楊濤（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東 濟南 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。積極響應國家發(fā)改委提出的可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經濟的理念，提高環(huán)境保護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水平，力爭實現“零排放”。為解決常壓脫苯工藝中脫苯蒸餾效率低、生產過程中能耗高、產生粗苯分離廢水等問題。將粗苯蒸餾由常壓改為負壓，負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生量。負壓脫苯技術既節(jié)能又減排，符合國家循環(huán)經濟的發(fā)展要求，具有重大而深遠的意義。

1 生產應用情況

1.1 粗苯產量及收率偏低原因分析

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

1.1.1 生產操作分析

對洗苯-脫苯工段主要工藝操作參數統(tǒng)計如表1所示。

表1 主要工藝參數統(tǒng)計表

由表1 可以看出：

（1）制冷機停運造成低溫水溫度偏高，最高達到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生不利影響。

（2）脫苯工段操作基本穩(wěn)定。富油溫度平均達到200.5 ℃。蒸苯塔頂溫度平均達到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，排渣數量相對較少，由于排渣次數受焦油油庫液位高的影響，部分時間無法進行排渣，導致洗油無法得到及時更換，循環(huán)油質量受到影響。實現新洗油的“連續(xù)置換”，有利于循環(huán)油質量保持穩(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]，這就直接導致了洗苯效率的降低。

1.1.2 循環(huán)油質量分析

循環(huán)油質量各項化驗指標基本穩(wěn)定，具體數據如表2 所示。

表2 循環(huán)油化驗指標及煤氣含苯情況統(tǒng)計表

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%，初餾點平均241.8 ℃，基本穩(wěn)定。

（4）塔前含苯31.38 g/m3，塔后含苯達到0.77 g/m3。洗苯效率達到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，呈現上升的趨勢。

1.1.3 生產措施制定

（1）隨著環(huán)境溫度的變化，余熱制冷機不定期停運，部分時間低溫水溫度出現超標現象，造成終冷后煤氣溫度偏高，不能進行有效調節(jié)，導致被迫提高貧油上塔溫度，對粗苯產量造成不利影響。針對此情況，需要及時聯系供排水車間及時開啟制冷機，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)定運行。

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

（3） 循環(huán)油質量變差是粗苯收率偏低的主要原因，通過強化排渣頻次，提高洗油置換量，避免循環(huán)油質量進一步惡化情況的發(fā)生，穩(wěn)定循環(huán)油質量，不斷提高洗苯效率，確保塔后含苯穩(wěn)定在1 g/m3以下。通過強化脫苯生產操作，保障貧油含苯指標穩(wěn)定，不斷提升脫苯系統(tǒng)生產本質化安全水平。

（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 負壓脫苯生產事故案例剖析

2.1 生產事故介紹

某日中班，脫苯崗位當班操作工在電腦監(jiān)控畫面上發(fā)現塔底循環(huán)油溫度達到250 ℃，并有緩慢上升的趨勢，立即趕往現場查看，逐個打開管式爐觀察口發(fā)現管式爐爐管部分燒紅，立即進行滅火停工處理，塔底循環(huán)油溫度升高至298 ℃后開始下降，此時已經停工。隨即該員工巡檢發(fā)現1#塔底循環(huán)油泵出口無壓力、轉速較慢，立即將1#泵停運。循環(huán)油溫度降至219 ℃后，該員工決定再次點火升溫，切換2#塔底循環(huán)油泵運行，此時2#泵壓力、電流均為正常。一段時間后發(fā)現塔底循環(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)點火升溫，僅兩個爐嘴點火，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，隨即停工進行處理。清理完畢后，再次點火將循環(huán)油溫度升高至93 ℃，發(fā)現塔底循環(huán)油泵電流未達到正常值、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部篩網，在清理完管式爐結焦爐管并確認爐管堵塞情況后，系統(tǒng)點火升溫、逐步恢復脫苯工段正常生產。

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，致使循環(huán)洗油質量惡化，導致1#蒸苯塔底循環(huán)泵負荷增加，是造成此次脫苯工段停產事故的誘因。

（2）1# 塔底循環(huán)油泵電機因循環(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，導致爐管受熱不均、局部溫度過高發(fā)生結焦現象，是造成此次事故發(fā)生的主要原因。

（3）當班操作工雖然在發(fā)現異常到滅火前后僅有幾分鐘，但是后續(xù)幾次由于判斷不準確盲目點火，導致二次結焦情況的出現，是造成此次事故發(fā)生的直接原因。

（4）由于電機的點檢手段有限，僅靠觀察和測溫，不能對電機內部繞組與線圈運行情況進行全面的判斷，無法提前預防。熱貧油泵和塔底循環(huán)油泵是脫苯工段關鍵設備，但自開工以來未設置流量計和壓力報警，導致巡檢及生產操作較滯后，不能在第一時間發(fā)現異常并切斷煤氣，是此次事故發(fā)生的另一間接原因。

