煉廠綠色停工條件下的污染物排放控制探討

曹孫輝 龔朝兵 魏然波

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516082)

國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展動態(tài)

煉廠綠色停工條件下的污染物排放控制探討

曹孫輝 龔朝兵 魏然波

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516082)

通過完善密閉吹掃和密閉排放流程、落實密閉吹掃廢氣、廢水、廢油的去向和排放條件、保證密閉吹掃油氣的冷卻能力和密閉吹掃廢水、廢油的外送能力、借鑒泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)(LDAR)創(chuàng)新排放油氣分析方法，采用大量簡易分析儀并加大分析頻次；增加柴油循環(huán)清洗；高硫部位實施除臭鈍化等措施，成功實現(xiàn)了停工過程的密閉吹掃，顯著降低了油氣的產(chǎn)生，實現(xiàn)了裝置的綠色環(huán)保停工。污水分質(zhì)分流處理，最大限度減少外委處理量，產(chǎn)生的各種類型污水在酸性水汽提裝置和污水處理場得到及時處理。加氫裝置采取氮氣工況下的循環(huán)降溫方式，優(yōu)化氫氣使用，蒸汽錯峰吹掃，火炬氣全面回收(排放時間控制在8 h以內(nèi))，公用介質(zhì)如蒸汽、氮氣和天然氣消耗得到較大幅度下降。綠色停工取得了較好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。

綠色停工 密閉吹掃 污染物排放

煉廠裝置停工吹掃過程中往往會大量排放廢氣、廢水和污油，造成現(xiàn)場氣味較大，油污較多，不能滿足日益嚴格的環(huán)保要求。中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)原油加工規(guī)模為12 Mt/a，設(shè)計加工高酸低硫重質(zhì)原油，17套生產(chǎn)裝置中主體裝置如常減壓、蠟油加氫裂化、煤柴油加氫裂化、催化重整、延遲焦化、芳烴聯(lián)合等均達到世界級規(guī)模，隨著裝置的大型化，停工吹掃難度進一步加大。在停工過程中實現(xiàn)密閉吹掃和密閉排放，實現(xiàn)環(huán)保停工有非常重要的現(xiàn)實意義[1-4]?；葜菔?014年停工檢修中，以“氣不上天、油不落地、綠色高效”為原則，采取系統(tǒng)性的管控措施，做到了密閉吹掃和密閉排放、污水分質(zhì)處置，取得了良好的效果和較好的經(jīng)濟效益。

1 停工前的準備

各生產(chǎn)單元確保地下罐、事故罐(或池)、儲罐有足夠的空間。提前安排降低酸性水汽提、污水處理場的罐存，環(huán)保裝置堅持“后停先開”的原則。

停工前原油庫存降至最低位(250 kt以內(nèi))，減少資金占用，停工前高凝點中輕質(zhì)原油加工完畢。除開工物料外，中間物料及半成品庫存控制在25%左右；成品庫存控制在20%左右。

制定詳細的廢水分質(zhì)分流分儲公司級統(tǒng)籌方案，充分利用酸性水汽提裝置處理高濃度含硫含氨污水，嚴格控制污水處理場進水指標，降低污水外委處理費。

做好裝置停工網(wǎng)絡(luò)圖，主體裝置錯峰吹掃，減少搶量。

以耐壓塔、罐為吹掃中心，完善密閉吹掃的流程，實現(xiàn)密閉吹掃和蒸塔蒸罐。排放量或排放溫度不能滿足全廠儲運系統(tǒng)的限制條件時，應(yīng)制訂相應(yīng)的應(yīng)對措施。

