洛阳炼化宏力化工有限公司 河南洛阳 471012
摘要：介绍了洛阳炼化宏力化工有限责任公司MTBE单元在检修前，停工密闭吹扫交付检修的工艺处理计划和实施效果，并针对吹扫过程中出现的问题提出改进意见和应对措施。
关键词：MTBE装置；停工；退料；检修；密闭；排放；吹扫；节能
MTBE二单元装置设计加工能力4万吨/年，由山东海成石化设计有限公司设计，2010年4月建成投产，采用筒式外循环固定床反应器+催化精馏MTBE合成技术，属于炼油型MTBE生产装置；见图一。受炼油型MTBE生产特性影响，装置停工检修过程中会产生较多废气、污水和污油，如果不能实现密闭吹扫，将不能满足日益严格的环保要求。随着国家对环境保护工作的要求越来越严，生产装置开停工的污染物排放也被纳入环境保护控制指标的范围。本文通过对MTBE装置停工检修及密闭退料吹扫中的各种影响因素进行分析，通过在停工退料前采取部分必要完善措施，如增加退油、退水流程，统筹安排装置停工顺序，控制蒸汽、氮气消耗量，控制停工过程火炬气排放量及温度，制订量化指标，控制污水、污油产生量；成功实现了安全顺利停工，已停平稳、退干净、吹合格为主要目标的同时，减少挥发性有机物排放，同时减少停工过程中物料损耗、蒸汽损耗。
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图一 MTBE二单元原则流程图
2019年2月，公司决定对MTBE二单元进行退料，并要求采取密闭吹扫方式，禁止直接向大气排放含有机气体的吹扫蒸汽，禁止向雨水系统排放蒸汽吹扫凝液；将吹扫气相回收或排放至火炬燃烧，液相排放至污水池送至污水处理厂。
1、停工吹扫普遍存在的问题
1.1 停工退料吹扫存在问题
（1）停工吹扫任务重，难度较大。装置退料无法对物料进行充分回收。MTBE装置首次退料吹扫；部分管线直径很大，长流程很难憋压吹扫；配管布置存在多处低点，存在物料回收和扫线死角。
（2）停工退油难度较大。停工过程中污油量大，退油管线细能力有限，退油过程中水击、机泵抽空等不确定性因素多，系统污油管线允许使用时间有限，停工退油难度较大。
（3）停工过程中含油污水量大。停工过程中大量蒸汽吹扫及各塔吹扫，产生大量含油污水，装置含油污水排放难度大。尤其是从2015年大检修停工来看，装置在吹扫期间，污水排放是需要认真考虑的事情，污水排放后路及相应的应急措施需要落实到位。
（4）防硫化亚铁自燃难度大。装置原料硫含量较高，且催化反应处于酸性环境，甲醇回收系统为微酸性环境，大部分管线和设备采用普通碳钢材料，存在管线腐蚀；故造成装置容易出现自燃的部位较多，防硫化亚铁自燃难度极大。
1.2 密闭吹扫关键点分析
（1）做好流程分析，明确检修内容和退料吹扫范围，停工前和调度对接好，停工退料及吹扫期间的各物料走向。合理有序的排放才能降低对下游装置的冲击，提前做好对接，才能做到心中有数。
（2）优化和完善密闭吹扫排放措施。装置设计初期密闭排放措施考虑不周全，需要考虑如何做到吹扫不留死角；并利用停工前，进一步完善密闭吹扫措施，考虑密闭吹扫冷凝的油气、废水和污油是否具备密闭外送的流程，以做到有备无患。
（3）对装置容易出现硫化亚铁自燃的部位，提前做好识别，在停工吹扫后进行新鲜水保护，以降低设备打开后发生自燃的风险。
