关键词：乙烯装置，烧焦工艺，烟囱，烧焦罐
1 项目背景及存在问题
某石化公司裂解车间现有二套乙烯装置， E1装置为SW技术，顺序流程，经过改造扩能到33万吨乙烯/年，E2装置为KBR技术，前脱丙烷前加氢流程，过改造扩能到27万吨乙烯/年。E1装置9台裂解炉，E2装置5台裂解炉，裂解炉烧焦汽经过清焦分离器EV-115A/B/C/D/E排放大气中，其中EF-111A/B/C/D/E/F/G/I裂解炉烧焦汽并入一根烧焦线总管排放至EV-115A/B/C， EF-111J/K/L裂解炉烧焦汽并入一根烧焦线总管排放至EV-115D，EF-111M/N与EF-111H裂解炉烧焦汽并入一根烧焦线总管排放至EV-115E。
EV-115烧焦罐区周边无围堰，在裂解炉投用及切换过程中，如裂解炉遇急冷油阀门不严情况，会导致急冷油发生泄漏，污染周边区域及雨排水线，造成10#雨水线COD超标，酿成环保事故。另外，如发生烧焦罐底部排放堵塞，疏通过程中，罐内污水瞬时排放过大，同样也会污染附近雨排水线，造成10#雨水线COD超标，酿成环保事故。EV-115A/B/C/D原消音器顶部标高不足17米，由于裂解炉频繁切换烧焦蒸汽低空排放，烧焦器分离效果不好，导致烧焦过程中现场噪音高，粉尘大，且加聚对EV-115平台及钢结构的腐蚀，已经无法满足现场生产及安全环保需要，冬季烧焦蒸汽在烧焦罐区南侧附近裂解炉钢结构上凝结，给员工巡检埋下隐患。
2 改造内容及具体措施
EV-115烧焦系统改造方案：新建烟囱、沉降池各一座，在烧焦罐区周边浇筑围堰，将新沉降池污水引入原有14#含油水线沉降池内，将烧焦罐EV-115A/B/C烧焦汽收集到新建烟囱内，将EV-115D罐烧焦汽并入到EV-115E罐。
（1）排放去处及高度的研究。EF-111A/B/C/D/E/F/G/I裂解炉烧焦汽排入到EV-115A/B/C，EV-115A/B/C顶部标高不足15米，在裂解炉日常切换过程中，烧焦蒸汽从烧焦罐顶部排放，现场烧焦蒸汽排放噪音很大，而按照GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》，排气筒不应低于15米高度，显然EV-115A/B/C排放不符合标准为改变烧焦汽低空排放，噪音大等问题，遂将EV-115A/B/C罐顶部，原有膨胀节、消音器拆除，将放空管线并入到DN1000管道内，并将烧焦汽引入到标高44米的新烟囱内。
EF-111J/K/L裂解炉烧焦汽排入到EV-115D，EV-115D顶部标高不足15米，在进行EF-111J/K/L裂解炉切换及烧焦过程中，EV-115D处烧焦蒸汽低空排放，噪音、粉尘很大。EF-111M/N与EF-111H裂解炉烧焦汽并入一根烧焦线总管排放至EV-115E，EV-115E顶部烟囱标高51米，这几台裂解炉进行切换及烧焦过程中，现场的噪音、粉尘均不大。按照GB9078－1996《工业炉窑大气污染物排放标准》，排气筒一般不应低于15米高度，EV-115D排放不符合标准，EV-115E排放符合标准，为改变经EV-115D的烧焦汽低空排放、噪音大等问题，遂将EV-115D上部烧焦蒸汽并入到EV-115E罐入口线，裂解炉烧焦蒸汽排放压力0.06MPa,EV-115E罐设计压力为0.34 MPa，顶部放空为常压，可以核算，此项改动后对EV-115D/E不会造成损害。后经 E2装置开停工验证，效果良好。
裂解炉在员工日常生产过程中，新区员工日常工作活动范围标高不超过45米，老区员工日常工作活动范围标高不超过37米，烧焦罐区与老区裂解炉最小距离27米，与新区裂解炉最小距离44米。
