化工企業(yè)污水汽提裝置問(wèn)題解決及生產(chǎn)優(yōu)化

王金娥　雷天升　于建奇　張碩

摘 要： 對(duì)污水汽提裝置原料水含油高、攜帶焦粉問(wèn)題，采用了實(shí)驗(yàn)分析方法， 進(jìn)行了不同廠家的緩蝕劑、破乳劑混合投加試驗(yàn)，原料水含油由661.7 mg/L降至了151.6 mg/L；針對(duì)焦粉含量高問(wèn)題選擇了實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了焦粉含量分析，進(jìn)行了無(wú)機(jī)、有機(jī)絮凝劑投加實(shí)驗(yàn)，得出了明礬加入量為1 000 mg/L時(shí)就能取得較好效果的結(jié)論。投加絮凝劑后，原料水中攜帶的焦粉由34.28 mg/L降至了6.59 mg/L。針對(duì)污水汽提裝置結(jié)垢問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析確定了結(jié)垢物質(zhì)為CaCO3，并進(jìn)一步分析了污水汽提裝置各種用水Ca2+含量；分析了延遲焦化、催化裂化裝置各種工業(yè)助劑的Ca2+含量，找到了主要Ca2+來(lái)源，采取了相應(yīng)措施，目前結(jié)垢問(wèn)題基本解決。

關(guān) 鍵 詞：污水汽提；石油類；結(jié)垢；焦粉；處理能力不足

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2017）07-1333-04

Problem Solving and Production Optimization of Wastewater

Stripping Unit in Chemical Enterprises

WANG Jin-e，LEI Tian-sheng，YU jian-qi，ZHANG Shuo

（Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co.， Ltd.， Shandong Dezhou 253000， China）

Abstract： The raw water of wastewater stripping unit has high and coke powder content. Mixed dosing test of corrosion inhibitors and demulsifiers from different manufacturers was carried out by experimental analysis method， the oil content decreased from 661.7 mg/L to 151.6 mg/L； aiming at the problem of high coke powder content， the experimental method was used to analyze coke powder content， the inorganic and organic flocculants dosing experiment was carried out. It's concluded that， when the addition amount of alums was 1 000 mg/L， good treatment effect was obtained. After adding the flocculant， the coke powder content decreased from 34.28 mg/L to 6.59 mg/L. Aiming at scaling problem of sewage stripping unit， scale substances were analyzed， and Ca2+ content in various wastewater in the sewage stripping unit was further analyzed as well as Ca2+content in all kinds of industrial additives in delayed coking and catalytic cracking units， the main source of Ca2+ was found out， the corresponding measures were put forward.

Key words： Water stripping； Petroleum； Scale； Coke powder； Insufficient processing power capacity

污水汽提裝置是環(huán)保裝置， 在企業(yè)污水處理流程中擔(dān)負(fù)著處理催化裂化、延遲焦化等裝置產(chǎn)生的酸性水、削減上游污染物排放濃度的任務(wù)。污水汽提裝置的穩(wěn)定運(yùn)行是污水處理場(chǎng)排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)[1]。同時(shí)隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保管理的越趨嚴(yán)格，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)排放指標(biāo)的大幅度降低，也對(duì)其運(yùn)行的穩(wěn)定性和處理效果有了更高的要求。因此，影響汽提裝置運(yùn)行效果的原料水脫氣問(wèn)題、含油問(wèn)題、攜帶焦粉問(wèn)題以及處理能力不足的問(wèn)題就顯得尤為明顯和重要。本文對(duì)污水汽提裝置的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并結(jié)合企業(yè)污水汽提裝置實(shí)際運(yùn)行存在的問(wèn)題給出了解決措施和改造方案[2，3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

（1）污水含油的測(cè)定

吸附柱：內(nèi)徑100 mm、長(zhǎng)約200 mm的玻璃層析柱。紅外分光光度計(jì)。

分液漏斗：1 000 mL。

容量瓶：50、100、1 000 mL。

玻璃砂芯漏斗：G-1型40 mL。

采樣瓶：玻璃瓶。

（2）污水含焦粉顆粒的測(cè)定

燒杯或?qū)掝i的錐形燒瓶、稱量瓶、玻璃漏斗、吸濾瓶、水流泵或真空泵、干燥器、水浴、紅外線燈炮、微孔玻璃濾器：坩鍋式，濾板孔徑4.5～9 μm。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

