延遲焦化裝置含硫污水排放現(xiàn)狀及減量化措施

姜學(xué)艷，李 煥，丁祿彬，汪皕喆，楊文玉，高 陽

(中國石化安全工程研究院, 山東青島 266071)

延遲焦化裝置含硫污水排放現(xiàn)狀及減量化措施

姜學(xué)艷，李 煥，丁祿彬，汪皕喆，楊文玉，高 陽

(中國石化安全工程研究院,山東青島266071)

在分析延遲焦化裝置含硫污水排放現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，從減少蒸汽用量、含硫污水串級(jí)使用、含硫污水汽提凈化水回用3個(gè)方面提出了裝置含硫污水減量化的措施。

延遲焦化裝置 含硫污水 減量化

延遲焦化是目前最重要的重質(zhì)油加工技術(shù)之一，裝置用水、排水環(huán)節(jié)多，是典型的含硫污水產(chǎn)生源。隨著加工原料油品質(zhì)日趨變差，硫及其它雜質(zhì)含量不斷升高，裝置含硫污水產(chǎn)生量也不斷增多。做好延遲焦化裝置含硫污水管理及優(yōu)化使用，既對(duì)本裝置節(jié)水減排有重要作用，對(duì)常減壓、催化裂化等其他裝置也有參考價(jià)值。

1 延遲焦化裝置含硫污水來源

延遲焦化裝置含硫污水包括原料帶水、加熱爐注汽、特閥注汽、汽提蒸汽、分餾塔注水、富氣水洗水等產(chǎn)生的污水，產(chǎn)生部位主要有分餾塔塔頂分液罐、富氣壓縮機(jī)出口分液罐、穩(wěn)定塔頂分液罐及放空塔頂分液罐，水量一般占裝置總廢水量的70%。

圖1為延遲焦化裝置含硫污水來源流程圖，主要工藝流程為：原料經(jīng)過換熱后由進(jìn)料泵打入焦化加熱爐，加熱爐設(shè)注汽點(diǎn)；原料加熱后經(jīng)四通閥進(jìn)入焦炭塔底部，在焦炭塔老塔經(jīng)小吹汽、大吹汽、小給水、大給水進(jìn)行冷焦、切焦；原料中帶水、加熱爐注汽、特閥注汽、焦炭塔小吹汽期間的蒸汽/水隨焦炭塔頂流出的熱油氣進(jìn)入分餾塔，與分餾塔側(cè)線蒸汽汽提塔中的汽提蒸汽一起，作為分餾塔頂油氣經(jīng)注水、冷卻后進(jìn)入分餾塔頂氣液分液罐，分出焦化富氣、汽油及含硫污水；焦化富氣經(jīng)壓縮、水洗、冷卻后，經(jīng)富氣壓縮機(jī)出口分液罐分離出富氣、汽油和含硫污水；富氣、汽油進(jìn)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，穩(wěn)定塔頂氣經(jīng)空冷后進(jìn)入穩(wěn)定分液罐，排出含硫污水。焦炭塔大吹汽、冷焦產(chǎn)生的大量高溫蒸汽及少量油氣進(jìn)入放空塔，放空塔頂大量蒸汽及油氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入放空塔頂分液罐，排出含硫污水；焦炭塔冷、切焦水排往冷切焦水罐循環(huán)使用。

2 含硫污水排放現(xiàn)狀

國家2003年發(fā)布了HJ/T 125-2003《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 石油煉制業(yè)》，對(duì)煉廠含硫污水回用率及典型裝置含硫污水單排量做出了明確要求，其中延遲焦化裝置含硫污水單排量指標(biāo)為：一級(jí)指標(biāo)≤50 kg/t加工原料，二級(jí)指標(biāo)≤100 kg/t加工原料，三級(jí)指標(biāo)≤180 kg/t加工原料。根據(jù)中國石化32套延遲焦化裝置2013年含硫污水單排量數(shù)據(jù)(見圖2)統(tǒng)計(jì)，32套裝置含硫污水單排量整體水平比較好，含硫污水單排量平均值為74 kg/t加工原料，其中26套裝置排污水平在100 kg/t加工原料以下，達(dá)到行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)水平。

圖1 中國石化32套延遲焦化裝置2013年含硫污水單排量數(shù)據(jù)

從圖1可以看出，不同裝置間含硫污水排放水平差別較大，最好水平為7 kg/t加工原料，最差為288 kg/t加工原料，相差40倍之多。分析原因，一方面是各企業(yè)原料性質(zhì)、生產(chǎn)工藝存在差異；另一方面是各企業(yè)含硫污水管理水平存在差異，地區(qū)取水壓力大、節(jié)水減排力度強(qiáng)、精細(xì)化管理水平高的，含硫污水產(chǎn)生量小，回用水平高。由此可見，通過工藝、技術(shù)和管理手段，對(duì)延遲焦化裝置含硫污水產(chǎn)生及回用進(jìn)行系統(tǒng)、整體優(yōu)化，可從源頭減少含硫污水產(chǎn)生量，提高含硫污水回用量，實(shí)現(xiàn)裝置源頭節(jié)水減排。