2.3 整改措施

（1）需強化日常各方面點檢標準，要求脫苯崗位操作工每班詳細記錄各泵類設備及生產參數運行情況。

（2）需加強循環(huán)油質量的控制，建立排渣臺賬，各班脫苯崗位操作工嚴格執(zhí)行每天排渣制度要求。制定脫苯系統(tǒng)異常處置應急預案，加強學習，提高應急處理能力。

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

3 工藝優(yōu)化及改進

3.1 收新洗油工藝改造

為保證循環(huán)油質量以及塔后含苯穩(wěn)定在1 g/m3以下，脫苯崗位定期進行洗油排渣操作，將質量差的循環(huán)油排出，終冷洗苯工段向系統(tǒng)內補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一段、二段貧-富油換熱器與富油換熱后，再經一段貧油-中溫水、二段貧油-低溫水冷卻器降至約40 ℃進入冷貧油槽，通過貧油泵，經洗苯工段貧油-低溫水冷卻器冷卻到約29 ℃送入洗苯塔頂部進行噴灑，與焦爐煤氣逆流接觸，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行蒸苯生產操作。

從上述流程可以看出，現有工藝是將新洗油收至終冷-洗苯工段新洗油槽中，在進行排渣操作時，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，先后經過換熱器、粗苯管式爐升溫加熱進入蒸苯塔進行蒸餾造成新洗油中輕質有效組分損失，從而導致新洗油質量已經下降。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。

改變思維、突破原有的生產管理及操作方式。將新洗油收至脫苯工段，在進行排渣操作時，通過冷貧油泵將新洗油送至洗苯塔頂進行噴灑洗滌，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、蒸餾導致新洗油中輕質組分的損失，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，有助于增加粗苯產品產量及收率。

3.2 脫苯排渣工藝改造

脫苯工段設計排渣工藝為渣油由熱貧油泵出口外排。由負壓脫苯工藝可知，熱貧油泵正常送出熱貧油與富油進行換熱，降低自身溫度，提高富油溫度，排渣位置設計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，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 ℃，造成蒸苯塔各參數隨之發(fā)生波動，導致蒸餾系統(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。實現了貧-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，提高了蒸苯塔生產操作的整體穩(wěn)定性。

3.3 苯槽區(qū)域尾氣治理

采用負壓脫苯生產工藝技術，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)域現場異味較大，嚴重污染環(huán)境。但是，將負壓脫苯生產區(qū)域內槽罐尾氣經管道引入負壓煤氣系統(tǒng)，易加劇焦爐煤氣管道的腐蝕，不利于煤氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。另外，若將該部分尾氣接入負壓脫硫塔前，苯類化合物進入脫硫液中將不利于硫單質的浮選再生，不利于硫泡沫的形成，導致脫硫效率下降。

目前，苯槽區(qū)域各儲槽主要采用的是呼吸閥進行密封。當槽內壓力達到一定程度后間歇呼氣，不僅造成了現場苯味較大，增加脫苯崗位操作工身體勞動強度負荷，不符合焦化企業(yè)清潔生產的相關要求。而且，苯氣揮發(fā)會造成粗苯產品損失較大，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，結合生產經驗，決定在苯槽頂部運用氮封技術。其原理是利用氮氣補充槽內頂部空間，由于氮氣比苯氣輕，所以氮氣浮在苯氣上面。當粗苯產品進入苯槽造成槽內氣體壓力升高時，泄氮閥打開，氮氣逸出，減少苯氣損耗，避免環(huán)境污染。當槽內壓力下降時，供氮閥自動打開，氮氣隨之補充，避免粗苯與空氣接觸被氧化。

氮封裝置投運后，苯槽區(qū)域內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《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》相關要求。有效減少了粗苯產品的損耗，每年可增加經濟效益約為24.8 萬元/年。有效地提高苯槽區(qū)域本質化安全水平，保證了脫苯工段安全穩(wěn)定運行。由此可見，氮封技術在苯槽區(qū)域的應用具有良好的經濟效益與社會效益，具有一定的推廣價值。

4 結語

本文通過對負壓脫苯生產應用情況進行研究與分析、生產事故案例進行全面地剖析，針對負壓脫苯生產工藝技術中出現的問題提出一系列工藝優(yōu)化及改進的措施，從而可有效地改善循環(huán)油質量、降低塔后含苯，有利于進一步提高粗苯產品的產量及收率。對穩(wěn)定負壓脫苯生產操作，不斷提高該工藝技術的安全性、穩(wěn)定性及先進性具有較好的幫助。