污水含焦粉顆粒分析的實(shí)驗(yàn)原理：稱取一定量的試樣，用已恒重的濾器過(guò)濾，被留在濾器上的雜質(zhì)即為所稱物質(zhì)重量[4]。

1.3 配方選擇

①空白水樣；

②空白水樣加入緩蝕劑；

③空白水樣加入緩蝕劑、破乳劑。每組空白水樣取100 mL，加入20 mg/L緩蝕劑、400 mg/L破乳劑。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 反相破乳劑作用原理

經(jīng)比較，選擇RF-01反相破乳劑，該劑由多種活性官能團(tuán)的高分子化合與某些活躍的金屬離子組成，其與處理的污水除有電性中和作用之外，還有“架橋”作用，可改善油包水乳液的界面張力，最終完成油水分離。該產(chǎn)品為中性均勻水溶性液體，可利用注劑泵連續(xù)加入污水中，加入過(guò)程中需與污水進(jìn)行充分混合[5，6]。

2.2 無(wú)機(jī)絮凝劑實(shí)驗(yàn)

根據(jù)無(wú)機(jī)絮凝劑K2SO4.12H2O（以下簡(jiǎn)稱明礬）的凈水功能采取加入明礬的方法進(jìn)行7組試驗(yàn)，分別按0.25、0.3、0.4、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g明礬加入到200 mL水樣中，加入明礬后溶液瞬時(shí)變?yōu)榛液谏⑼瑫r(shí)有絮狀沉淀生成，反應(yīng)迅速，沉降10 min后基本達(dá)到相同分離效果。灰黑色絮狀沉淀沉降在瓶底（圖1）[7]。

從圖1可以看出，當(dāng)加入量在0.25～0.5 g/mL時(shí)，隨絮凝劑加入量的增加，沉降時(shí)間有明顯的下降，但當(dāng)絮凝劑量繼續(xù)增加時(shí)，沉降時(shí)間不發(fā)生明顯的縮短，成本反而上升。綜合考慮成本、效果因素，選擇加入1000 mg/L，效果就很好，絮凝速度快，沉降也比較快。

3 實(shí)際采取的措施及結(jié)論

3.1 污水汽提裝置原料含油高的解決措施

（1）在油水分離器后增設(shè)二次脫水設(shè)施，延長(zhǎng)油水分離時(shí)間為延長(zhǎng)停留時(shí)間，在分餾塔油水分離后增加了二次脫水罐，如圖2所示，二次脫水罐實(shí)際容積17 m3，漂油側(cè)容積11.3 m3，液位按85%控制計(jì)算，有效容積9.6 m3，停留時(shí)間增加1.2 h[8]。

減少分餾塔污水產(chǎn)生量，延長(zhǎng)油水分離器內(nèi)油水分離時(shí)間為降低分餾塔油水分離器負(fù)荷，增加污水停留時(shí)間，將加熱爐注水由4.2 t/h降至3.9 t/h，相對(duì)增加污水在油水分離器的停留時(shí)間。校驗(yàn)測(cè)量?jī)x表，確定最佳液位控制值對(duì)油水分離器油水界位（沉桶）液面計(jì)進(jìn)行了校驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)調(diào)整油水界位，最終將油水分離器油水界位由原來(lái)的65%提高至90%，保證油水分離效[9]。

（2）優(yōu)化油水分離器操作，提高油水分離效率通對(duì)油水分離器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，油水分離器現(xiàn)有2個(gè)入口，一個(gè)是油、水入口（北側(cè)），距分離器底部脫水口3.8 m，而且其前部設(shè)有擋板，另一入口為油汽入口（南側(cè)），距分離器底部脫水口2.0 m，且油氣入口管分布管與油、水入口管分布管形式不同，經(jīng)工藝操作調(diào)整，找到最佳的2個(gè)入口流量比例，改善了油水分離器的油水分離狀態(tài)，相對(duì)延長(zhǎng)了油水停留時(shí)間，降低了油水分離器內(nèi)油水乳化狀態(tài)，使含油基本穩(wěn)定在250～300 mg/L之間，除油效率達(dá)到90%以上。

（3）在二油水分離器前投加破乳劑，提高油水分離效果由于在二次脫水罐投加破乳劑對(duì)提高油水分離效果明顯，因此，在延遲焦化裝置分餾塔污水進(jìn)入油水分離器前投加破乳劑，改善油水分離效果， 降低二次脫水罐排水含油。

3.2 污水汽提裝置原料含油高的解決效果

在采取了上述措施后，通過(guò)分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)：注劑前，污水含油平均在661.7 mg/L，且集中在500～

