一種延遲焦化裝置冷焦塔除氧水代替大吹汽方法

魏亞林，徐文慶(山東昌邑石化有限公司，山東 濰坊 261300)

0 引言

延遲焦化裝置的焦炭塔工序需要分別進(jìn)行趕空氣、試壓、預(yù)熱、換塔、小吹汽、放空、大吹汽、給水、放水、除焦。在傳統(tǒng)工藝中，小吹汽和大吹汽是利用系統(tǒng)蒸汽作為介質(zhì)，將焦炭塔內(nèi)焦炭從430 ℃左右冷卻到360 ℃左右，其中小吹汽時(shí)間為1.5 h，消耗蒸汽4 t/h；大吹汽時(shí)間2 h，消耗蒸汽15 t/h。大吹汽階段，使用蒸汽量較大。按照24 h生焦周期，大吹汽時(shí)間為每晚22:00-24:00，僅大吹汽階段每天消耗蒸汽約30 t，按照全年開工8 000 h，生焦周期24 t計(jì)算，2個(gè)塔每年大吹汽消耗蒸汽量約10 000 t。并且該吹汽為間歇操作，對(duì)全廠的蒸汽網(wǎng)絡(luò)平衡影響較大；同時(shí)蒸汽消耗占裝置焦化部分蒸汽能耗的50%，達(dá)到0.7千克標(biāo)油/噸。因此，為了節(jié)省蒸汽用量，將大吹汽階段改為除氧水替代部分蒸汽進(jìn)入冷焦塔，下文將分析工藝原理和工藝流程[1]。

1 工藝原理和工藝流程

1.1 工藝原理

該技術(shù)以高壓飽和蒸汽作為動(dòng)力源，經(jīng)抽吸的作用形成射流，將除氧水混合，通過直接熱交換，形成飽和水，然后通過高效霧化裝置將水霧化成微米級(jí)的小霧滴，以霧化水替代蒸汽作為大吹汽介質(zhì)。同時(shí)配以溫度、壓力控制系統(tǒng)，可根據(jù)溫度自動(dòng)調(diào)整高壓飽和蒸汽與除氧水的配比，全套系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。

使用專用霧化器將水霧化成微米級(jí)的液滴，由高速的蒸汽攜帶，經(jīng)原有的大吹汽管線進(jìn)入焦炭塔內(nèi)。微小液滴在進(jìn)入焦炭塔時(shí)雖然其體積仍會(huì)有較大的膨脹，但是不會(huì)在局部快速膨脹導(dǎo)致炸焦，進(jìn)而發(fā)生生焦孔堵塞的事故風(fēng)險(xiǎn)或者產(chǎn)生塔振動(dòng)過大的問題。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)焦炭塔塔壁溫度以及塔頂壓力等參數(shù)，自動(dòng)控制進(jìn)入霧化器的水量以及蒸汽流量，使塔壁溫度變化緩和，熱應(yīng)力影響較小[2]。

1.2 工藝流程

(1)除氧水線。根據(jù)裝置現(xiàn)有條件，新增除氧水泵P-1143將除氧水升壓至1.0～1.5 MPa替代部分蒸汽進(jìn)行大吹汽，在除氧水流量計(jì)后增設(shè)調(diào)節(jié)閥組，用于自動(dòng)控制水進(jìn)入霧化器液相入口的流量。為防止管線在冬季凍凝，設(shè)有蒸汽伴熱；為了減少熱量的損失，水管線需要采取保溫措施。

(2)1.0 MPa蒸汽線。在原有1.0 MPa蒸汽吹汽管線上安裝孔板流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)閥組下游安裝一臺(tái)專用霧化器。蒸汽進(jìn)入霧化器后將除氧水霧化成細(xì)微液滴，汽液混合物從霧化器出口進(jìn)入焦炭塔原有吹汽管線上，經(jīng)切斷閥后進(jìn)入焦炭塔。經(jīng)霧化的除氧水在焦炭塔內(nèi)迅速升溫、汽化后，連同蒸汽及油氣一起自焦炭塔頂出，進(jìn)入放空系統(tǒng)。新增水管線和蒸汽管線均設(shè)有流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥，大吹汽時(shí)汽水比例隨時(shí)間的變化通過自控系統(tǒng)PLC系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)和控制。

