(luò)合、轉(zhuǎn)化及其他作用使垢物從設(shè)備表面脫離，分為浸透、分散、溶解過程。根據(jù)載體的不同，化學(xué)清洗技術(shù)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(shù)，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(shè)備系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)沖洗約24 h，并進(jìn)行新水置換，清洗污水外送至罐區(qū)時(shí)需破乳，油水分離后才能排放。水基清洗流程不需要進(jìn)行蒸汽吹掃，解決了大型裝置不易吹掃干凈問題，但廢水產(chǎn)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(shù)，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(shè)備系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)沖洗15 h左右后退入污油罐回?zé)?。油基清洗污水產(chǎn)生量少，但清洗后還需進(jìn)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(duì)這一問題，裝置結(jié)合其他煉廠停工處理經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)了水基除油清洗技術(shù)。利用現(xiàn)有流程或新配管線，將需清洗設(shè)備連接建立循環(huán)流程，升溫后通過循環(huán)熱的（100±10℃）清洗溶液對(duì)裝置的設(shè)備和管路去除油分來達(dá)到清洗目的。采用的清洗劑具有較低的表面張力、較強(qiáng)的滲透能力，通過潤濕滲透、乳化分散、沖洗剝離等階段實(shí)現(xiàn)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(huán)，清水置換，加劑鈍化裝置[4-7]。

1.2 化學(xué)清洗技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

系統(tǒng)清洗后不再進(jìn)行蒸汽吹掃，從根本上解決了傳統(tǒng)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(dòng)強(qiáng)度，縮短了停工檢修時(shí)間。實(shí)現(xiàn)密閉處理，減少了停工時(shí)大量有毒有害氣體就地排放帶來的安全隱患及對(duì)環(huán)境的污染。清洗能力遠(yuǎn)強(qiáng)于蒸汽吹掃，對(duì)設(shè)備不存在腐蝕，降低蒸汽消耗，節(jié)能效果好。通過清洗，除去系統(tǒng)中的硫化氫、鈍化硫化亞鐵，防止硫化亞鐵自燃燒壞設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煉油裝置的高效、環(huán)保、安全停工及檢修[8]。

1.3 停工化學(xué)清洗情況

自2010年開始停工工藝處理以化學(xué)清洗的方式代替蒸汽掃，停工工藝處理歷時(shí)7 d。按照預(yù)定的化學(xué)清洗方案，進(jìn)水退油達(dá)到水中烴含量小于5%后將系統(tǒng)中存水退凈。系統(tǒng)補(bǔ)水轉(zhuǎn)閉路循環(huán)，確認(rèn)系統(tǒng)無跑損后逐步升溫至（60±5）℃加注化學(xué)清洗藥劑，繼續(xù)升溫保持系統(tǒng)溫度（100±5）℃，閉路循環(huán)清洗10～12 h，與廠家共同確認(rèn)化學(xué)清洗合格，并采樣化學(xué)清洗液化驗(yàn)合格后加熱爐熄火，將系統(tǒng)內(nèi)的含油化學(xué)清洗乳化液排出，按要求化學(xué)清洗乳化液需要在短時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)內(nèi)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(xué)清洗液送至減壓塔底，最終減壓塔底化學(xué)清洗液用減壓渣油泵送至原油罐區(qū)回收；再通過臨時(shí)線將系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的含油清洗乳化液排至污水系統(tǒng)。雖然通過化學(xué)清洗可有效解決傳統(tǒng)蒸汽吹掃重質(zhì)油品很難吹掃干凈的難題，但每次停工化學(xué)清洗過程中存在以下問題：

1）2014年后為了節(jié)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(shí)停工處理，排污量大幅增加，造成廠區(qū)污水處理系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行負(fù)荷上限。裝置都因污水處理廠處理能力超上限，被公司生產(chǎn)安排暫停排液最長達(dá)36 h，由于靜置時(shí)間過長造成化學(xué)清洗液溫度降低，最低達(dá)30℃，致使系統(tǒng)設(shè)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(shè)備內(nèi)部，直接破壞清洗效果。

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

3）歷次停工化學(xué)清洗過程中，裝置只在各塔底低點(diǎn)導(dǎo)淋設(shè)采樣點(diǎn)，采樣進(jìn)行分析判斷清洗效果，對(duì)換熱器及管線內(nèi)的化學(xué)清洗效果沒有有效的監(jiān)督手段，化學(xué)清洗存在死角，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備打開后，設(shè)備內(nèi)存有大量烴類和油泥。

2 具體優(yōu)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(huán)保要求，堅(jiān)決不允許含有油的化學(xué)清洗液直接排至污水系統(tǒng)，這給停工化學(xué)清洗帶來了更大的難度。根據(jù)這一難題車間成立攻關(guān)小組，根據(jù)以往的化學(xué)清洗的經(jīng)驗(yàn)，提出優(yōu)化方案：