停工過程中堅持“氣不上天、油不落地、全面回收”的原則，火炬總放空時間控制在8 h以內(nèi)，實現(xiàn)安全環(huán)保有效管控目標。

2 密閉吹掃

2.1密閉吹掃的流程準備

由于公司輕污油罐、低溫重污油罐和高溫重污油罐未設(shè)置油氣回收設(shè)施或脫臭設(shè)施，油品介質(zhì)管線直接向污油罐區(qū)吹掃會產(chǎn)生大量油氣，可通過改動流程(借用或新增流程)和雙向吹掃的辦法實現(xiàn)密閉吹掃和蒸罐。液化氣和汽油等組分閃點較低，直接吹掃會產(chǎn)生靜電，先用新鮮水將油頂出裝置后關(guān)閉出裝置閥，再從界區(qū)給汽改為內(nèi)部吹掃。柴油與重油向油品罐區(qū)退油并粗掃出裝置(出裝置處發(fā)熱或罐區(qū)見汽)后即關(guān)閉出裝置閥，再從界區(qū)給汽改為內(nèi)部吹掃，吹掃可考慮接力吹掃、串聯(lián)吹掃等各種方法。以耐壓的塔、罐作為吹掃容器，利用頂部的水冷、空冷或借用其他冷卻器進行冷卻，不凝氣進入火炬，冷凝液根據(jù)油含量、氨氮和硫化物濃度送污油罐、污水汽提裝置或送污水處理場，但原先為單一流程，需要進行改造。污水污油外送流程改造典型流程見圖1(圖中虛線標注管線及閥組為新增部分)。

圖1 污水污油外送系統(tǒng)改造流程示意

2.2密閉吹掃的排放標準與采樣分析

密閉吹掃的管線排放標準為：硫化氫質(zhì)量分數(shù)≤10 mg/m3，烴體積分數(shù)≤0.5%，總揮發(fā)性有機物(TVOCs)質(zhì)量分數(shù)≤220 mg/m3，異味較小或無異味則認為吹掃合格；對于芳烴裝置介質(zhì)吹掃，除上述要求外，增加苯質(zhì)量分數(shù)≤10 mg/m3，甲苯質(zhì)量分數(shù)≤40 mg/m3以及二甲苯質(zhì)量分數(shù)≤70 mg/m3的分析指標。臨氫管線置換標準為：氫+烴體積分數(shù)不超過0.5%、硫化氫質(zhì)量分數(shù)≤10 mg/m3，TVOCs質(zhì)量分數(shù)≤220 mg/m3時認為吹掃合格。

吹掃合格的判斷分為兩階段：(1)吹掃一定時間后，可稍微打開放空或排凝閥，如有明顯氣味，則繼續(xù)吹掃；(2)如果無氣味，用便攜式分析儀在放空位置周圍測量，如分析合格即可不再給蒸汽，如不合格需繼續(xù)蒸汽吹掃直至合格為止。

國內(nèi)煉廠檢修時缺少對蒸汽吹掃廢氣進行檢測的方法和控制標準。經(jīng)過借鑒，嘗試引入泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)(LDAR)快速檢測，考慮到蒸汽對火焰例子(FID)法的影響，在原方法上做了適當?shù)母倪M，形成惠州石化檢修蒸汽吹掃廢氣檢測規(guī)程，經(jīng)實踐檢驗效果較好。

2.3密閉吹掃的典型案例

3.6 Mt/a煤柴油加氫裂化裝置以常減壓直餾煤柴油和部分催化柴油(催化柴油質(zhì)量分數(shù)≤10%)為原料，主要生產(chǎn)重石腦油、航煤和柴油。對于該裝置的密閉吹掃，其產(chǎn)品線的吹掃具備流程長，管線垂直跨度大；界區(qū)排放點多，且沒有現(xiàn)成的密閉排放點；污油罐與污水罐體積小，且屬于常壓設(shè)備，引入蒸汽存在風(fēng)險等難點。

經(jīng)過停工吹掃討論對接，裝置技術(shù)人員決定將裝置設(shè)計壓力最高的塔脫硫化氫塔(C-201)作為管線吹掃匯總點，航煤、輕重石腦油等產(chǎn)品線從吹掃點和界區(qū)給汽，掃至不合格線，再通過柴油不合格線和柴油短循環(huán)線吹掃至C201。以脫硫化氫塔作為吹掃塔的好處是：(1)C201設(shè)計壓力高(1.48 MPa)，直徑大(4 m)，能承受大量蒸汽的吹掃，塔頂有空冷，具備良好的冷卻條件；(2)界區(qū)排放點作為蒸汽引入點，增加了蒸汽吹掃量，更能保證吹掃效果；(3)實現(xiàn)了密閉吹掃和密閉排放，減少了脫硫化氫塔蒸塔時間。裝置吹掃流程示意見圖2。