2 自動(dòng)儀表控制回路操作

大吹汽系統(tǒng)采用獨(dú)立控制臺(tái)自動(dòng)/手動(dòng)切換、指示、報(bào)警和連鎖自動(dòng)化的控制單元?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)采用靈敏可靠的壓力變送器、溫度變送器。在控制室內(nèi)可對(duì)大吹汽過程全運(yùn)行進(jìn)行操作，并能監(jiān)測(cè)大吹汽過程的蒸汽及給水的狀態(tài)。具體操作流程如下[3]：?jiǎn)?dòng)SS系統(tǒng)系統(tǒng)——進(jìn)入操作界面——WINCC系統(tǒng)登錄——操作SS系統(tǒng)——其他相關(guān)操作——大氣吹結(jié)束。

3 工藝操作規(guī)程

3.1 水沖洗

施工單位對(duì)除氧水代替大吹汽技措施工完畢后，仔細(xì)檢查管線、閥門、流量計(jì)、螺栓是否齊全達(dá)到使用狀態(tài)。

打通除氧水整個(gè)流程，將新增除氧水泵出口排空接臨時(shí)新鮮水管，將焦炭塔12 m平臺(tái)處新加除氧水閥前法蘭斷開，聯(lián)系儀表將管線上的儀表切除，將新鮮水注入除氧水管線進(jìn)行水沖洗，焦炭塔12 m處見到清水后，關(guān)閉新鮮水，將管線內(nèi)部存水放凈，聯(lián)系建設(shè)公司對(duì)所有閥門法蘭螺栓進(jìn)行緊固。

3.2 水試壓

聯(lián)系儀表將除氧水代替大吹汽管線上的儀表投用，打開焦炭塔12 m放水閥，放水至冷焦水池。引D-1125除氧器水質(zhì)P-1143入口，放空見水后，開啟P-1143，緩慢打開泵出口閥門。放水閥過量后，檢查新增設(shè)的儀表是否靈活好用，出現(xiàn)問題及時(shí)聯(lián)系儀表處理。關(guān)閉放水閥管線憋壓至2.0 MPa，關(guān)閉泵P-1143出口閥停泵保持壓力，全面檢查除氧水代替大吹汽的管線焊縫是否泄漏、閥門是否有缺陷、儀表引壓口是否泄漏，出現(xiàn)問題及時(shí)聯(lián)系建設(shè)公司處理[4]。除氧水代替大吹汽的所有伴熱線蒸汽貫通后，關(guān)閉排凝閥進(jìn)行試壓檢查。

3.3 方案投用

(1)小吹汽進(jìn)行1.5 h后，焦炭塔崗位聯(lián)系分餾崗位將提大除氧水使用量，提前控制好除氧器D-1125液位和溫度；

(2)打開放水總閥，稍開給汽總閥進(jìn)行蒸汽脫水；

(3)通知室外檢查老塔正常放空旋塞閥、油氣隔斷閥開度，確認(rèn)改至放空塔；開啟空冷A-1105，放空塔含硫污水泵P-1114開啟建立循環(huán)回流；底循泵P-1115運(yùn)行正常；

(4)檢查除氧水管線流程，打開霧化器前除氧水線上切斷閥、調(diào)節(jié)閥FV2002前去霧化器的切斷閥、霧化器后進(jìn)冷焦總管切斷閥；

(5) 檢查SS操作系統(tǒng)方案設(shè)定是否正常，進(jìn)行選塔吹汽操作；

(6)開啟除氧水泵P-1143，緩慢打開出口閥，在六分鐘后，注意觀察FV2001流量是否變化；確認(rèn)大吹汽進(jìn)入焦炭塔后，關(guān)閉進(jìn)料隔斷閥前后小吹汽根部閥。

(7) 除氧水代替大吹汽運(yùn)行1.5 h后，引浮渣進(jìn)入冷焦塔回?zé)捇蛘Ｐ〗o水步驟進(jìn)行切換操作；大吹汽運(yùn)行1.5 h后，電腦運(yùn)行程序?qū)⒆詣?dòng)彈出“大吹結(jié)束”窗口，并且“程序停止”會(huì)變成綠色，當(dāng)點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕后，本次自動(dòng)吹掃結(jié)束，蒸汽和水的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

