“三泥”智能喷雾系统工业化应用

陶新建

中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司 天津 300280

1 “三泥”回炼可行性分析

1.1 “三泥”物性分析

接收供排水车间“三泥”前首先采集样品化验，分析“三泥”的物性，并将温度提至50℃左右，防止“三泥”杂质沉降，输送粘度过大。

污水处理过程中产生的“三泥”物理性质，可知“三泥”属于水多、油少的类型，离心脱水后灰分较低，表明“三泥”可以进入焦化装置进行消化。

1.2 石油焦灰分指标分析

考察“三泥”回炼对焦化装置影响较大的石油焦灰分指标，大港石化公司120万吨/年延迟焦化装置产出的石油焦灰分平均值为0.11%，控制指标为0.3%，可知仍有0.19%的冗余，可以抵消“三泥”回炼对石油焦产品质量产生的影响。

2 “三泥”回炼流程

“三泥”由供排水车间输送至延迟焦化装置三泥罐D-3203C，经由P-3203A/B出口至焦炭塔10m平台给水给汽管线进入焦炭塔，利用冷焦塔塔内高温焦炭反应消化掉“三泥”中残渣及污油。

2016年8月，针对对“三泥”回炼过程中出现的问题，进行技术优化改造，采用3S智能喷雾系统，将三泥引入雾化器的液相入口。泵的出口处接入蒸汽以及冷焦水用于吹扫和清洗，PLC自动控制系统根据焦炭塔的塔壁温度，塔顶温度，塔顶压力等参数自动控制蒸汽及三泥流量。实施后大吹汽及三泥系统实现了高度自动化，保证焦化装置长周期平稳运行的前提下回炼三泥。具体流程参照“图 1”。

图1 “三泥”进焦化回炼流程改造图

3 三泥智能喷雾系统特点

该工艺配套专用的3S控制系统，对整个三泥雾化过程进行自动控制，在三泥雾化的过程中，根据焦炭塔塔顶压力和塔壁的降温速度，调节过热蒸汽流量和代替蒸汽用三泥流量，将焦炭塔塔壁温降速率以及焦炭塔塔顶压力控制在合理的范围内。在整个三泥雾化过程中，蒸汽和三泥的比例随设计方案而变化，在大吹汽的初期，由于焦炭的温度较高，进入焦炭塔的三泥量较少，以确保焦炭塔的长期平稳运行。随着焦炭温度的降低，进入三泥的流量逐渐增加，蒸汽的流量降低，最大限度节约蒸汽用量，同时也将大量的三泥进行了无害化处理。

4 三泥智能喷雾系统试验

4.1 三泥智能喷雾系统方案选择

在DCS上设“FangAn1”和“FangAn2”控制按钮，必须选方案后才能进行焦炭塔大吹汽投三泥工作，确认完毕后，相应的方案选择按钮会变成绿色。每一个大吹汽投三泥方案对应不同的蒸汽、三泥流量随时间变化曲线。

3S智能喷雾系统投用初期，选择方案一进行调试，当正常投用一段时间后，可以按照方案二进行，尽可能降低大吹汽期间蒸汽消耗量，增加三泥回炼量。

在3S智能喷雾系统调试期间根据焦炭塔实际情况对各项参数进行分析，在工程师权限下调整大吹汽期间蒸汽流量或三泥流量，使本系统在更合理工况下运行。方案一每天回炼三泥约21t，方案二每天回炼三泥约30t。

4.2 试验过程

8月23日延迟焦化装置开始执行三泥雾化操作，注入时间为2至2.5小时，23日、24日、26日执行方案一，其余时间执行方案二。投用方案二期间可节省蒸汽3t/d，三泥雾化过程中未发生水击等异常情况，塔位移偏离对比情况待确认。

8月30日开始回炼浓缩后的三泥，浓缩前三泥含水率99%，浓缩后三泥含水率94.6%。

4.3 焦炭塔偏移监测

“三泥”回炼前预计低温“三泥”注入高温冷焦塔有造成冷焦塔偏移的可能性，所以安排每次回炼前中后都对焦炭塔偏移量进行检测，防止“三泥”回炼对关键设备造成损害。

通过8月23日至8月31日的连续检测，证实“三泥”智能喷雾系统在方案一、方案二两种情况下冷焦塔偏移情况不严重。最大偏差10cm，平均偏差3.5-5.33cm，与回炼前基本持平。

4.4 冷、切焦水质变化

现场观察冷、切焦水水质、颜色变化不大，切水观察，冷焦水、切焦水有明显气味，与改造前对比变化不大。除焦期间储焦池附近氨氮臭味变重。

分析原因为：

（1）“三泥”回炼流量较大，造成进入冷焦塔后“三泥”中水分迅速气化，气化量与回炼流量成正比，流量较大造成冷焦塔内气速过大，“三泥”中的杂质及浮渣未与高温焦炭充分接触反应就被汽提至装置下游工艺设置中。经过接触冷却塔顶空冷及后冷器冷却后凝结并回收至焦化装置的冷、切焦水系统中。

（2）“三泥”回炼总量较大，造成焦炭温度降低至能够将“三泥”中杂质及浮渣反应的温度以下，后续进入焦炭塔的“三泥”未能反应，最终通过冷焦水给水溢流至冷焦水系统，或在放水过程中被携带进入冷焦水系统。

5 结语

（1）“三泥”智能喷雾系统试验期间延迟焦化装置石油焦产品指标平均达到一级品指标，回炼未对石油焦产品质量造成较大影响，且每生焦周期可回炼“三泥”40-50m3。

（2）“三泥”智能喷雾系统试验期间冷焦塔偏移情况经监测未出现大幅度偏移，均处于正常范围。

（3）“三泥”智能喷雾系统对延迟焦化装置冷、切焦水水质改变作用不大，需要进一步解决。

（4）“三泥”智能喷雾系统投用后，消耗蒸汽量为12.0t。节省蒸汽量3t。

（5）“三泥”智能喷雾系统投用后，焦炭塔下部热电偶温降由平均27.5℃降低至21.2℃，温降比较平缓，达到保护焦炭塔设备的前提下节省大吹汽蒸汽用量。

（6）3S智能喷雾系统投用后大吹汽期间蒸汽峰值用量降低20%，由15t/h降低至12t/h，并且大部分时间降低蒸汽峰值用量70%，由15t/h降低至4.5t/h。