3 含硫污水減量化措施

3.1 減少蒸汽用量

延遲焦化裝置生產(chǎn)中加熱爐注汽、冷焦小吹汽和大吹汽、分餾塔輕蠟油蒸汽汽提等很多環(huán)節(jié)都涉及到蒸汽使用，是含硫污水的直接來源，通過工藝參數(shù)調(diào)整、優(yōu)化，減少蒸汽消耗量，可以實(shí)現(xiàn)含硫污水的源頭削減。

3.1.1加熱爐注汽

加熱爐注汽目的是降低管內(nèi)結(jié)焦速率，延長(zhǎng)焦化開工周期，注氣量通常根據(jù)輻射量來確定，一般來說注汽量為輻射量的1%～2%，輻射量越大，注汽比例越小。目前加熱爐注汽主要采用多點(diǎn)注汽，注汽量和注汽位置由加熱爐爐管內(nèi)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算來決定，可以通過專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化模擬。也有報(bào)道裝置采用注干氣的方式，以清潔介質(zhì)替代避免蒸汽消耗[1]。

另外，國外焦化裝置多采用提高冷油流速(西方發(fā)達(dá)國家焦化加熱爐冷油流速規(guī)定大于2.1～2.2 m/s)的方法，降低管內(nèi)結(jié)焦速率，而我國煉油廠管式加熱爐設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定焦化加熱爐冷油流速為1.3～1.9 m/s，加熱爐冷油流速最高為1.39 m/s，最低為1.06 m/s，平均值為1.26 m/s[2]。如某企業(yè)160×104t/a焦化裝置，焦化加熱爐冷油流速設(shè)計(jì)為1.33 m/s，實(shí)際操作中冷油流速最高約為1.4 m/s，最低約為1.0 m/s。因此，在新裝置設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮通過提高冷油流速來降低結(jié)焦率，進(jìn)而減少注汽量。

3.1.2冷焦吹汽

在保證焦炭揮發(fā)分合格條件下，對(duì)焦炭塔大吹汽蒸汽量進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)際操作時(shí)可按照一定比例實(shí)施階梯性削減，并注意觀察產(chǎn)品質(zhì)量揮發(fā)分參數(shù)變化和冷焦給水情況，直至焦炭揮發(fā)分開始增加或給水困難，確定最佳汽量范圍。以某企業(yè)160×104t/a焦化裝置為例，其小吹汽過程蒸汽用量設(shè)計(jì)值為6～7 t/h，優(yōu)化調(diào)整后降為3～4 t/h；大吹汽過程蒸汽用量設(shè)計(jì)值為20 t/h，優(yōu)化調(diào)整后降為15 t/h。

3.1.3汽提蒸汽

隨工藝條件變化及時(shí)調(diào)整分餾塔汽提蒸汽和加熱蒸汽，在滿足裝置安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量前提下，定期核定蒸汽用量，保持工藝蒸汽用量在最優(yōu)范圍內(nèi)。若分餾塔分餾蠟油后進(jìn)加氫處理，且蠟油指標(biāo)滿足加氫處理進(jìn)料要求，可取消蒸汽汽提；若必須進(jìn)行汽提，則汽提蒸汽用量宜為產(chǎn)品量的2%～4%，進(jìn)一步減少使用量時(shí)，可考慮在不影響加氫處理進(jìn)料要求的條件下，實(shí)施階梯性削減，比如每次減少注汽量的3%～5%[3]。

3.2 含硫污水串級(jí)使用

3.2.1注水

分餾塔頂注水、富氣水洗水可直接使用本裝置的含硫污水，如將穩(wěn)定塔頂分液罐或富氣壓縮機(jī)出口分液罐的含硫污水直接引入分餾塔頂油氣線串級(jí)使用，壓縮機(jī)富氣水洗水直接利用分餾塔頂分液罐含硫污水。

3.2.2冷切焦水補(bǔ)水

一般來說，延遲焦化裝置在吹汽和冷卻過程放空塔頂分離器收集的污水，硫化氫和氨含量在冷卻的第一個(gè)小時(shí)中達(dá)到最高[4]。因此，可考慮將放空塔頂分液罐排水實(shí)施分質(zhì)處理，初期污水送至酸性水汽提裝置，1 h后的污水排入冷切焦水系統(tǒng)；或者在不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)放空塔排水中污染物含量進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果確定最佳切水時(shí)間點(diǎn)。

另外，也有企業(yè)將放空塔全部排水排入冷切焦水系統(tǒng)，如某煉油企業(yè)290×104t/a延遲焦化裝置，設(shè)計(jì)時(shí)放空塔頂氣液分離罐中污水直接排至冷切焦水系統(tǒng)，隔油處理后作為冷切焦水補(bǔ)充水，實(shí)際運(yùn)行過程中考慮到惡臭異味、焦粉問題，排水先進(jìn)油水分離罐靜置，取罐體下部分水作為冷切焦水補(bǔ)充水，同時(shí)為保證水質(zhì)定期用污水處理場(chǎng)中水置換部分冷焦水。

