延遲焦化廢水處理技術(shù)介紹

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(中國石油大學(華東)， 山東 青島 266580)

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國對石油的需求日益旺盛。延遲焦化是將重油等轉(zhuǎn)化為液體和氣體產(chǎn)品、生成石油焦的加工工藝，是重要的重質(zhì)油深加工裝置。延遲焦化裝置具有原料適應性強、投資低等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，延遲焦化加工原油量占原油總加工量的比重不斷增加。延遲焦化裝置加工渣油能力也已超過催化裂化裝置，成為我國渣油深加工最主要的裝置，但它也是石油加工中產(chǎn)生污染最為嚴重的環(huán)節(jié)[1-4]。在延遲焦化過程中會產(chǎn)生大量廢水，廢水中含有大量的焦油、焦粉和硫等物質(zhì)，同時散發(fā)惡臭氣體，如果不經(jīng)過處理直接排放，會造成生態(tài)破壞并危害人類健康。因此，對延遲焦化廢水進行分析，并選擇適宜的工藝來處理延遲焦化廢水成為各煉化企業(yè)亟待解決的問題。

1 延遲焦化廢水分類

1.1 含油廢水

1.1.1吹氣冷凝水

焦炭塔生焦完畢后會產(chǎn)生大量的過熱蒸汽，蒸汽自焦炭塔底部進入，同時吸收焦油和硫化物等有害物質(zhì)而產(chǎn)生高含油廢水。吹氣冷凝水來源見圖1。

圖1 吹氣冷凝水來源

目前，產(chǎn)生的吹氣冷凝水從焦炭塔頂部排出，繼而進入放空塔，經(jīng)過空冷器處理、油水分離器分離后才能排放[1]。經(jīng)空冷、隔油處理之后的吹氣冷凝水可以再次使用，為冷焦水提供補給[2，5-7]。

1.1.2冷焦水

冷焦水分為小給水和大給水2部分。焦炭塔經(jīng)過吹氣之后，其溫度可以到達300 ℃左右，此時通過引入少量冷焦水來降低焦炭塔溫度，這部分冷焦水稱為小給水。當焦炭塔溫度降低之后，為了吸收焦炭塔中的油和水，引入大量冷焦水，這部分冷焦水稱為大給水[3-4，8-9]。冷焦水經(jīng)一系列的處理后可循環(huán)利用。

1.1.3切焦水

切焦水處理過程見圖2。

圖2 切焦水處理過程

冷焦水處理完畢之后，切焦水罐中的水由切焦水高壓泵抽取從頂部送入焦炭塔進行切焦處理，高壓水流切割附著于焦炭塔內(nèi)的焦炭，最后切焦水和焦炭一起從焦炭塔底部流入沉淀池。在一次沉淀池中，顆粒較大的焦粉會沉淀下來，然后切焦水和顆粒較小焦粉再流入二次沉淀池。沉淀池中設置有格柵，用于攔截焦粉，同時沉淀池可以使切焦水的溫度降低。沉淀池出水經(jīng)過泵送至旋分除焦器，在旋分除焦器的作用下進一步除焦，之后送入切焦水罐儲存，進行循環(huán)使用[4-5，10]。

1.1.4其他含油廢水

其它含油廢水污染程度不大，一般送入污水處理廠進行處理。

急性淚囊炎是眼科常見的急癥，通常是在慢性淚囊炎的基礎上，由于各種因素例如身體抵抗力減弱、感染較強的毒力的細菌等，導致淚囊和周圍組織的急性化膿性炎癥。淚囊位于危險三角區(qū)，淚囊的急性炎癥常致周圍組織受累且膿腔壓力高 [1]，如果處理不當，炎癥容易擴散致眶蜂窩織炎、顱內(nèi)感染等，嚴重時可危及生命。傳統(tǒng)治療方案為：先在局部及全身使用足量抗生素控制炎癥。如炎癥不能控制，膿腫形成，則切開排膿，置入引流條，傷口愈合炎癥完全消退后按慢性淚囊炎處理[2]。這樣病人不能快速解除危險三角處的急性炎癥，痛苦持續(xù)時間較長，風險較大。本研究旨在觀察急性淚囊炎行鼻內(nèi)鏡下鼻腔淚囊吻合術(shù)的手術(shù)效果，現(xiàn)報告如下。