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EV-115 A/B/C/D罐顶部标高17米，大庆地区受季风气候影响，冬季多是以西北风为主，显然，在冬季EV-115 A/B/C/D排放的烧焦蒸汽不但在靠近烧焦罐区的裂解炉上部钢结构上凝结，而且蒸汽影响员工的巡检视线，给员工日常操作带来安全隐患。项目改造后，经EV-115D烧焦蒸汽排放标高为51米，排放烟囱与老区裂解炉最小距离48米，与新区裂解炉最小距离85米。
经EV-115 A/B/C的烧焦蒸汽排放标高为44米，经EV-115 D/E的烧焦蒸汽排放标高为51米，烧焦蒸汽凝结及影响员工巡检视线等问题迎刃而解；
（2）新增围堰，防止污染扩散。EV-115烧焦罐区改造前周边无围堰，在裂解炉投用及切换过程中，如裂解炉急冷油阀门不严会导致急冷油发生泄漏，污染周边区域及雨排水线，造成10#雨水线COD超标，酿成环保事故。另外，如发生烧焦罐底部排放堵塞，疏通过程中，罐内污水瞬时排放过大，同样也会污染附近雨排水线，造成10#雨水线COD超标，酿成环保事故。
EV-115A/B/C/D/E清焦分离器，容量最大为EV-115E，该罐容量为V1=86m3,为保证EV-115A/B/C/D/E各罐进行底部疏通时，罐内污水不溢到周边区域，避免造成环境污染。在EV-115周边铺设围堰，围堰高度为0.35m,并将围堰内地坪进行硬质化，地坪面积为263m2,围堰内容积V2=263*0.35=92.05 m3，V2>V1。
（3）污水的处理。烟囱底部排放处新建沉降池一座，EV-115A/B/C/D/E底部沉降池改造，形成水封，避免烧焦蒸汽从底部排放。
在原有EV-115底部围墙范围内，在每个罐底部各新建三级沉降池一座，池壁高度H=1.05米，其中EV-115A/B底部排放公用第三级沉降池。这样会加强污水焦粉的分离效果，减小14#线管道及沉降井的堵塞风险，减少14#线及沉降井的焦粉清理频率。
每个罐底部管线与污水排出口形成350mm的水封，该水封可以保证烧焦蒸汽不从底部排出，只从烧焦罐顶部排出，避免烧焦蒸汽从清焦分离器底部排放，明显改善现场面貌及员工的操作环境，而且减小对EV-115平台及钢结构的腐蚀。
（4）为清焦分离器底部围墙常年受蒸汽焦粉冲刷易损坏情况，将原有砖、砼围墙更换为钢筋混凝土围墙，钢筋为φ14@150，且在围墙内衬δ=8mm钢板，提高围墙的抗冲刷强度及其抗渗能力。
3项目实施取得的效果及意义
EV-115烧焦系统改造项目实施后达到了预期目标，实现了经济效益和社会效益的双赢。
（1）本项目改变原EV-115A/B/C/D烧焦蒸汽低空排放问题，改善了员工的操作环境，降低了周边环境污染压力，社会效益显著；
（2）大大降低污染烧焦罐区周边区域及雨排水线可能性，减小引发环保事故的概率；
（3）加强污水焦粉的分离效果，减小14#线管道及沉降井的堵塞风险，减少14#线及沉降井的焦粉清理频率，减缓EV-115钢结构平台的腐蚀速率，降低EV-115处钢格板更换频率，改造前，EV-115处钢格板每4年需更换、钢结构平台防腐漆脱落需重新粉刷。更换钢格板需30万元，钢结构防腐需80万元，直接经济效益110万元；
参考文献
[1]陈滨，《乙烯工业》，化学工业出版社，1997.1；
[2]张莹莹，《乙烷裂解炉安全烧焦及条件优化》，化学反应工程与工艺，2008.12；
[3]郝国伟，《乙烯裂解炉烧焦技术进展》，河南化工，2011.2；
论文作者:赵男
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
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