張生

(中海瀝青股份有限公司,山東 濱州 256600)

1 延遲焦化裝置冷焦水目前狀況分析

1.1 焦化裝置冷焦水工藝流程介紹

延遲焦化裝置的冷焦水系統(tǒng)作用為在焦炭塔內(nèi)生焦結(jié)束后,對(duì)焦炭塔內(nèi)的焦炭進(jìn)行冷卻降溫,在焦炭溫度降溫至規(guī)定溫度以下時(shí),進(jìn)行除焦作業(yè)。其工藝流程為:在焦炭塔生焦結(jié)束后,對(duì)老塔用1.0 MPa蒸汽進(jìn)行小吹汽,小吹汽結(jié)束后對(duì)老塔進(jìn)行大吹汽,之后再開(kāi)啟冷焦水給水泵P501對(duì)焦炭塔進(jìn)行給水操作,冷焦水從焦炭塔底部注入,冷焦水進(jìn)入焦炭塔內(nèi)瞬間汽化,帶走大量的熱量,達(dá)到冷焦的目的。隨著冷焦水的逐漸注入,焦炭塔內(nèi)焦炭的溫度逐漸降低,冷焦水逐漸覆蓋焦炭,充滿(mǎn)焦炭塔,通過(guò)溢流管線進(jìn)入熱水罐V501。在焦炭塔內(nèi)上、中、下三點(diǎn)溫度下降至規(guī)定溫度后,打開(kāi)焦炭塔頂、底蓋進(jìn)行放水操作,再進(jìn)行除焦作業(yè)。

1.2 冷焦水系統(tǒng)現(xiàn)運(yùn)行狀況分析

焦炭塔T101老塔處理過(guò)程中,通常小吹汽1.0 MPa蒸汽用量為3 t/h,小吹汽時(shí)間為1 h。大吹汽1.0 MPa蒸汽用量為15 t/h,時(shí)間為2～2.5 h。小吹汽作用為保持生焦孔暢通、延續(xù)老塔反應(yīng)過(guò)程及保障分餾塔T102在焦炭塔T101切塔過(guò)程中的氣相負(fù)荷,故不能做調(diào)整。而在大吹汽過(guò)程可以通過(guò)逐漸線性提高吹汽量及縮短大吹汽時(shí)間至1.5 h以減少蒸汽用量,同時(shí)通過(guò)逐漸提高大吹的蒸汽量來(lái)減緩大吹汽對(duì)冷卻接觸塔T104的沖擊,防止蒸汽負(fù)荷突然大幅波動(dòng),降低接觸冷卻塔T104頂空冷器A104、接觸冷卻塔頂水冷器WC104等冷換設(shè)備負(fù)荷,并通過(guò)重蠟油蒸汽發(fā)生器SG102有效回收自焦炭塔T101帶來(lái)的熱量。

根據(jù)工藝操作規(guī)程,焦炭塔在冷焦開(kāi)始給水過(guò)程初期,設(shè)計(jì)給水量為60 t/h,在冷焦過(guò)程中根據(jù)焦炭塔T101頂壓力不大于0.2 MPa來(lái)逐漸加大給水量來(lái),隨著焦炭溫度的逐漸降低,用給水調(diào)節(jié)閥和給水泵P501變頻來(lái)控制給水量,冷焦水充滿(mǎn)焦炭塔后溢流進(jìn)熱水罐,直至冷焦水降至放水規(guī)定溫度。

根據(jù)現(xiàn)在的操作工藝分析其弊端有以下幾點(diǎn):

1)在對(duì)焦炭塔進(jìn)行大吹汽初期和冷焦水給水初期,易造成接觸冷卻塔T104氣相負(fù)荷過(guò)大,氣相負(fù)荷攜帶大量接觸冷卻塔內(nèi)蠟油組分進(jìn)入后面冷卻設(shè)備,經(jīng)過(guò)接觸冷卻塔頂空冷和水冷后進(jìn)入放空塔頂回流罐,造成T104循環(huán)蠟油霧沫夾帶跑損及塔頂回流罐冷凝水乳化嚴(yán)重。

2)接觸冷卻塔T104頂冷卻負(fù)荷過(guò)大,造成接觸冷塔頂空冷和接觸冷卻塔頂水冷負(fù)荷過(guò)大,氣相冷后溫度過(guò)高,未被冷卻的水蒸氣經(jīng)過(guò)接觸冷卻塔頂回流罐平衡線進(jìn)入分餾塔頂回流罐V-102,導(dǎo)致后續(xù)單元壓縮機(jī)和穩(wěn)定系統(tǒng)波動(dòng)較大。