3.3 含硫污水汽提凈化水回用

3.3.1冷切焦水系統(tǒng)補(bǔ)水

冷切焦水系統(tǒng)補(bǔ)水最早設(shè)計(jì)為新鮮水，后來有裝置使用污水處理場(chǎng)中水，或選擇含硫污水汽提凈化水做部分補(bǔ)水水源，如某煉油企業(yè)160×104t/a延遲焦化裝置冷切焦水系統(tǒng)補(bǔ)水水源為含硫污水汽提凈化水和污水處理場(chǎng)中水，平均每天補(bǔ)凈化水量70 t左右，污水處理場(chǎng)中水70～100 t。企業(yè)含硫污水汽提凈化水回用量宜根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)水量需求以及現(xiàn)場(chǎng)工作條件(如異味控制要求及措施等)來確定。

3.3.2部分替代大吹汽蒸汽

最近幾年來，基于節(jié)能目的，很多企業(yè)實(shí)施了除鹽水、凝結(jié)水部分替代大吹汽節(jié)能技術(shù)改造[5-6]。隨之，陸續(xù)有企業(yè)開展了高溫含硫污水汽提凈化水部分替代大吹汽技術(shù)攻關(guān)[7]。某煉油企業(yè)160×104t/a焦化裝置采用SS智能噴霧系統(tǒng)，150℃含硫污水汽提凈化水先進(jìn)入凈化水緩沖罐再由離心泵打入霧化器，在噴嘴及導(dǎo)流器件的作用下將凈化水霧化，并與280℃霧化蒸汽混合，以水霧形式經(jīng)原有大吹汽管線進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦炭塔大吹汽操作。企業(yè)項(xiàng)目投用后運(yùn)行效果良好，節(jié)約了大約60%的大吹汽蒸汽量，源頭減少含硫污水量1×104t/a，按照蒸汽成本160元/t、含硫污水酸性水汽提成本20元/t估算，一年經(jīng)濟(jì)效益約180萬元。

實(shí)施含硫污水汽提凈化水部分替代大吹汽蒸汽技術(shù)改造，一要采取措施去除凈化水中懸浮物雜質(zhì)，可在霧化器前設(shè)置兩組并聯(lián)過濾器，正常生產(chǎn)中及時(shí)根據(jù)過濾器差壓進(jìn)行切換，并對(duì)切出的過濾器進(jìn)行沖洗、備用；二要確保凈化水、蒸汽混合后進(jìn)塔溫度滿足工藝要求；三要根據(jù)焦炭塔塔頂壓力和塔壁溫降速率，及時(shí)調(diào)整凈化水和蒸汽用量比例，以避免出現(xiàn)塔壁溫度快速下降問題。

4 結(jié)論

通過對(duì)延遲焦化裝置含硫污水產(chǎn)生及回用進(jìn)行系統(tǒng)、整體優(yōu)化，減少蒸汽消耗，實(shí)施含硫污水串級(jí)使用，增加含硫污水汽提凈化水回用量，可從源頭減少含硫污水產(chǎn)生量，提高含硫污水及凈化水回用量，減輕酸性水汽提裝置、末端污水處理場(chǎng)壓力，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)清潔生產(chǎn)和源頭節(jié)水減排，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。

[1] 周付建,王湘,楊軍文,等.煉廠延遲焦化廢水來源及其處理技術(shù)[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù), 2015， 31(5):76-80.

[2] 瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2008: 423.

[3] 姜學(xué)艷,葉曉東,牟桂芹.煉廠含硫污水處理優(yōu)化思路探討[J].安全、健康和環(huán)境,2014,14(9):29-32.

[4] 瞿濱.延遲焦化裝置技術(shù)問答[M].北京:中國石化出版社,2012:364.

[5] 吳振華.延遲焦化焦炭塔大吹汽節(jié)能改造[J].煉油技術(shù)與工程,2013,43(4): 48-50.

[6] 伍寶洲,曹世凌,李艷.延遲焦化裝置焦炭塔大吹汽節(jié)能技術(shù)改造效果與分析[J].河南化工,2015,32(11): 49-51.

[7] 張建設(shè).凈化水代替大吹汽技術(shù)在延遲焦化裝置上的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能與減排, 2013,3(3):12-15.

DischargeStatusandReducingSolutionsofSulfur-bearingWasteWaterforDelayedCoking

Jiang Xueyan，Li Huan，Ding Lubin，Wang Bizhe，Yang Wenyu，Gao Yang

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071)

Based on the discharge status of sulful-bearing water for delayed coking unit, produced the reducing solutions, including reducing the steam consumption, cascade use of sulful-bearing water, and reusing the purified water.

delayed coking unit; sulful-bearing water; reducing

2016-10-15

姜學(xué)艷，高級(jí)工程師，碩士研究生，主要從事環(huán)保政策法規(guī)和清潔生產(chǎn)研究。