圖2 煤柴油加氫裂化裝置吹掃流程示意

3 異味控制

3.1高含硫部位脫臭鈍化

對高含硫部位實行鈍化除臭以減少臭氣排放。為防止高硫化氫塔/罐檢修時發(fā)生FeS自燃，對全廠20多個高硫化氫部位進行鈍化清洗，除氣柜外，其余設(shè)備鈍化清洗時間均控制在12 h以內(nèi)。根據(jù)裝置密閉吹掃的情況，對鈍化清洗部位進行了優(yōu)化，在2014年檢修時取消了催化分餾塔、焦化分餾塔、硫磺回收急冷塔和3個干氣脫硫塔的鈍化清洗，常減壓裝置停工時取消了油溶性清洗劑的加入，采用催化柴油循環(huán)清洗技術(shù)進行處理。從清洗結(jié)果來看，打開人孔，檢查塔內(nèi)未出現(xiàn)FeS自燃現(xiàn)象；原來附著在器壁和填料表面的垢物通過清洗液的分解、滲透、剝離作用已基本剝落，塔盤和填料表面光潔，說明鈍化和清洗效果良好。

3.2柴油清洗技術(shù)

對于重油系統(tǒng)采用化學(xué)清洗技術(shù)，可以縮短停工吹掃的時間，減少停工吹掃時個人的勞動強度，降低吹掃蒸汽用量，縮短了停工周期[5]?；葜菔?014年停工時對常減壓、催化裂化、延遲焦化裝置以及蠟油加氫裂化裝置重油系統(tǒng)進行了柴油清洗。

2014年常減壓裝置停工首次引進直餾柴油對減二線、減三線系統(tǒng)進行置換清洗，總置換量為500 t左右，置換效果比較明顯。在停工前提前將減一線改入減二線，減二線、減三線收直餾柴油進行補充循環(huán)，通過溢流進入減四線罐，這樣可以將整個減壓系統(tǒng)用柴油置換，降低吹掃難度。

為了降低常減壓裝置吹掃難度，在裝置停收原油后開始引入催化柴油對裝置進行柴油置換。柴油置換過程電脫鹽走副線，置換過程注意塔底泵需定時切換，確保不留置換死角。渣油外甩至重污油4 h后采樣，渣油密度不再降低后，裝置改閉路循環(huán)，停止柴油引入。清洗過程保證進入重污油溫度≤100 ℃，但不能太低，保證循環(huán)清洗效果，由加熱爐火嘴控制循環(huán)溫度。清洗過程：收催化柴油2 kt，循環(huán)時間26 h。

3.3其他控制措施

安排酸性水汽提裝置、硫磺回收裝置、污水處理場等環(huán)保設(shè)施“后停先開”，保證各裝置吹掃過程中的污水和硫化氫得到全部處理。

停工前期增設(shè)密閉吹掃措施，分別采取借用或增加流程等手段，實現(xiàn)了所有應(yīng)密閉吹掃的裝置全部密閉吹掃。對所有排凝點增設(shè)軟管和污油回收桶回收污油。當分析指標合格后，改為對大氣排放，同時控制吹掃蒸汽量，減少進入大氣的氣體總量。

控制酸性氣放火炬量，硫磺回收裝置制硫爐在低負荷(10%～30%)時采用瓦斯伴燒技術(shù)，防止硫化氫燃燒不完全；硫磺回收裝置負荷低于10%時，做好酸性氣在尾氣焚燒爐的燃燒或火炬瓦斯伴燒[6]。

4 污水分質(zhì)分儲分煉

做好停工期間高濃度污水的分質(zhì)分流工作，防止大量含油、溶劑、堿以及高濃度有機物的廢水對污水處理場的影響，確保污水處理設(shè)施的正常運行，是煉廠停工環(huán)保工作的關(guān)鍵點。根據(jù)2011年檢修時的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和2014年的停工統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)圖，對各裝置污染物的排放量、濃度、類型、排放時段、排放去向等基本狀況預(yù)估，并經(jīng)多次對接討論，確定排污統(tǒng)籌方案，最終做到限量、限流、監(jiān)控排放。