3)冷焦水進(jìn)入焦炭塔T101后迅速汽化,體積大幅膨脹,焦炭塔T101內(nèi)氣速過(guò)快將焦炭塔頂泡沫層大量焦粉帶入接觸冷卻塔T104,并通過(guò)接觸冷卻塔底部蠟油循環(huán)至分餾塔T102。焦粉進(jìn)入分餾塔內(nèi)后,被焦炭塔頂部過(guò)來(lái)的油氣逐漸攜帶至分餾塔內(nèi)上層塔盤(pán),通過(guò)分餾塔內(nèi)各個(gè)流程循環(huán)進(jìn)行各個(gè)循環(huán)系統(tǒng),在焦粉進(jìn)入柴油系統(tǒng)后,會(huì)導(dǎo)致柴油反沖洗過(guò)濾器SR105頻繁反沖甚至崩潰。

4)焦炭塔T101頂溢出的大量蒸汽進(jìn)入接觸冷卻塔后,通過(guò)接觸冷卻塔底部的循環(huán)將大量熱量帶至蠟油重沸器SG102,熱量通過(guò)SG102與除氧水換熱發(fā)汽取出,產(chǎn)生的蒸汽用于進(jìn)行硫磺回收系統(tǒng),但發(fā)汽量超過(guò)硫磺回收系統(tǒng)用量,超出硫磺用量部分只能放空,從而造成資源浪費(fèi)。

5)在進(jìn)行吹汽和給水操作時(shí),由于接觸冷卻塔T104氣相帶水多,造成接觸冷卻塔頂油氣分離罐V104油水分離罐分離時(shí)間不足,含硫污水乳化帶油嚴(yán)重。

通過(guò)以上分析所述,可以通過(guò)減小焦炭塔初期給水量解決以上問(wèn)題:

1)在焦炭塔給水初期給水量若能控制在20 t/h,將能與焦炭塔大吹汽量15 t/h形成良好銜接,減小原來(lái)突然給水量60 t/h后,生成大量蒸汽造成的大幅氣相波動(dòng),可以形成焦炭塔T101內(nèi)熱量緩慢的向接觸冷卻塔T104及后面設(shè)備接觸冷卻塔頂空冷和水冷及蠟油重沸器等的轉(zhuǎn)移。根據(jù)蠟油重沸器SG102發(fā)汽量及接觸冷卻塔T104頂冷卻負(fù)荷逐漸提高給水量。

2)焦炭塔給水量減小為20 t/h后,如果不采取有效措施,易造成生焦孔內(nèi)物料回流,堵塞生焦孔。為保證給水流量穩(wěn)定可控,給水調(diào)節(jié)閥前后需保持較大的壓差,避免因T101壓力變化造成給水不暢堵塞生焦孔。因此給水泵P501泵要保持的80%變頻開(kāi)度以保持出口壓力在0.7 MPa。

3)由于現(xiàn)有給水管線直徑較大(DN250),給水調(diào)節(jié)閥在長(zhǎng)年的使用過(guò)程中造成閘板磨損,在給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為1%時(shí)給水量為0 t/h,給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為1.5%時(shí)給水量為60 t/h,由于給水管線直徑較大和調(diào)節(jié)閥無(wú)法小流量控制流量問(wèn)題,造成無(wú)法控制小給水流量20 t/h。

4)焦炭塔在大吹汽、給水過(guò)程中對(duì)WC-104冷后溫度影響很大,在進(jìn)行大吹汽之前需要操作人員到現(xiàn)場(chǎng)操作接觸冷卻塔頂空冷和接觸冷卻塔頂水冷,由于焦炭塔大吹汽和給水初期產(chǎn)生蒸汽量大,需要將接觸冷塔頂空冷和水冷開(kāi)大,但隨著焦炭塔內(nèi)焦炭溫度的逐漸降低,接觸冷卻塔頂空冷和水冷也會(huì)隨著焦炭溫度的降低而變小,這時(shí)為了節(jié)約資源和能耗需要人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接觸冷卻塔頂空冷和水冷 頻繁操作,如果調(diào)節(jié)不及時(shí)易造成資源和能耗的浪費(fèi)。而且在冷焦的過(guò)程中如果給水量控制不好,給水過(guò)程中給水量增加過(guò)大,會(huì)造成熱量過(guò)多,操作人員需要到現(xiàn)場(chǎng)再次操作,如果給水過(guò)程中給水速度過(guò)慢,會(huì)造成冷焦時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響后續(xù)操作時(shí)間[1]。