1.2 含硫廢水

含硫廢水主要來源見圖3。

圖3 含硫廢水主要來源

含硫廢水主要是由焦炭塔中排出的水汽進入分餾塔后，經(jīng)分餾塔頂部的回流罐冷凝排水而產(chǎn)生的。焦炭塔中的水汽主要來自加熱爐的爐管注氣和球閥密封汽等，這部分含硫廢水極易乳化，通過油水分離器分離較為困難[2，5，11-12]。含硫廢水還來源于小吹氣吹掃已生焦的焦炭塔進料管和閥門等裝置產(chǎn)生的廢水。

2 延遲焦化含油廢水處理技術(shù)

2.1 吹氣冷凝水

2.1.1物理法

物理法主要是采用重力沉降的方法對廢水進行處理[13-15]。吹氣冷凝水從焦炭塔頂部排出后，經(jīng)過油水分離器，再在沉降罐中進行油水分離，從沉降罐中排出的廢水最后進入廢水處理系統(tǒng)。

采用重力沉降法處理廢水較為費時，并且處理效果不明顯，處理后的廢水中含較多蠟油、柴油，且乳化現(xiàn)象嚴重，難以滿足廢水處理的要求，目前已經(jīng)很少使用。

2.1.2化學法

化學法處理吹氣冷凝水是目前煉化企業(yè)采用最多的方式。主要方法為在廢水中加入破乳劑，為增強破乳效果，幾種破乳劑疊加使用，將破乳劑與廢水攪勻，達到破壞溶膠穩(wěn)定性的功能，使之產(chǎn)生小絮體礬花，然后加入絮凝劑[7，16-18]。在絮凝劑的作用下，小絮體礬花凝聚成大礬花，有利于實現(xiàn)沉降分離。為了提高絮凝沉降效果，通常會投入助凝劑。常用的絮凝劑為聚合氯化鋁等，常用的助凝劑為聚丙烯酰胺等。

化學法處理吹氣冷凝水效果很好，能夠使水質(zhì)達到較好的要求，但其成本較高[8，19-20]。

2.2 冷焦水

2.2.1敞開式處理工藝

冷焦水敞開式處理工藝見圖4。

圖4 冷焦水敞開式處理工藝

冷焦水自焦炭塔排出，然后進入隔油沉淀池中沉淀焦粉，去除污油。焦粉與污油密度相差較大，密度較大的焦粉會沉入沉淀池底部，由泵抽出送至儲焦池。密度小的污油會浮于水面，由污油處理器回收至污油罐[25-27]。利用重力和浮力可以實現(xiàn)油、水、粉三者之間的分離。

敞開式處理過程的每一個環(huán)節(jié)都與大氣連通，污染嚴重，在處理過程中會散發(fā)惡臭，產(chǎn)生大量有害氣體，不利于環(huán)境保護和人類健康，已被越來越多的煉化企業(yè)棄用[6]。

2.2.2半敞開式處理工藝

冷焦水半敞開式處理工藝見圖5。

圖5 冷焦水半敞開式處理工藝

當焦炭塔完成焦化反應后，對焦炭塔進行給水冷焦。在給水冷焦過程中，焦炭塔頂?shù)拇罅空羝?150 ℃左右)、高溫溢流水和少量焦粉等沿著溢流管進入冷焦熱水罐[28-30]。冷焦熱水罐罐頂出口直接與大氣相連，故冷焦水中的揮發(fā)性油氣等有毒、有害物質(zhì)會從冷焦熱水罐頂口散發(fā)排放至大氣，產(chǎn)生強烈惡臭，對環(huán)境造成嚴重污染[12，31-32]。與此同時，冷焦熱水在經(jīng)過涼水塔冷卻時，冷焦水中易揮發(fā)的物質(zhì)在涼水塔中被不斷吹出排放，造成周圍很大區(qū)域被惡臭籠罩，對環(huán)境造成嚴重污染。

