延遲焦化裝置處理含油污泥的技術(shù)應(yīng)用

徐先財，蔡海軍，陳 凱，王成章

（中國石油 烏魯木齊石化公司煉油廠，新疆 烏魯木齊 830019）

延遲焦化裝置處理含油污泥的技術(shù)應(yīng)用

徐先財，蔡海軍，陳 凱，王成章

（中國石油 烏魯木齊石化公司煉油廠，新疆 烏魯木齊 830019）

介紹了中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠采用1.2 Mt/a延遲焦化裝置的焦炭余熱摻煉含油污泥的技術(shù)。采用該技術(shù)在焦炭塔冷焦期間，成功處置了含油污泥，并根據(jù)摻煉過程中出現(xiàn)的問題，提出了相關(guān)注意事項及對策。實際應(yīng)用結(jié)果表明，采用該技術(shù)處理含油污泥達(dá)到了無害化、資源化和減量化的處理原則，降低了危險廢物的處置費用，是煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的可行之法。適量摻煉含油污泥對延遲焦化裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和石油焦產(chǎn)品的質(zhì)量無較大影響，石油焦產(chǎn)品仍能滿足3B級產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

延遲焦化；含油污泥處理；摻煉；石油焦

煉油廠的生產(chǎn)裝置、油品儲運罐區(qū)及輔助生產(chǎn)設(shè)施會產(chǎn)生含油污水，在處理過程中，不可避免地產(chǎn)生含油污泥。含油污泥主要包括隔油池底泥、浮渣、活性污泥及油罐底部沉積的油泥等，俗稱“三泥”。這些含油污泥中含有的苯系物、酚類、蒽、芘等物質(zhì)，有惡臭味和毒性，如果未經(jīng)妥善處理，會堆積成害或污染水體和環(huán)境，造成二次污染。含油污泥已被國家列入《國家危險廢物名錄》管理，廢物類別為HW08，即廢礦物油［1-2］。但含油污泥的性質(zhì)特殊，脫水和處理技術(shù)難度大、成本高，一直是困擾石化公司凈化水廠的環(huán)保難題。

中國石油烏魯木齊石化公司（簡稱烏石化）凈化水廠處理含油污泥主要有3種方法：1）將含油污泥脫水后形成的干泥送電廠進(jìn)行摻燒，或用焚燒爐焚燒；2）將含油污泥處理生成燃料油和顆粒焦；3）對外委托給有資質(zhì)的單位處置。隨著煉油廠的不斷擴(kuò)建，現(xiàn)有含油污泥處理技術(shù)和設(shè)施已無法滿足環(huán)保要求。實現(xiàn)含油污泥的無害化、資源化處理勢在必行。

據(jù)了解，目前含油污泥處理技術(shù)大致分4類：熱處理、生物處理、溶劑萃取和綜合利用工藝。綜合考慮投資、能耗、處理效果及操作成本等，綜合利用工藝是較為理想的處理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)資源化利用。綜合利用工藝主要包括回收輕質(zhì)油及瀝青、含油污泥作催化裂化裝置分餾塔油漿以及進(jìn)焦化裝置處理［2］。利用焦化反應(yīng)處理含油污泥就是利用重質(zhì)礦物油焦化反應(yīng)的特點，使油泥中的礦物油得到深度裂解，最終生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的石油焦和多餾分的輕質(zhì)油，實現(xiàn)資源回收和保護(hù)環(huán)境的目的［3］。

本工作介紹了烏石化采用1.20 Mt/a延遲焦化裝置開展含油污泥進(jìn)冷焦塔塔底回?zé)捈夹g(shù)的應(yīng)用情況，利用冷焦塔塔內(nèi)高溫焦炭的余熱反應(yīng)掉含油污泥中的殘渣及污油，使含油污泥的處理達(dá)到無害化、資源化和減量化。

1 含油污泥處理技術(shù)的原理

焦化冷焦摻煉含油污泥的原理：將含油污泥在焦炭塔吹汽、冷焦的過程中注入，利用焦炭塔內(nèi)焦炭的熱量將含油污泥中的水和輕油汽化而重質(zhì)油被焦化，并利用焦炭塔泡沫層的吸附作用，吸附含油污泥中的固體。蒸發(fā)出來的水汽和油氣去放空塔，經(jīng)分離、冷卻后，污水排往含硫污水汽提裝置進(jìn)行處理，油品進(jìn)行回收利用，焦炭作燃料燃燒，從根本上消除含油污泥對環(huán)境的影響［4］。