其次，識(shí)字教學(xué)模式不夠創(chuàng)新。根據(jù)部編新教材的識(shí)字教學(xué)安排，課本主要是由看圖識(shí)字和課文識(shí)字相結(jié)合。但是，在我們的教學(xué)過(guò)程中，很多老師主要是依靠課文學(xué)習(xí)識(shí)字，把所有的生字總結(jié)到一起統(tǒng)一講解，而忽視了圖畫(huà)的實(shí)際意義，也未深究新的學(xué)習(xí)方法，這樣單一的落后于時(shí)代的學(xué)習(xí)方法，終究不利于學(xué)生的興趣培養(yǎng)，也就不能提升學(xué)生的識(shí)字能力。

2 冷焦水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

100萬(wàn)t/a延遲焦化裝置,采用一爐兩塔、連續(xù)性運(yùn)行冷卻接觸塔工藝,重蠟油由分餾塔T102重蠟油集液箱抽出,經(jīng)重蠟油泵P109加壓后,一部分返回T102洗滌段以控制T102底液位,另一部分經(jīng)原料油/重蠟油換熱器E111換熱后至接觸冷卻塔T104底,由接觸塔底泵P112抽出加壓后一路至低低壓蒸汽發(fā)生器SG102后返回接觸式冷卻塔T104頂部用于控制T104底部溫度,另一路則返回T102洗滌段,以控制T102洗滌段溫度(注:SG102為0.4 MPa蒸汽發(fā)生器,所發(fā)蒸汽供應(yīng)硫磺裝置再生塔使用,最大用量為7 t/h)。圖1為焦炭塔給水冷焦簡(jiǎn)易流程圖。

圖1 焦炭塔給水冷焦簡(jiǎn)易流程圖

1)在一個(gè)生焦周期內(nèi)需要用到蒸汽的操作為小吹汽和大吹汽,焦炭塔小吹汽量為3 t/h,小吹汽時(shí)間為1 h,小吹汽過(guò)程蒸汽用量為3 t。大吹汽量為15 t/h,大吹汽時(shí)間為2.5 h,大吹汽過(guò)程蒸汽用量為37.5 t。所以一個(gè)周期內(nèi)焦炭塔冷焦過(guò)程1.0 MPa蒸汽消耗量約40 t/塔。

2)焦炭塔T101老塔處理大吹汽及冷焦給水過(guò)程中,接觸冷卻塔底蠟油循環(huán)流程為取熱流程,接觸冷卻塔底油從接觸冷卻塔底抽出,經(jīng)過(guò)接觸冷卻塔底過(guò)濾器過(guò)濾焦粉后,通過(guò)接觸冷卻塔底泵P112一路經(jīng)過(guò)接觸冷卻塔底下返線返回至接觸冷卻塔,一路通過(guò)管線送至分餾塔,另一路經(jīng)過(guò)蠟油重沸器SG102取走冷焦過(guò)程中產(chǎn)生的熱量用除氧水產(chǎn)生0.4 MPa蒸汽,0.4 MPa蒸汽通過(guò)管線輸送至硫磺裝置用于生產(chǎn)使用。但在大吹汽和給水初期接觸冷卻塔取熱0.4 MPa蒸汽發(fā)生器SG102發(fā)氣量過(guò)大,超過(guò)下游硫磺裝置最大使用量。生產(chǎn)出過(guò)剩的0.4 MPa蒸汽只能進(jìn)行大量放空,不然會(huì)造成蒸汽發(fā)生器超壓,造成焦炭塔內(nèi)的熱量得不到有效回收利用,以及除氧水的資源浪費(fèi)。

3)延遲焦化裝置柴油反沖洗過(guò)濾器SR105過(guò)濾精度為50 μm,但由于下游裝置需要,本裝置分餾塔T102產(chǎn)品柴油反沖洗過(guò)濾器SR105,由原設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)過(guò)濾精度50 μm更換為進(jìn)口濾精度25 μm濾芯。過(guò)濾精度大大提高,但過(guò)濾器過(guò)濾面積卻沒(méi)有改變。在焦炭塔進(jìn)行大吹汽和給水操作時(shí),初期大給汽量和給水量過(guò)大,會(huì)使焦炭塔內(nèi)產(chǎn)生大量蒸汽,蒸汽攜帶焦粉通過(guò)焦炭塔頂進(jìn)入接觸冷卻塔,對(duì)接觸冷卻塔操作產(chǎn)生波動(dòng),焦粉通過(guò)接觸冷卻塔與分餾系統(tǒng)的循環(huán)線進(jìn)入分餾系統(tǒng),分餾系統(tǒng)通過(guò)各側(cè)線的回流及焦炭塔頂油氣的攜帶,進(jìn)而焦粉進(jìn)入柴油系統(tǒng),導(dǎo)致操作稍有波動(dòng)柴油反沖洗過(guò)濾器SR105便頻繁反沖。