（4）完善密闭吹扫的流程。要实现密闭吹扫，除了考虑常规的给汽点是否合适、给汽能力是否满足要求外，还应考虑密闭吹扫冷凝的油气、废油和污水是否具备密闭外送流程，能否在开工状态下进行完善流程的施工。
（5）核实密闭吹扫的气相冷却能力、吹扫污油和废水的外送能力是否满足要求。应将相关空冷器、水冷器、污水泵和污油泵的能力进行核算，避免能力不足造成退油或退水时间过长影响停工进度。
（6）出装置管线不允许直接向罐区或下游装置吹扫的，应考虑向装置反扫或接跨线至其他后路。排放量或排放温度不能满足全厂储运系统的限制条件时，应制订相应的应对措施。
（7）密闭吹扫需要分系统分阶段进行，密闭吹扫比常规吹扫难度大、易水击；分系统分阶段控制各系统吹扫压力，可以减少吹扫难度，确保吹扫效果。
2、MTBE装置停工密闭退料吹扫流程
2.1 停工密闭回收退料流程分析与补充
2.1.1流程补充完善
MTBE二单元所有的泵布置在一层，除开停工罐外其他罐均布置在二层，所有换热器除再沸器外均布置在三层；各塔器按流程顺序在装置区南由东向西依次排列。各塔各罐设置有UC线，可通过调整盲板，调用蒸汽、氮气和压缩风。
在停工吹扫期间，为了实现密闭排放，吹扫蒸汽进入塔内，塔顶通过冷凝后，在塔顶回流罐产生大量含油污水，为了实现塔顶含油污水快速密闭的排放，本次停工前期新增塔顶含油污水密闭排放流程，见图二。当塔顶蒸汽经过冷凝后产生的大量含油污水，可通过此流程密闭排放至罐区，可有效的杜绝大量含油污水直接排含油井，冲击污水处理厂，在此次停工期间，此密闭排放措施起到了巨大的作用。
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图二 MTBE二单元密闭退料吹扫流程图
密闭排放流程：（红色部分为对密闭退料吹扫的补充完善）
①主线分段预制，现场不动火安装，主线规格DN50，主线分高压段和低压段中间加阀门防止退料时高低压互串造成事故；起始端接入蒸汽，末端加阀门后插入装置围堰西边的污水池底部。
经过估算，蒸汽吹扫时使用蒸汽量不超过6吨每小时，DN50主线可保证，各支线排水点间断排水。
②支线分别连接MTBE二单元装置内除冷凝水泵外的所有泵的出入口及塔的最低点排净；每组泵及每个低点一条分支，每条分支线留DN20排净一个，布置在装置一层泵区中间。
退料时使用，可保证低点残余物料退净；吹扫时排放含油污水，可保证吹扫流程畅通、无积水、无死角。
③低压瓦斯界区阀前加排净（DN25）接入主管；装置区域低压瓦斯吹扫时，可关闭界区阀，凝液通过该管线排入污水池；
2.1.2多组分物料残余物料处置
催化精馏塔进行单塔循环维持塔压0.2-0.3MPa较低水平运行，若压力较高通过回流罐顶放空排入低压瓦斯；维持催化精馏塔灵敏点温度80℃以上，将塔底MTBE送入浮顶罐罐
通过去进料线UC线，向反应器内充氮气至0.5MPa以上，打开反应器压控调节阀，将反应器内物料缓慢逐步压入催化精馏塔；可多压几次，将反应器内物料退干净。
催化精馏塔轻重组分通过升温分离待降温降压后，仍会残留包含MTBE、甲醇、醚后碳四等多种组分的物料落入塔底；可通过催化精馏塔底去回流泵入口跨线流程，用回流泵将此物料送入醚后碳四缓冲罐。
回流罐内物料可通过回流泵回流出口去醚后碳四缓冲罐跨线，送至醚后碳四缓冲罐。