4.1污水的分質(zhì)處置

塔器含油污水、地下含油污水罐的含油污水和洗塔水以含油量作為判斷依據(jù)；含油體積分數(shù)不超過1%，進污油系統(tǒng)，超過1%則進污水處理場。芳烴裝置含苯廢水排放前應(yīng)作預(yù)處理(旋分、吸附)，含苯系物質(zhì)量分數(shù)≤300 mg/L，排入污水處理場；含苯系物質(zhì)量分數(shù)>300 mg/L，外委處理。

芳烴抽提塔化學(xué)清洗水經(jīng)分析如果化學(xué)需氧量(COD)低于15 g/L，去污水處理場事故罐；高于15 g/L，外委處理。硫磺回收裝置、脫硫聯(lián)合裝置和酸性水汽提裝置的鈍化水去酸性水汽提裝置的事故罐。其他裝置鈍化廢水經(jīng)分析如氨氮質(zhì)量濃度<150 mg/L、硫化物質(zhì)量濃度<60 mg/L，則去污水處理場，如果超標則去酸性水汽提裝置事故罐(T301)。

為了避免常減壓、催化、焦化裝置停工吹掃相互影響及方便人力調(diào)度，安排催化系列裝置比常減壓裝置提前10 d停工，煤柴油加氫裂化裝置和蠟油加氫裂化裝置錯開吹掃。裝置實際數(shù)據(jù)顯示，由于芳烴裝置鈍化廢液COD達180 g/L以上，污水處理場無法處理，故選擇外委處理；脫硫聯(lián)合裝置液化氣脫硫塔的鈍化水由于色度高(>800)、硫磺回收裝置吸收塔再生塔鈍化水的硫化物和氨氮濃度高，此兩股鈍化廢液排放至酸性水汽提事故罐，其余裝置的鈍化廢液均排放至含油污水系統(tǒng)。

4.2污水的排放統(tǒng)籌效果

2014年停工大檢修期間產(chǎn)生污水55.695 kt，同比2011年減少43.9%，其中鈍化清洗水的增加主要是因為氣柜的鈍化，其他種類污水均下降。3.975 kt含硫污水、含酚污水和高硫、高氨鈍化清洗水由酸性水汽提裝置摻煉處理；51.625 kt含油污水根據(jù)水質(zhì)分時段輸送污水處理場，實現(xiàn)了高、低濃度污水自行處理。

5 物料優(yōu)化

綠色停工不只是指停工的環(huán)保，也包含公用工程介質(zhì)的節(jié)約使用、少產(chǎn)污油及減少火炬排放等。

5.1停工公用介質(zhì)使用的優(yōu)化

裝置的錯峰吹掃統(tǒng)籌便于人力的調(diào)配，同時也具有以下優(yōu)點：(1)排放的氫氣、瓦斯、不凝氣控制在氣柜接收的范圍內(nèi)，減少火炬直排；(2)蒸汽用量控制在鍋爐產(chǎn)汽負荷內(nèi)，防止裝置搶汽吹掃；(3)污水的排放量得到控制，防止出現(xiàn)憋量。

加氫裝置本次停工時汽提氫氣使用中海殼牌(CSPC)所產(chǎn)的氫氣，以避免開制氫裝置由于用量少產(chǎn)生大量放空的問題。催化裂化裝置、延遲焦化裝置等實現(xiàn)停開工不放火炬[7]。裝置密閉吹掃雖然增加了蒸汽用量，但由于采用可靠的分析手段、增加分析頻次，集中往耐壓塔罐吹掃的模式降低了蒸塔的時間。制氫裝置、加氫裝置反應(yīng)器降溫也首次采用了氮氣工況下的循環(huán)降溫方式(如蠟油加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機轉(zhuǎn)速可控制在3 500～4 500 r/min)，而不再采用常規(guī)的充壓-泄壓的方式來給反應(yīng)器降溫。循環(huán)降溫不僅能有效降低反應(yīng)器溫度，大大縮短氮氣置換降溫時間，同時可有效減少氮氣用量。煤柴油加氫裂化裝置與汽柴油加氫精制裝置反應(yīng)器增加專用氮氣置換管線；高壓系統(tǒng)置換采用小量多次的置換原則，系統(tǒng)置換效果比較明顯。