4)在焦炭塔進(jìn)行冷焦操作過(guò)程中,大吹汽量按15 t/h,給水量按60 t/h操作時(shí),焦炭塔頂產(chǎn)生的大量蒸汽進(jìn)入接觸冷卻塔后,接觸冷卻塔T104頂空冷器A104、接觸冷卻塔頂水冷器WC104冷焦時(shí)負(fù)荷較大,在接觸冷卻塔空冷A104和水冷WC104全部投用后,冷后溫度依然較高。

5)在焦炭塔進(jìn)行冷焦操作過(guò)程中,大吹汽量按15 t/h,給水量按60 t/h操作時(shí),焦炭塔頂產(chǎn)生的大量蒸汽進(jìn)入接觸冷卻塔后,造成接觸冷卻塔頂氣相負(fù)荷過(guò)大,氣相攜帶部分油氣組分進(jìn)入接觸冷卻塔頂部流程,通過(guò)接觸冷卻塔頂空冷A104和接觸冷卻塔頂水冷WC104后進(jìn)入接觸冷卻塔頂油氣分離罐V104,含油污水短時(shí)間內(nèi)流量較大,蒸汽冷卻的水和攜帶的油組分沒(méi)有充足的時(shí)間進(jìn)行分離,易造成污水乳化帶油嚴(yán)重,影響后續(xù)操作[2]。

3 采取的技術(shù)措施

1)由于原來(lái)給水線管線為DN250,調(diào)節(jié)閥管徑過(guò)大不易小流量調(diào)節(jié),根所現(xiàn)有情況在原給水調(diào)節(jié)閥旁邊增設(shè)小給水DN80的管線及調(diào)節(jié)閥FV-10603A與現(xiàn)有的調(diào)節(jié)閥FV-10603并聯(lián),在給水初期投用調(diào)節(jié)閥FV-10603A,初期給水量控制20 t/h,通過(guò)調(diào)節(jié)閥FV-10603A給水量逐漸提升至100 t/h左右時(shí),再投用調(diào)節(jié)閥FV-10603,這時(shí)給水量可滿(mǎn)足給水后期的大給水量需求,通過(guò)增設(shè)小給水DN80的管線及調(diào)節(jié)閥FV-10603A實(shí)現(xiàn)分程控制以滿(mǎn)足給水初期精確小流量的要求[3]。

(1)小吹汽操作:焦炭塔冷焦時(shí)小吹汽蒸汽量3 t/h,小吹氣時(shí)間1 h;

(2)大吹汽操作:大吹汽蒸汽量由3 t/h逐漸提至15 t/h,大吹氣時(shí)間1.5 h;

(3)給水操作:給水初期投用調(diào)節(jié)閥FV-10603A,給水初期時(shí)間為1 h,初期控制給水量20 t/h。給水初期冷焦水進(jìn)入400 ℃高溫的焦炭塔內(nèi)會(huì)迅速汽化變成高溫水蒸氣,以代替之前大吹汽的過(guò)程,在保證焦炭質(zhì)量的前提下,大吹汽時(shí)間可縮短到1.5 h;

給水2～4 h,根據(jù)接觸冷卻塔T104頂冷后溫度控制小于40 ℃,0.4 MPa蒸汽發(fā)生器汽包V103壓力控制小于0.48 MPa,給水量由20 t/h逐漸提至80 t/h。

給水5～7 h,投用調(diào)節(jié)閥FV-10603,給水量由80 t/h逐漸提至500 t/h。

3)在接觸冷卻塔頂水冷器WC104后增加調(diào)節(jié)閥,原流程WC104后無(wú)調(diào)節(jié)閥,需要操作人員根據(jù)WC104冷后溫度及時(shí)調(diào)節(jié),增加了操作人員的工作量。在WC-104的循環(huán)水管線增加調(diào)節(jié)閥(TIC-10401)與WC-104后氣相溫度構(gòu)成調(diào)節(jié)回路,通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥(TIC-10401)及時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)水流量控制WC-104后氣相溫度,減少操作人員的工作量[4]。