醚后碳四缓冲罐可同时接收醚化反应器、进料预热器，外循环换热器、水洗塔进料换热器等设备内残存的液相物料，可以将MTBE二单元各设备及管线内液相物料回收干净。
醚后碳四缓冲罐是醚后碳四缓冲罐，可用醚后碳四输送泵出口将物料送至液化气产品罐暂存，液化气产品输送泵出口设置有回炼流程，可分阶段将退余料送至MTBE一单元回炼。
2.2蒸汽吹扫流程
进蒸汽前对各系统泄压后，分别通入氮气保持适当压力；进蒸汽后由于温度升高轻组分的不断挥发，不需要通入氮气维持压力。
各系统吹扫合格判断标准为：塔罐内测温点温度等于或大于显示压力的饱和蒸汽压。
2.2.1 原料及反应系统
建议保持该系统吹扫时压力不小于0.1MPa。
⑴蒸汽由UC线，进碳四和甲醇原料罐，沿进料流程进入反应器；蒸汽由进料线，一路经预热器，另一路经外循环流程进入进入反应器；
⑵反应器底部由UC线补充少量蒸汽，由反应器压控调节阀副线线吹入催化精馏塔；
2.2.2 催化精馏塔系统
建议保持该系统吹扫时塔顶压力不大于0.05MPa。
催化精馏塔底部UC线补充少量蒸汽，顶部蒸汽冷凝后进入回流罐；液相由回流泵出入口排净处排入污水池，气相由回流罐顶部间断排入低压瓦斯系统；
催化精馏塔底部蒸汽凝液间断排放至污水池，注意进蒸汽初期塔底温度低于60℃时谨慎排放，防止液化气被排入污水池。
2.2.3甲醇水洗系统
建议保持该系统吹扫时压力不小于0.1MPa。
⑴蒸汽由醚后碳四缓冲罐UC线、甲醇水洗塔UC线（补充），经盖塔碳四进料线及催化精馏塔泵出口回流线反向进入催化精馏塔；
⑵甲醇水洗塔系统吹扫8小时（或塔底排水温度不低于80℃），由甲醇水洗塔底部排水后，然后沿甲醇回收塔进料线吹扫至甲醇回收塔；另一路沿甲醇水洗塔进水线反向吹扫至甲醇回收塔；
2.2.4 甲醇回收塔系统
建议保持该系统吹扫时压力接近常压。
蒸汽由UC线进甲醇回收塔底部，由顶部进入E1509冷凝后，液相由P1507入口排净处排入初期雨水池；
2.2.5 开停工罐、低压系统及其他
⑴所有放低压设备吹扫时，打开放低压线或安全阀副线，进入隔离后的MTBE二单元火炬总管，凝液排放至污水池；
⑵N2、蒸汽进开停工罐、催化精馏塔等系统，由安全阀或放空线吹至火炬系统MTBE二单元东火炬去低压瓦斯总阀前拆法兰放空；
⑶N2、蒸汽进开停工罐，由P1508出入口排净排入初期雨水池；
⑷装置所有回炼线可由被吹扫设备反向进入P1508出入口排净排入初期雨水池；
2.2.6 催化精馏塔及甲醇回收塔回流罐
醚化反应器、催化精馏塔、甲醇回收塔、甲醇水洗塔系统吹扫完成后，吹扫低压瓦斯系统时，关闭装置西侧循环水总阀（阀上部法兰加盲板两块），排净存水；各塔底部持续少量补充蒸汽，经冷凝器吹扫入回流罐；直至各回流罐排水温度升至80℃以上，即可确保无可燃物质存留。
3、蒸汽密闭吹扫节点控制及验收
3.1吹扫步骤
(1)由图二及上一节叙述可以看出，密闭吹扫的方向是由界区向设备或容器内吹扫，再统一吹扫至精馏塔由精馏塔顶冷凝器冷凝，液相排至污水池搜集，气相由回流罐顶部排放至低压瓦斯。
(2)因此，首先通入蒸汽吹扫的系统为原料及反应系统和甲醇水洗系统。原料及反应系统蒸汽由界区液化气和甲醇管线进入原料碳四缓冲罐和原料甲醇缓冲罐，由原料碳四罐切水，多余的蒸汽进入反应上部；由外循环泵排净处切水；多余的蒸汽进入催化精馏塔。
