粗苯循環洗油系統含水量大原因及改進措施

趙華，高偉健，武斌，李志

（1.海洋裝備用金屬材料及其應用國家重點實驗室，遼寧 鞍山 114009；2.鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009；3.鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

苯族烴是寶貴的化工原料，焦爐煤氣一般含有苯族烴 25～40 g/m3[1]，經焦爐煤氣凈化回收的粗苯是焦化企業的副產品之一，是由多種有機化合物組成的復雜混合物[2]，在工業生產中被廣泛應用。我國焦化廠普遍采用洗油來吸收煤氣中的粗苯[3]，在焦化粗苯生產中，洗油經洗苯塔吸收焦爐煤氣中苯類物質后將變成富油，富油經粗苯塔蒸餾后就會變成貧油，或稱循環洗油。由于原材料洗油含水，同時受洗油管道蒸汽冷凝水影響，現場洗油槽內的水較易累積[4]。循環洗油含水不僅會造成管道壓力過大，損壞螺旋板換熱器和管道，嚴重時還會造成生產泵停機，致使粗苯系統停產。為了降低循環洗油系統的含水量，規避安全生產風險，鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司（以下簡稱“鲅魚圈”）分析了粗苯循環洗油系統含水量大的原因，并提出相應改進措施，本文對此做一介紹。

1 粗苯循環洗油系統含水量大原因

鲅魚圈粗苯工序工藝流程如圖1所示，先通過終冷塔對焦爐煤氣進行冷卻降溫，再通過洗苯塔用洗油對焦爐煤氣中苯類物質進行吸收形成富油，最后對富油進行常壓蒸餾處理得到焦化粗苯；同時，不定期向粗苯系統補充洗油。實際生產中，外購洗油含水量平均為0.5%，循環洗油含水量達到2.5%以上。

圖1 鲅魚圈粗苯工序工藝流程Fig.1 Process Flow for Production Process of Crude Benzene in Bayuquan Branch

采用魚刺圖對粗苯循環洗油系統含水量大原 因進行分析，具體見圖2。

圖2 鲅魚圈粗苯循環洗油系統含水量大因果魚刺圖Fig.2 Fishbone Diagram of Causes Leading to High Content of Water in Crude Benzene Circulating Washing System in Bayuquan Branch

結合圖2分析得出，導致循環洗油系統含水量大的原因主要為以下三個方面：

（1）進入洗苯塔煤氣含水量大。在終冷塔冷卻過程時，焦爐煤氣中的萘會在終冷塔填料中冷凝并不斷富集，造成終冷塔阻力增大，需頻繁對終冷塔進行清掃作業，導致大量飽和水汽進入焦爐煤氣，并被帶進洗油塔中，致使洗油系統含水量增大。

（2）蒸汽清掃輸送管線。輸送管線為酸、堿、洗油輸送共用管線，長約1 500 m，間斷變換輸送酸、堿、洗油，每次輸送完畢均需對輸送管線進行徹底清掃，由于采用蒸汽進行清掃，造成大量蒸汽冷凝水進入油庫洗油和粗苯洗油系統中，致使洗油系統含水量增大。

（3）洗油低溫脫水操作。循環洗油通過在脫苯塔低溫運行進行脫水，將富油含水量降至1%以下，脫水時間長，脫水效果差，致使洗油系統水量不斷富集。

2 改進措施

2.1 終冷塔清掃工藝優化

改變在終冷塔塔內系統封閉清掃的方式，在終冷塔旁設置帶有攪拌裝置的地下清掃液收集槽，通過管道一將地下收集槽與終冷塔相連[5]。優化后的粗苯工序終冷塔清掃工藝如圖3所示。終冷塔清掃時，清掃下的渣液 （萘含量約占95%）能及時排出，進入地下收集槽，再通過水泵送往機械澄清槽，避免渣液（萘在80℃以上會升華）和過飽和蒸氣在終冷塔內封閉循環，提高終冷塔清掃效果，減少蒸汽清掃時長和頻次。

圖3 優化后的粗苯工序終冷塔清掃工藝Fig.3 Cleaning Process for Final Cooling Tower for Treating Crude Benzene after Optimized

2.2 洗油輸送管線清掃方法優化

優化后的粗苯工序洗油輸送管道清掃工藝通過兩個氮氣加熱器用蒸汽給氮氣加熱，見圖4。將氮氣加熱至80～90℃，將油庫洗油輸送至粗苯油槽后，用熱氮氣對輸送管線進行清掃，利用蒸汽間接加熱，蒸汽冷凝液從氮氣加熱器排出，不進入洗油系統中。

圖4 優化后的粗苯工序洗油輸送管道清掃工藝Fig.4 Cleaning Process for Oil Washing Pipeline for Treating Crude Benzene after Optimized

2.3 粗苯循環洗油脫水操作優化

采用富油槽低液位操作，將洗油系統中的大部分水都集中轉移至洗油槽內，通過合理控制洗油槽液位、油水分界面高度、洗油循環量及富油壓力，實現對脫水速度的控制，完成含水較大的洗油在脫苯塔的在線脫水操作，較大程度地保證粗苯正常生產，可相對提高系統的作業率和粗苯產量，減少過熱蒸汽的放散，同時提高粗苯工序系統運行的安全性，有效避免螺旋板換熱器及管道的損壞。

3 實踐效果

改進前后鲅魚圈粗苯工序指標情況如表1所示。由表1可以看出，終冷塔清掃時間和頻次、洗油輸送管線清掃時間及粗苯循環洗油脫水時間均減少，大幅降低了現場操作勞動強度；循環洗油含水量明顯降低，改進措施效果顯著。

表1 改進前后鲅魚圈粗苯工序指標情況Table 1 Process Indexes for Treating Crude Benzene before and after Improvement in Bayuquan Branch

采取改進措施后，終冷塔冷卻效果提升，焦爐煤氣溫度降低至25～27℃，降低了焦爐煤氣在洗苯塔水汽析出量；用加熱氮氣清掃后，輸送管線內無冷凝水，避免了出現冬季管道堵凍現象，相對蒸汽清掃工藝，每年可減少進入洗油冷凝水約240 t，有效降低了洗油含水量；洗油脫水時間減少，提高了粗苯工序系統運行的安全性，有效避免了螺旋板換熱器及管道的損壞。同時，焦油增產約60 t/a，粗苯增產110 t/a，避免過熱蒸汽放散75 t/a，實現創效223.77萬元/a。

4 結語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司為了解決粗苯工序粗苯循環洗油系統含水量大的問題，采用魚刺圖對含水量大原因進行了詳細分析，得出進入洗苯塔煤氣含水量大、蒸汽清掃洗油輸送管線和洗油低溫脫水操作是主要原因，通過采取相應優化措施，粗苯循環洗油系統含水量由2.5%降低至1.2%，改進措施效果顯著；同時，大幅降低了工人勞動強度，實現創效223.77萬元/a，促進了粗苯生產過程的高效、安全、綠色，值得推廣和借鑒。