5.2公用介質(zhì)的消耗

與2011年全廠換劑小修相比，2014年停工減少蒸汽用量13 kt；減少氮氣消耗2.099×105m3；天然氣消耗降低2 kt，較2011年下降41.27%；燃料油消耗降低36.46 t；停工期間產(chǎn)生的污油及含油污水，較2011年分別減少23.79%和43.9%，共計節(jié)約成本1 229.64萬元。

6 結(jié)語

實現(xiàn)煉廠綠色環(huán)保停工，是使企業(yè)與社會、環(huán)境和諧發(fā)展，打造低耗高效、清潔環(huán)保的“城市型煉廠”的要求。系統(tǒng)研究各物料和管線的退油吹掃步驟與流程，通過借用或新增工藝流程，達到密閉處理、減少排放的綠色停工要求。通過優(yōu)化產(chǎn)氫、耗氫裝置停工順序，減少氫氣放空損失；統(tǒng)籌主要裝置的錯峰吹掃，強化數(shù)據(jù)分析；污水分質(zhì)分流，火炬氣全面回收等措施，停工過程的公用介質(zhì)消耗得到較好控制，綠色停工理念使煉廠的環(huán)保和效益狀況同時提高。

[1] 蔡馳,胡正海,鐘湘生,等.常減壓裝置停工過程實現(xiàn)密閉吹掃的措施與效果[J].煉油技術(shù)與工程,2013,43(3):6-9.

[2] 胡斌.煉油裝置停工檢修密閉吹掃的實踐[J].煉油技術(shù)與工程,2013,43(8):22-25.

[3] 劉永斌.煉化企業(yè)停工大檢修污水處理實踐[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2012,28(2):41-44.

[4] 王清.蒸餾裝置停工過程VOC濃度監(jiān)測及排放規(guī)律[J].安全、健康和環(huán)境,2012,12(1):31-34,37.

[5] 何軍,馬新文,張四清,等.化學(xué)清洗技術(shù)在10.0 Mt/a常減壓裝置中的應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2014,44(9):17-19.

[6] 李菲,何保正,耿繼常,等.硫磺回收裝置低負荷運行存在問題及解決方法[J].現(xiàn)代化工,2013,33(2):83-85.

[7] 白云波,董峰.催化裂化裝置開工與停工不放火炬操作[J].煉油技術(shù)與工程,2015,45(9):24-27.

DiscussiononPollutantEmissionControlundertheConditionsofGreenShutdownatRefinery

Cao Sunhui,Gong Chaobing,Wei Ranbo

(CNOOCHuizhouPetrochemicalCompanyLimited,Huizhou,Guangdong516082)

The closed purge was successfully implemented through comprehensive measures: improvement of closed purge and closed drain process,good determination of discharge conditions of waste gas,waste water and waste oil in purge operation,revamping of process and equipment to ensure the cooling capacity of purge vent gas and the discharge capacity of waste water and waste oil produced in closed purge,innovative application of analytical method of purge vent gas referring LDAR fast detection method,adopting generous simple analyzer and adding analysis frequency ,utilization of diesel circulation cleaning for heavy oil section,and application of passivation and deodorization treatment in high-sulfur section,etc.Closed purge and closed drain method significantly reduced the disposal quantity of vent gas,green shutdown of the process units at refinery was obtained.Various kinds of wastewaters were handled in a timely manner in wastewater treatment plant and sour water stripping unit according to their type and property,which greatly reduced the outsourcing wastewater quantity.Utility medium consumption reduced by a large margin through comprehensive measures: application of circulating cooling method on nitrogen condition for hydrogenation units,optimizing the use of hydrogen,steam purge optimization by peak load shifting and overall recovery of flare gas (discharge time less than 8 h).Green shutdown of refinery obtained good economic and environmental benefits.

green shutdown,closed purge,pollutant emission

1674-1099 (2017)05-0058-05

TX742

A

2017 - 08 - 29。

曹孫輝，男，1965年出生，高級工程師，現(xiàn)任中海油惠州石化有限公司副總經(jīng)理，長期從事煉油、化工技術(shù)管理工作。