(3)为避免液化气甲醇回收塔进入甲醇水洗系统的蒸汽吹扫分两个步骤；第一步，蒸汽由碳四出装置界区管线经液化气缓冲罐，进入甲醇水洗塔。由甲醇水洗塔碳四进料线反向进入（进料冷却器停用排净循环水冷却水）催化蒸馏塔；第二步，蒸汽吹净甲醇水洗系统中的液化气后，关闭向催化系统的吹扫流程；蒸汽分别通过甲醇水洗塔底部出水流程和上部进水流程，进入甲醇回收塔。
(4)催化精馏塔和甲醇回收塔的吹扫，分别由塔底部蒸汽线补入蒸汽；分别由再沸器液相线排净处、回流泵进口排净处排水；分别由回流罐顶部排气。
(5)精馏塔回流罐的吹扫，蒸汽由精馏塔顶部，反向通过回流线，经泵进出口跨线（或2.1.1中所述的临时制作的跨线）进入回流罐；精馏塔顶循环水冷凝器的吹扫，精馏塔顶循环水冷凝器停用排净循环水，蒸汽由精馏塔顶部气相线进入回流罐；回流罐切水包排水。催化蒸馏塔回流罐多余的蒸汽进入已经在界区隔离的低压瓦斯管线。甲醇回收塔回流罐低点排水多余的蒸汽，进入原料甲醇缓冲罐，甲醇缓冲罐低点排水多余的蒸汽进入已经在界区隔离的低压瓦斯管线，低压瓦斯管线低点凝液排入污水池。
(6)各系统安全阀的吹扫，蒸汽通过安全阀副线，部分经过开停工罐（低点排水）进入已经在界区隔离的低压瓦斯管线。
3.2吹扫步骤控制
(1)在3.1所述吹扫蒸煮步骤中，含液化气系统的低点排水，如液化气罐切水包、液化气泵排净、催化蒸馏塔底部、甲醇水洗塔底部等部位，容易出现过量切水造成污水管周围液化气积聚。因此，在吹扫排水过程中除了监控污水池附近可燃气体报警仪外，各系统吹扫排水时的温度控制也非常重要。为了确保各系统吹扫流程的贯通和持续，则需要保持不同的压力。
(2)我们通过对不同表压下MTBE装置常见物质的沸点的分析（见表一），对吹扫过程的控制参数进行规定，确保不发生误操作。（见表二）
表一 不同表压下MTBE装置常见物质的沸点
单位（压力：MPaG、沸点：℃）
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表二 各系统吹扫参数控制
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(3) 排蒸汽凝液的控制，蒸汽蒸煮吹扫过程中，两人排水一人监控污水池口可燃气浓度，另外一人开阀排水；当各系统排水点最近温度点大于温度1时，表明排水中不含有液化气等轻组分，可安全排水。
表三 饱和蒸汽温度
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(4)蒸煮的蒸汽气源采用的是0.9MPa饱和蒸汽温度略大于180℃，当各系统内可燃组分吹净后，温度将大于温度2（或大于对应压力下的蒸汽饱和温度），并出现持续上升的趋势时，表明该系统蒸煮完成，可向现场适当排放凝液和蒸汽。
3.3吹扫结果验收
3.3.1验收前的准备工作
交付检修前吹扫结果的验收需要满足以下条件：
(1)系统内充入氮气，取样点不存水，保持正压向外排气；
(2)各排水点经过适量蒸汽蒸煮；
(3)蒸煮吹扫流程逐条确认，不存在遗漏；
(4)系统及氮气排气温度，降至50℃以下；
当各系统温度满足3.2中第(4)条所述的条件时，可向现场适当排放凝液和蒸汽，确保蒸煮流程无死角，同时可通过现场的气味判断是否存在蒸煮遗漏点；