1 000 mg/L之間波動(dòng)。注劑后，破乳除油效果顯著，污水含油平均值降至151.6 mg/L，且集中在100～200 mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到送污水汽提裝置標(biāo)準(zhǔn)。延遲焦化裝置采取措施前、后污水含油情況詳見(jiàn)圖3、4。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)操作的優(yōu)化調(diào)整，對(duì)設(shè)備、設(shè)施的維修，考察緩蝕劑與破乳劑混合投加的效果，使焦化油水分離器排水石油類含量由675 mg/L下降到200 mg/L以下，解決了催化污水汽提原料水罐噴瓦斯等問(wèn)題，保證了污水汽提裝置安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。

3.3 污水汽提裝置原料攜帶焦粉解決措施

（1）穩(wěn)定操作，避免大幅度波動(dòng)，尤其是操作壓力要控制平穩(wěn)，不要有太大的變化。

（2）換塔操作期間，四通閥切換要提前調(diào)整。焦炭塔頂可以添加消泡劑來(lái)減輕夾帶焦粉，控制焦炭塔頂溫低于420 ℃，防止油氣在大瓦斯線及后續(xù)設(shè)備繼續(xù)反應(yīng)結(jié)焦。

（3）注消泡劑控制好焦碳塔的泡沫層高度防止焦粉帶入分餾塔，加強(qiáng)分餾塔下部的油氣洗滌，防止焦粉帶到分餾塔上部。

（4）注入絮凝劑沉降焦粉顆粒。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得知，在污水中加入一定量的無(wú)機(jī)絮凝劑明礬就可以使焦粉快速沉淀下來(lái)，達(dá)到去除的目的。因此采取延遲焦化污水在入污水汽提裝置前加入絮凝劑等手段，去除焦化污水中的焦粉[10]。設(shè)計(jì)流程如圖5。

利用舊恒升化工醚化裝置兩臺(tái)閑置儲(chǔ)罐500T-9、10#罐，將延遲焦化裝置污水直接送至500T-9、10#罐，途中通過(guò)注劑泵加入絮凝劑，使絮凝劑與延遲焦化裝置污水一起送至500T-9、10#罐絮凝，沉淀后經(jīng)過(guò)P1、P2送至污水汽提裝置原料水罐，以達(dá)到去除焦粉顆粒的目的。

3.4 污水汽提裝置機(jī)泵結(jié)垢物質(zhì)分析及確定

采集污水汽提裝置泵6201內(nèi)結(jié)垢物質(zhì)，進(jìn)行分析試驗(yàn)：

第一步：取結(jié)垢物質(zhì)少許，加入鹽酸。樣品劇烈反應(yīng)，放出大量氣體。分析氣體性質(zhì)：無(wú)色，無(wú)味，能使pH試紙呈紅色?？梢酝茢酁槎趸?。反應(yīng)結(jié)束后，溶液無(wú)色透明，說(shuō)明該物質(zhì)在酸性溶液中溶解良好。初步斷定該結(jié)垢物質(zhì)為碳酸鹽沉淀[11，12]。

第二步：再取結(jié)垢物質(zhì)少許，加入鹽酸（1∶1）溶解完全。然后向溶液中加入稀硫酸，有白色沉淀，逐漸加大溶液酸性，當(dāng)pH值為1時(shí)仍然不溶解。說(shuō)明這種白色沉淀不溶于強(qiáng)酸?？梢哉J(rèn)為是生成鈣鹽沉淀。

第三步：通過(guò)對(duì)結(jié)垢內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行酸稀釋，測(cè)定溶液的鈣、鎂離子含量后反算結(jié)垢物質(zhì)內(nèi)鈣含量為 39.58%，鎂含量為0.17%。推算結(jié)垢物質(zhì)中碳酸鈣含量為98.95%，碳酸鎂含量為0.60%，因此結(jié)垢物質(zhì)基本為碳酸鈣。并且由于碳酸鎂在水中溶解度（0.227 g/L）幾乎是碳酸鈣在水中溶解度（0.053 g/L）4倍，因此碳酸鈣比碳酸鎂難溶，優(yōu)先沉淀析出[13，14]。

4 總 結(jié)