1）排污流程優(yōu)化。2020年5月，根據(jù)公司生產(chǎn)統(tǒng)籌安排，裝置進(jìn)行新一次的停工檢修工作，在停工準(zhǔn)備階段便聯(lián)系設(shè)計(jì)院根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流程，對(duì)停檢排污流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過現(xiàn)場(chǎng)配置臨時(shí)線，將系統(tǒng)中換熱器及機(jī)泵等設(shè)備的低點(diǎn)導(dǎo)淋聯(lián)接在一起，同時(shí)在現(xiàn)有臨時(shí)線基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)排污罐，排污罐底部與裝置現(xiàn)有的幾臺(tái)污油外送泵入口管線連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流程設(shè)備管線中化學(xué)清洗廢液的收集，并利用裝置現(xiàn)有污油流程將系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)清洗液送至原油灌區(qū)回收。一方面將停檢工藝處理期間產(chǎn)生化學(xué)清洗液去向由排至含油污水系統(tǒng)改為排至污油系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)清洗液內(nèi)存油的回收再利用，節(jié)約了成本。另一方面排液形式由原始的開放排污變?yōu)榱嗣荛]排污，避免了排污帶來的異味及其他安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。常減壓泵房機(jī)泵排污流程管道見圖1，排污臨時(shí)線并污油外送泵流程管道見圖2。

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

圖2 排污臨時(shí)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(tǒng)退油方案優(yōu)化。以往停工處理過程中退油后，系統(tǒng)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(fèi)。該次停工因配置了臨時(shí)線將各低點(diǎn)排污引至污油泵入口，所以在制定方案時(shí)增加了排油過程，先將系統(tǒng)換熱器中的存油通過臨時(shí)線用泵送至罐區(qū)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(shí)。

3）水洗效果確認(rèn)方案優(yōu)化。2020年通過與清洗廠家溝通，沿化學(xué)清洗流程高點(diǎn)增加多個(gè)采樣點(diǎn)，從前往后、從上到下，逐條確認(rèn)，確保清洗效果，避免出現(xiàn)重復(fù)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(xué)清洗結(jié)束后直接將乳化清洗液排掉，流程的一些盲腸死角會(huì)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(tǒng)內(nèi)殘留的水洗液全部沖洗干凈，不留死角。

3 技術(shù)創(chuàng)新及效果評(píng)價(jià)

3.1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1）將停檢工藝處理期間產(chǎn)生化學(xué)清洗液去向由排至含油污水系統(tǒng)改為排至污油系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)清洗液內(nèi)存油的回收再利用，節(jié)約了成本。

2）另一方面排液形式由原始的開放排污變?yōu)榱嗣荛]排污，避免了排污帶來的異味及其他安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

3）采取多點(diǎn)采樣確認(rèn)和引水沖洗方案，確?；瘜W(xué)清洗無死角，保證處理效果。

3.2 效果評(píng)價(jià)

2020年停工工藝處理期間裝置根據(jù)以往的處置經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)裝置現(xiàn)場(chǎng)排污系統(tǒng)負(fù)荷有限，排水地漏小，多點(diǎn)排放會(huì)頻繁出現(xiàn)搶量堵塞的問題，通過設(shè)置4 000余米的臨時(shí)線，并新增一個(gè)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(shí)線將系統(tǒng)內(nèi)存液送至八三原油罐區(qū)，進(jìn)一步降低了污水處理廠的收污壓力，同時(shí)提高了排污效率。

2017年停工工藝處理過程化學(xué)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(dá)到外排條件后，根據(jù)公司生產(chǎn)統(tǒng)籌共將10 868 t含有化學(xué)清洗劑的廢水排放至含油污水系統(tǒng)。

2020年停工處理化學(xué)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(shí)線及設(shè)計(jì)新增廢油槽，實(shí)現(xiàn)清洗廢液的全程密閉排放至罐區(qū)，僅有少量的化學(xué)清洗廢乳化液排放至含油污水系統(tǒng)，目測(cè)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(xué)清洗效果良好，優(yōu)于往年。換熱設(shè)備清洗效果好。清洗后達(dá)到免吹掃的要求，可以直接進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生情況良好。由于水的流動(dòng)性較好，除油除垢徹底，清洗后現(xiàn)場(chǎng)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(nèi)未出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，且無異味產(chǎn)生[9-10]。換熱設(shè)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(shè)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(jīng)濟(jì)效益分析

該次停工裝置通過配置臨時(shí)線及設(shè)計(jì)新增廢油槽，實(shí)現(xiàn)清洗廢液的全程密閉排放至罐區(qū)，僅有少量的化學(xué)清洗廢乳化液排放至含油污水系統(tǒng)，增加污油回收800多噸，此部分污油摻煉至原油回?zé)?，原油價(jià)格按2 837元/t計(jì)算，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益227萬元。

5 結(jié)論

隨著國家對(duì)環(huán)保要求的日益提重視，煉化裝置停工化學(xué)清洗難度不斷增加，為了適應(yīng)現(xiàn)有的環(huán)保要求，通過攻關(guān)提出針對(duì)性的解決方案，2020年停檢過程中裝置通過對(duì)廢化學(xué)清洗液排放流程進(jìn)行優(yōu)化，通過現(xiàn)場(chǎng)配置臨時(shí)線的方法，將清洗液全部回收，實(shí)現(xiàn)零排放的環(huán)保要求。通過退油方案、水洗效果確認(rèn)方案及水洗乳化液方案的優(yōu)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(shí)進(jìn)行清洗，避免了清洗各側(cè)線之間發(fā)生互竄，有效提高了化學(xué)清洗效果。由于臨時(shí)流程相對(duì)復(fù)雜，實(shí)際操作過程中存在互竄風(fēng)險(xiǎn)，影響化學(xué)清洗效果，因此停檢排污流程還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，這也是未來攻關(guān)的主要方向。