2 含油污泥摻煉技術(shù)的應(yīng)用

2.1 含油污泥的物性

烏石化凈化水廠污水處理過程中產(chǎn)生的含油污泥的物性見表1。由表1可知，含油污泥的含水量平均為92.5%（w），屬于水多、油少的類型，離心脫水后灰分較低。

2.2 石油焦產(chǎn)品的指標(biāo)

烏石化1.20 Mt/a延遲焦化裝置生產(chǎn)的石油焦主要按3B級產(chǎn)品出售，產(chǎn)品質(zhì)量見表2。由表2可見，烏石化生產(chǎn)的石油焦的產(chǎn)品指標(biāo)與3B級產(chǎn)品的指標(biāo)上限相比，仍有較大的空間。

表1 含油污泥的物性Table 1 Properties of the oily sludge samples

表2 石油焦產(chǎn)品的指標(biāo)Table 2 Indexes of petroleum coke products

2.3 摻煉方案

一般可在焦炭塔吹汽和給水兩個階段處理含油污泥，理論上焦炭溫度越高，含油污泥處理越完全，對焦炭質(zhì)量影響越小。但考慮到在吹汽階段注入含油污泥，會因其水溫過低發(fā)生水擊，焦炭塔及管線劇烈震動，發(fā)生炸焦甚至可能造成焦床崩塌，影響后續(xù)冷焦和除焦操作。因此，為保證裝置正常平穩(wěn)、生產(chǎn)不受影響，生產(chǎn)中選擇在大吹汽后的小給水階段摻煉含油污泥［9-10］。摻煉含油污泥的工藝流程如圖1所示。

為盡可能多且較為完全地處理含油污泥，降低對焦炭質(zhì)量的影響，摻煉含油污泥前，將焦炭塔吹汽時間縮短了0.5 h，盡可能提高摻煉過程中焦炭的溫度。含油污泥摻煉量過大會造成焦床溫降過快，含油污泥中的重油反應(yīng)時間短，不利于重油的裂解；并且含油污泥的組成、顆粒度、黏溫性質(zhì)差異較大，對油泥泵的運行工況影響較大，為防止摻煉過程中油泥斷量，造成泡沫層軟焦回落堵塞通道［10］，摻煉過程中控制含油污泥回?zé)捔坎淮笥?0 t/h，同時注入一定量的冷焦水。焦炭塔冷焦期間適當(dāng)延長給水時間，緩慢提高冷焦水量，停止摻煉含油污泥后再開始大幅提高給水量。為保證含油污泥的處理效果，當(dāng)焦炭溫度低于320 ℃時，停止摻煉含油污泥。

2.4 摻煉效果

按1.2 Mt/a延遲焦化裝置滿負(fù)荷計算，每塔生焦量約760～800 t，摻煉40 t含油污泥，摻煉前后石油焦產(chǎn)品的指標(biāo)見表3。由表3可見，摻煉含油污泥對裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)及石油焦產(chǎn)品的質(zhì)量無較大影響，石油焦產(chǎn)品指標(biāo)仍可達(dá)到3B級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。摻煉含油污泥既消除了含油污泥排放對環(huán)境的污染、實現(xiàn)了含油污泥的無害化處理、保護(hù)了環(huán)境、節(jié)約了水資源，也提高了后續(xù)產(chǎn)品的利用價值，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 摻煉含油污泥的工藝流程Fig.1 Process fow of blending oily sludge in the delayed coking unit.A Production tower；B Cooling tower

表3 摻煉前后石油焦產(chǎn)品的指標(biāo)Table 3 Indexes of the petroleum coke products before and after the blending