期間注意觀察焦炭塔降溫速度＜1.8 ℃/min或40 ℃/h；冷焦塔塔頂壓力＜0.2 MPa。

(8)停運(yùn)除氧水泵P-1143，關(guān)閉泵出入口閥門，手動(dòng)關(guān)閉焦炭塔12 m霧化器前除氧水根部閥、調(diào)節(jié)閥FV2002前去霧化器的切斷閥、霧化器后進(jìn)冷焦總管切斷閥；

(9) 焦炭塔崗位聯(lián)系分餾崗位除氧水使用完畢；冬季注意投用伴熱線和打開除氧水線低點(diǎn)放空排進(jìn)管線存水。

4 異常突發(fā)事故處理

(1)霧化器故障。和預(yù)先設(shè)定的除氧水流量相比，除氧水流量較低，調(diào)節(jié)閥全開達(dá)不到設(shè)定值。如果除氧水調(diào)節(jié)閥正常，排除過濾器堵塞，可判定噴嘴發(fā)生堵塞。在此情況下，首先確認(rèn)除氧水調(diào)節(jié)閥處于正常狀態(tài)，接著點(diǎn)擊手動(dòng)停止，并手動(dòng)調(diào)整蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度使蒸汽流量設(shè)定為正常大吹汽時(shí)流量12 t/h。

(2)PLC系統(tǒng)故障。PLC系統(tǒng)不能使用。主要是因?yàn)楣ぷ髡鞠到y(tǒng)故障、顯示器故障、PLC系統(tǒng)斷電等。要現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調(diào)節(jié)閥由PLC控制切換回正常的DCS控制，將蒸汽流量設(shè)定為正常大吹汽時(shí)流量12 t/h。

(3)焦炭塔儀表顯示故障。如果焦炭塔熱電偶或壓力表?yè)p壞，那么焦炭塔溫度、壓力指示值異常波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)達(dá)到設(shè)定值后會(huì)導(dǎo)致除氧水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。要現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調(diào)節(jié)閥由PLC控制切換回正常的DCS控制，將蒸汽流量設(shè)定為正常大吹汽時(shí)流量12 t/h。

(4)冷焦塔晃動(dòng)或出現(xiàn)超壓。如果PLC系統(tǒng)設(shè)定故障錯(cuò)誤，除氧水量過大，冷焦速率過快造成冷焦塔異常，那么焦炭塔明顯晃動(dòng)，塔頂壓力指示值異常波動(dòng)，持續(xù)升高超過限值0.2 MPa。此時(shí)要點(diǎn)擊手動(dòng)停止，現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉除氧水管線上引入噴霧器前的切斷閥，將蒸汽調(diào)節(jié)閥由PLC控制切換回正常的大吹汽流程控制，將蒸汽流量設(shè)定為正常大吹汽時(shí)流量12 t/h。

5 結(jié)語(yǔ)

文章所提出的技術(shù)方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽用量的有效節(jié)約，同時(shí)在具體應(yīng)用過程中具有自動(dòng)化特征，可以有效提高應(yīng)用效率。但在工作實(shí)踐中仍要注意如下事項(xiàng)：第一，焦炭塔冷焦過程除氧水替代大吹汽每個(gè)階段操作一定要注意認(rèn)真執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)工藝操作規(guī)程；各個(gè)步驟相互銜接好；第二，除氧水代替大吹汽操作中如果出現(xiàn)冷焦塔底壓力高于0.2 MPa或塔頂壓力回落速度較快時(shí)，一定要及時(shí)匯報(bào)車間，此時(shí)可能發(fā)生粘油回落的事故，及時(shí)開大吹汽閥，停止切除PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)；第三，除氧水代替大吹汽的冷焦過程，注意除氧器D-1125的上水狀況，出現(xiàn)異常后，及時(shí)切換原大吹汽流程；第四，冬季開泵P-1143給水后，確認(rèn)暢通，大吹汽結(jié)束后排盡管線存水，防止凍凝；第五，在除氧水替代大吹汽技措水沖洗及水試壓過程一定要避免出現(xiàn)跌落及燙傷事故的發(fā)生[5]。