4 實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用

1)焦炭塔大、小吹汽1.0 MPa蒸汽消耗量從33 t/塔降至23 t/塔,一個(gè)操作周期節(jié)約蒸汽10 t/塔。

2)接觸冷卻塔取熱流程,通過(guò)接觸冷卻塔底循環(huán)流程通過(guò)SG102給除氧水加熱,產(chǎn)生0.4 MPa蒸汽,通過(guò)現(xiàn)在流程與原來(lái)操作相比,生產(chǎn)蒸汽的時(shí)間比原來(lái)增加2 h左右,增加0.4 MPa蒸汽產(chǎn)量7 t/塔。

3)焦炭塔老塔處理過(guò)程中產(chǎn)品柴油反沖洗過(guò)濾器SR105反沖頻次從原來(lái)的小于5 min/次,到現(xiàn)在最頻繁時(shí)30 min/次。

4)接觸冷卻塔頂水冷溫度由原來(lái)的給水初期,接觸冷卻塔頂水冷器后溫度最高接近55 ℃,現(xiàn)在通過(guò)優(yōu)化后接觸冷卻塔頂冷后溫度基本小于40 ℃。

5)原來(lái)小給水期間含硫污水泵P-114出口流量為36 t/h,降低到現(xiàn)在的小給水期間含硫污水泵P-114出口流量為27 t/h,油水分離時(shí)間延長(zhǎng)至之前的1.3倍,大大緩解了之前因含硫污水流量過(guò)大油水分離時(shí)間過(guò)短而造成含硫污水帶油的問(wèn)題[5]。

5 改造后的效益情況

1)改造前大吹汽時(shí)間是2.5 h,通過(guò)采用本方案后,大吹汽時(shí)間可縮短到1.5 h,以每塔節(jié)約蒸汽10 t/塔,按24 h的生焦周期,1.0 MPa價(jià)格201.83元/t計(jì)算:

每塔節(jié)約蒸汽:10 t/塔×365 d/a×201.83元/t=73.67萬(wàn)元/a。

2)采用本方案后小給水時(shí)間延長(zhǎng),在相同熱量的情況下,蒸汽發(fā)生器的有效發(fā)汽時(shí)間可延長(zhǎng)2 h,產(chǎn)生的蒸汽得到了有效利用;以增加至硫磺裝置0.4 MPa蒸汽量3.5 t/h,按24 h生焦周期,0.4 MPa價(jià)格169元/t計(jì)算:

2 h×3.5 t/h×365 d/a×169元/t=43.18萬(wàn)元/a;

3)改造前,初期給水量較大,塔頂空冷、水冷負(fù)荷均較大,加之WC-104為手閥調(diào)節(jié),一般在給水開(kāi)始將循環(huán)水量開(kāi)到300 t左右直至給水后期,持續(xù)時(shí)間4 h左右,采用本方案后,大多數(shù)情況下只由空冷即可將冷后溫度降低到規(guī)定值,即便出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)高的情況,也可由調(diào)節(jié)閥(TIC-10401)相應(yīng)調(diào)節(jié)循環(huán)水量。從目前運(yùn)行情況來(lái)看,循環(huán)水使用量最大達(dá)到200 t/h,持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)2 h,單次節(jié)約的循環(huán)水量可以達(dá)到800 t。

綜上所述,每年可節(jié)約生產(chǎn)成本:73.67萬(wàn)元/a+43.18萬(wàn)元/a=116.85萬(wàn)元/a。

6 結(jié)語(yǔ)

本方案通過(guò)對(duì)吹汽流程及時(shí)間的優(yōu)化,而減少大吹汽時(shí)間節(jié)約蒸汽用量,給水流程增加小給水調(diào)節(jié)閥FV-10603A,給水初期通過(guò)投用小給水調(diào)節(jié)閥來(lái)控制小給水量控制在20 t/h,減小原來(lái)的給水量60 t/h時(shí)對(duì)接觸冷卻系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)的影響,接觸冷卻塔頂水冷器WC104后增加調(diào)節(jié)閥,大大減少了操作人員的工作量,并且能夠通過(guò)調(diào)節(jié)閥及時(shí)調(diào)節(jié)WC104后冷卻溫度,減少了循環(huán)水的使用,進(jìn)而節(jié)約了循環(huán)水資源、降低了能耗,解決原裝置生產(chǎn)中焦炭塔T101老塔處理、冷焦過(guò)程中大、小吹汽1.0 MPa蒸汽消耗量大、循環(huán)水消耗量大、操作人員工作量大、塔內(nèi)的熱量得不到有效回收利用及焦粉攜帶等問(wèn)題,降低焦化裝置的運(yùn)行成本。