2.5 摻煉注意事項及對策

1）嚴(yán)格控制最低摻煉溫度

摻煉含油污泥主要是利用焦炭余熱將含油污泥中的水和輕油汽化，重質(zhì)油發(fā)生焦化反應(yīng)，因此，摻煉過程中焦炭的溫度至關(guān)重要。摻煉過程中焦炭溫度不應(yīng)低于320 ℃，若焦炭溫度過低，后期注入的含油污泥未發(fā)生焦化反應(yīng)，會使含油污泥處理不完全，并造成二次水污染。

2）控制合理的摻煉速度和摻煉量

由于含油污泥組成變化大，摻煉過程應(yīng)關(guān)注對石油焦產(chǎn)品質(zhì)量和焦炭塔操作的影響，及時調(diào)整摻煉速度及摻煉量。摻煉量應(yīng)參考焦炭塔溫度和生焦量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)裝置長時間處于較低負(fù)荷時，可考慮適當(dāng)延長生焦周期，降低焦炭揮發(fā)分［10］，且可以降低摻煉含油污泥對石油焦質(zhì)量造成的影響。

3）加強(qiáng)油泥泵及儀表的維護(hù)保養(yǎng)

由于含油污泥的組成、顆粒度和黏溫性質(zhì)差異較大，在實際運行中，裝置機(jī)泵和流量計出現(xiàn)的故障較多。對此，在嚴(yán)格要求凈化水廠供送含油污泥前必須做好初步過濾的同時，應(yīng)加強(qiáng)對機(jī)泵和儀表的維護(hù)保養(yǎng)。

4）防止切焦鉆頭卡鉆

在摻煉含油污泥的過程中，摻煉量過大或焦炭溫度過低，都會導(dǎo)致含油污泥未充分發(fā)生焦化反應(yīng)，含油污泥中的水和輕油汽化，但重質(zhì)油及雜質(zhì)濃縮為黏稠軟焦。在實際運行中，在除焦鉆孔時曾多次發(fā)生塌方卡鉆現(xiàn)象，造成除焦延誤。對此，操作中應(yīng)及時調(diào)整摻煉量，可隨焦炭溫度的降低，逐漸減少摻煉量，防止由于焦炭溫度過低，污泥不發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量黏稠軟焦。

5）采用加熱爐變溫操作降低焦炭揮發(fā)分

由于生焦過程中，底部焦炭在高溫環(huán)境下反應(yīng)時間長，油氣孔周圍溫度長期處于高溫，孔道周圍焦炭質(zhì)地密實，極少的含油污泥能在短時間的上升過程中滲入焦層。頂部焦炭反應(yīng)時間短，堆積了大量泡沫焦。含油污泥主要集中在焦炭泡沫層中［11］。因此，在生焦后期適當(dāng)提高加熱爐出口溫度1～3 ℃，可降低頂層的焦炭揮發(fā)分，減小摻煉含油污泥對石油焦產(chǎn)品質(zhì)量的影響［10］。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)1.2 Mt/a延遲焦化裝置摻煉含油污泥的情況計算，每年可處置14.6 kt含油污泥。含油污泥作為危險廢物外委處置，如果脫水后按重量的10%計算，年產(chǎn)生量為1 460 t，處置費用約1 000 元/t，則實現(xiàn)摻煉含油污泥后，可節(jié)省成本約146 萬元/a。另外，含油污泥中約有7.5%進(jìn)入焦化產(chǎn)品中，故每年增產(chǎn)石油焦約1 095 t，按目前焦炭價格480 元/t計算，增長效益為52.56 萬元/a。因此，摻煉含油污泥后直接經(jīng)濟(jì)效益為198.56 萬元/a。

3.2 環(huán)境效益

通過延遲焦化裝置摻煉含油污泥后，既消除了含油污泥排放后對環(huán)境的污染，實現(xiàn)含油污泥無害化處理，又保護(hù)了環(huán)境、節(jié)約了水資源，而且提高了后續(xù)產(chǎn)品的利用價值，并增加了經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了資源化處理，環(huán)境效益可觀。

4 結(jié)論

1）利用延遲焦化裝置焦炭的高溫余熱處理含油污泥，使含油污泥的處理遵循無害化、資源化和減量化的原則，是煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的可行之法。不但能有效回收含油污泥中的烴類，且減少了污染物的排放。

2）適量摻煉含油污泥對延遲焦化裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和焦炭質(zhì)量無較大影響，焦炭仍滿足3B級產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

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［4］瞿國華. 延遲焦化工藝與工程［M］. 北京：中國石化出版社，2007：637 - 649.