恒升化工污水汽提裝置的工藝路線采用的是單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝。該裝置于2006年10月25日與催化裂化裝置同步建成并投入生產(chǎn)，處理催化裂化裝置產(chǎn)生的含硫、含氨污水，原設(shè)計(jì)處理能力為16萬(wàn)t/a。2008年隨催化裂化裝置同步擴(kuò)能改造，將汽提塔部分塔板改為填料后，處理能力達(dá)到25萬(wàn)t/a，從此沒(méi)有再進(jìn)行過(guò)改造。2011年以后由于環(huán)保要求的提高以及當(dāng)時(shí)大量節(jié)水的要求，延遲焦化裝置產(chǎn)生的酸性水送污水汽提裝置處理，使污水汽提裝置總加工量達(dá)到30 t/h，污水汽提裝置處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，由于該裝置原料水石油類含量偏高、攜帶不易沉降的焦粉顆粒等，污水汽提裝置操作出現(xiàn)了異常變化，造成污水汽提裝置處理量不斷下滑、排水氨氮超標(biāo)、沖擊下游污水處理裝置，造成總排水質(zhì)惡化，限制污水回用總量。污水汽提裝置是環(huán)保裝置，擔(dān)負(fù)著催化裂化裝置、延遲焦化裝置酸性水的處理任務(wù)。如果該裝置出現(xiàn)操作異常，催化裂化裝置、延遲焦化裝置產(chǎn)生的酸性水將直接排入下水，會(huì)對(duì)下游的污水處理場(chǎng)造成堿沖擊。所以該裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)在環(huán)保工作中有非常重要的作用。本文著重研究了延遲焦化裝置污水含油高、攜帶焦粉的原因及解決措施；污水汽提裝置結(jié)垢的原因及解決措施以及影響污水汽提裝置加工能力的因素及解決措施。其中分餾塔塔頂產(chǎn)物中含有大量酚類和石油類，揮發(fā)酚含量較高，而酚類在水中具有表面活性劑的功能，油、水無(wú)法充分分離。由于延遲焦化裝置固有的工藝特點(diǎn)，在其周期性生產(chǎn)期間，換塔操作會(huì)造成塔內(nèi)氣速增加，使得膠質(zhì)、瀝青質(zhì)形成的焦粉晶體被攜帶至分餾塔，雖經(jīng)分餾塔的洗滌作用但仍有部分細(xì)小的焦粉顆粒被攜帶至塔頂產(chǎn)品，在油水分離器的油水分離過(guò)程中進(jìn)入污水系統(tǒng)帶入污水汽提裝置。由于延遲焦化及催化裂化污水一同進(jìn)入污水汽提裝置本身已超出了裝置負(fù)荷，再加上塔盤(pán)的結(jié)垢的影響，使得污水汽提裝置加工能力嚴(yán)重不足，全塔壓降增大，無(wú)法滿足催化裂化、延遲焦化裝置酸性水量的處理要求。經(jīng)過(guò)各種原因分析及準(zhǔn)確定位，主汽提塔進(jìn)行了改造，主要改造內(nèi)容有兩點(diǎn)：一是塔頂6.5 m3 QH-1型散堆填料全部更新為BY-W型散堆填料，且使本次改造在塔板開(kāi)孔率僅為8.01%的情況下也能滿足大加工量的要求。改造后，污水汽提裝置按設(shè)計(jì)值進(jìn)行了標(biāo)定，即冷進(jìn)料1 t/h，熱進(jìn)料30 t/h，蒸汽量5.5 t/h，塔頂壓力控制0.56 MPa。從標(biāo)定結(jié)果看：本次改造達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，改造后加工量調(diào)整范圍明顯增加，標(biāo)定當(dāng)天加工量從21 t/h時(shí)逐漸調(diào)整到31 t/h，汽提塔操作正常，調(diào)整順利無(wú)阻滯。在加工量提高到31 t/h凈水氨氮質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)原料水處理量31 t/h（冷、熱進(jìn)料之和）時(shí)，凈化水質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，氨氮量在30.3～37.2 mg/L范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)的氨氮指標(biāo)≯65 mg/L的要求，同時(shí)解決了側(cè)線硫含量較高的問(wèn)題。全塔壓降由改造前的0.14 MPa降至0.04 MPa。恒升化工污水汽提裝置問(wèn)題整改后，可實(shí)現(xiàn)凈化水的梯級(jí)回用，按凈化水產(chǎn)生量為20 t/h、工業(yè)用水成本為2.13 元/t、全年開(kāi)工時(shí)間按8 400 h計(jì)算。為企業(yè)創(chuàng)效：2.13×20×8400=35.78萬(wàn)元/a由于凈化水質(zhì)量的好轉(zhuǎn)，恒升化工老區(qū)污水場(chǎng)總排水實(shí)現(xiàn)終水回用，按終水回用量平均為90 t/h、工業(yè)水成本為2.13元/t、全年開(kāi)工時(shí)間按8400 h計(jì)算。為企業(yè)間接創(chuàng)效：2.13×90×8400=161.03萬(wàn)元/a以上總創(chuàng)效益為：5.78+161.03=196.81萬(wàn)元/a。

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