完成吹扫后关闭向低压系统的阀门，关闭给汽点蒸汽，从各系统UC线充入氮气，等待温度降至50℃以下；
3.3.2节点确认
(1)通过分析各系统流程，在表四中列出各系统或管线的采样分析点；根据相关规定，可燃气浓度＜5%LELV或可燃气体总体积含量之和≤0.5％，可判定为吹扫合格；
(2)由于反应器、催化蒸馏塔、甲醇水洗塔等内部可能含有FeS，禁止通入空气降温，等待通氮气降温或自然降温；重点部位需淋入新鲜水降温。后续工作，有容器内部检修任务时，可提前打开容器人孔通风。
4、密闭退料吹扫蒸煮结果对比
4.1传统退料吹扫
(1)氮气沿流程退压料，存在低点和死角，需要进行氮气置换气化残余液相向火炬或低压瓦斯系统排放，物料损失大；后期消耗蒸汽量大、蒸煮时间长，甚至会引发管线设备水击现象；
(2)传统的蒸汽蒸煮，蒸汽进入主要设备后沿各支线流程向外吹扫，不形成闭路，不可避免的对大气排放可燃气体，向地面排放含有机重组分的蒸汽凝液，造成大气污染和水污染；
(3)传统的蒸汽蒸煮，为保证吹扫效果，沿管线的凝液及蒸汽排放点多，过量消耗蒸汽。
4.2密闭退料吹扫
(1)停工时催化蒸馏塔降压操作，使用氮气沿流程压料送入催化精馏塔切割轻重组分，增加反应器内余料回收量；
(2)再沸器停工后，使用密闭退料吹扫线2.1.1所述流程，将管线设备低点物料压料至醚后碳四缓冲罐，进入球罐区存储；这部分物料虽然不能出售，但可作为再次开工时的垫塔油，节约物料加快再次开工的进度。
(3)使用密闭退料吹扫线2.1.1所述流程，不存在低点存料和残余液相，可不进行氮气置换气化，加快停工处置进度。
(4)蒸汽密闭蒸煮有机物质吹净前，形成闭路，不向大气和地面排放，避免大气污染和水污染；
4.3相关统计
(1)2019年2月-3月MTBE二单元停工交付检修过程，再沸器停工后，共回收约30吨MTBE、甲醇和液化气的混合物料；
(2)氮气压料后，节约氮气置换气化时间约24小时；
(3)蒸汽蒸煮吹扫过程，现场无异味，未发生可燃气体报警仪报警现象；
根据凝液回收量及蒸汽流量计统计蒸汽蒸煮吹扫过程耗时与往期传统的蒸汽蒸煮时间相当，平均蒸汽用量3t/h；根据蒸汽流量计统计往期，平均蒸汽用量约6t/h；
(4)密闭退料吹扫管线，预制长度约120米。
5、结论及建议
密闭退料吹扫有以下主要优缺点：
优点：(1)节约蒸汽效果明显；(2)物料回收彻底；(3)环保效果明显。
缺点：(1)人员素质要求高；(2)控制过程复杂，容易发生误操作；(3)流程顺序、压力温度参数控制要求严格；(4)蒸汽给汽点位置、凝液排水点及排水量要求高；(5)需要提前设计预制专用管线。
建议：
密闭吹扫原理简单通用性强，适用于炼油、化工等行业存在精馏分离的装置；可通过借鉴制定其他不同装置的密闭退料吹扫方案。
(1)密闭退料吹扫方案，需要进行完善，特别是管理人员和操作人员需要转变思路，通过学习研究，掌握要点能及时纠正方案执行过程中的错误做法；
(2)某些装置由于设计之初未考虑密闭退料吹扫要求，蒸汽、氮气给汽点设计不合理；建议进行设计改造。
参考文献
[1]洛阳炼化宏力化工有限责任公司 《化工一部操作规程》 2015年.
[2]《装置停工蒸汽密闭吹扫优化》 洛阳炼化宏力化工有限责任公司生产技术部 2019年.