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（編輯 王 萍）

巴塞羅那大學(xué)研究納米電極控制化學(xué)反應(yīng)

Chem Weekly，March 15，2016

巴塞羅那大學(xué)（UB）和兩所澳大利亞大學(xué)的研究人員推出一種通過在反應(yīng)分子之間應(yīng)用電場來催化化學(xué)反應(yīng)的新方法。這將開啟以快速和廉價的方式，制造用于醫(yī)藥產(chǎn)品和材料的化合物之門。該反應(yīng)是傳統(tǒng)的Diels-Alder反應(yīng)，通過在2個包含反應(yīng)分子的納米電極之間應(yīng)用定向電場促進(jìn)。此新型納米化學(xué)合成方法涉及加入單個分子創(chuàng)建新的分子主鏈，也可能使我們獲得更高效的方法合成具有挑戰(zhàn)性的化合物。

UB的助理教授Ismael Diez-Perez和IBEC的高級研究員認(rèn)為：理論研究表明，許多的化學(xué)反應(yīng)不僅僅是氧化還原反應(yīng)（電子轉(zhuǎn)移），通常也可被認(rèn)為是應(yīng)用電場催化的反應(yīng)。靜電催化作用（使用電場）是合成化學(xué)中最早開發(fā)的催化形式，因為靜電效應(yīng)有強(qiáng)烈方向性。西班牙和澳大利亞的研究人員都通過使用基于掃描隧道顯微鏡的最先進(jìn)的單分子技術(shù)克服了這個問題。以使用外部電場作為“催化劑”意味著可實現(xiàn)挑戰(zhàn)化學(xué)反應(yīng)，否則通過傳統(tǒng)的合成方法是不可能實現(xiàn)的。

利用成核劑和超臨界二氧化碳清潔生產(chǎn)定制的微孔泡沫聚苯乙烯

J Mater Sci，May，2016

微孔泡沫是眾所周知的高分子材料，具有高抗沖強(qiáng)度、高韌性、高剛度-重量比、高疲勞壽命以及低介電常數(shù)和低導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)良性能，可采用環(huán)境友好技術(shù)制備成聚合物泡沫。特別是， 由于其低成本和對環(huán)境的溫和影響，超臨界二氧化碳替代傳統(tǒng)的發(fā)泡劑（氯氟烴、氫氯氟烴或碳?xì)浠衔铮﹤涫荜P(guān)注。在這項研究中提出的發(fā)泡過程中， 由于CO2和對異丙基苯甲烷的存在，需要溫和操作條件（9 MPa，30 ℃），有利于成核和泡孔的生長。研究人員從理論和實驗上研究了無機(jī)粒子（石英和蒙脫石）對泡孔形態(tài)學(xué)的影響， 以促進(jìn)晶胚的同時形成，從而減小平均泡孔尺寸和縮小泡孔尺寸的分布。研究人員觀察到，使用獨立的成核劑和低溫條件下聚苯乙烯泡沫的均勻性得到極大的提高。

Application of oily sludge treatment technology in delayed coking unit

Xu Xiancai，Cai Haijun，Chen Kai，Wang Chengzhang
（Urumqi Petrochemical Company Refnery，CNPC，Urumqi Xinjiang 830019，China）

Oily sludge was treated through blending process in a 1.2 Mt/a delayed coking unit of Urumqi Petrochemical Company utilizing used heat in coke. Aimed at the problems in the blending process，relevant measures were put forward. It was showed that，through practical application，the oily sludge became harmless and could be used as resource，and the cost of the waste disposal was reduced. By blending the right amount of the oily sludge，the delayed coking unit could smoothly produce petroleum coke product which could meet the quality requirements.

delayed coking；oily sludge treatment；blending；petroleum coke

1000 - 8144（2016）07 - 0868 - 04

TE 992

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.07.017

2016 - 01 - 21；［修改稿日期］2016 - 03 - 28。

徐先財（1987—），男，甘肅省武威市人，大學(xué)，助理工程師，電話 0991 - 6905295，電郵 xuxcws@petrochina.com.cn。