2.2.3密閉式處理工藝

冷焦水密閉式處理工藝見圖6。

圖6 冷焦水密閉式處理工藝

焦炭塔開始冷焦時，開啟冷焦給水泵向焦炭塔注入冷焦水，待焦炭塔內(nèi)冷焦過程完成后，冷焦溢流水和焦炭塔內(nèi)的放空水進入到緩沖罐中，焦粉在重力作用下沉淀在緩沖罐下方，污油在浮力作用下漂浮在緩沖罐上方，從而在緩沖罐中實現(xiàn)污油和焦粉的粗分離。隨后焦粉被送至儲焦池進行處理，冷焦水中的含硫氣體等有害氣體通過設置的除臭罐進行處理[13，33-35]。緩沖罐中的污水通過加速泵被送至旋分除油器，經(jīng)旋分除油器處理后的污油進入污油罐進行處理，除油后的冷焦水被送入冷焦熱水罐，經(jīng)冷卻達到溫度要求后送至冷焦冷水罐，可以再次循環(huán)使用[14，36-38]。

在冷焦水密閉式處理工藝流程中，敞開式處理工藝中露天水池將由密封的水罐代替，產(chǎn)生的硫化物由除臭罐中的脫硫劑脫除，避免了硫化氫等污染物直接揮發(fā)到空氣中。用空冷器代替涼水塔作為冷卻裝置，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)換熱降溫，而且能實現(xiàn)密閉循環(huán)，有效消除空氣污染。

冷焦水密閉處理工藝要解決的2個重要問題是油、焦、水的分離以及含硫惡臭氣體的處理。目前密閉式循環(huán)水處理工藝對焦粉的處理主要采用重力沉降的辦法，一般在焦炭塔底部加設1個緩沖罐對焦粉進行沉降分離。

3 延遲焦化含硫廢水處理技術(shù)

延遲焦化含硫廢水含有大量的焦粉、油、硫化物等有機污染物，是一種具有高乳化特性的有機廢水。含硫污水汽提裝置是目前大多數(shù)煉油廠采用的環(huán)保配套裝置，是通過對重油催化、常減壓、加制氫、延遲焦化等裝置產(chǎn)生的含硫污水進行凈化，并生產(chǎn)氨及H2S酸性氣的污水處理單元。對于含硫廢水，通常采用蒸汽汽提法去除其中的H2S，回收H2S等作為硫磺原料，進而實現(xiàn)污染物資源化[15，39-41]。蒸汽汽提法處理后的凈化水可以回注電脫鹽裝置再次利用。為了更好地運用這一技術(shù)，可以利用水力旋液分離、浮油自動收集排油組合裝置，在離心力的作用下，實現(xiàn)油、水、焦粉三者相互分離。采用這種分離組合裝置可以使處理后的水循環(huán)使用，從而達到節(jié)水減污的目的。此方法是目前國內(nèi)外延遲焦化企業(yè)應用最廣的處理含硫廢水的方法。

鎮(zhèn)海石化分公司采用強旋流密閉式的旋流管進行油、焦粉、水三者之間的分離，主要原理是利用2種互不相溶液體的密度差，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將油、焦粉從水中分離出來。

在實際操作中，延遲焦化廢水中焦粉和油等污染物濃度過高，通常使進入汽提裝置的廢水不達標。如果不對超標的進水進行預處理操作，不達標的進水將導致塔盤積油、塔盤結(jié)焦，從而影響汽提操作，嚴重時會導致裝置停機，極大影響蒸汽汽提的效率[42-45]。因此，在延遲焦化含硫污水進入汽提裝置前，必須對含硫污水進行嚴格的預處理，使之達到進水標準。

可以采用陶瓷膜耦合技術(shù)進行酸性水預處理[17，46-48]。陶瓷膜由氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯等材料構(gòu)成，是一種多孔非對稱膜，呈管狀及多通道狀結(jié)構(gòu)，管壁密布微孔。此外，也可以采用陶瓷膜過濾的方法進行廢水預處理[49-56]。陶瓷膜過濾過程是一種錯流過濾形式的流體分離過程，在壓力作用的驅(qū)動下，原料液在陶瓷膜管內(nèi)高速流動，較小顆粒和水沿與之垂直的方向透過矩形通道內(nèi)壁的膜涂層、過濾層和支撐層到達膜組件外壁，即為濾后水。大分子物質(zhì)被截留在陶瓷膜表面，一部分隨循環(huán)排出，剩余的與新進含油污水繼續(xù)循環(huán)處理，從而達到使流體分離、濃縮、純化的目的。多項實驗結(jié)果表明，采用陶瓷膜裝置處理廢酸性液、廢水具有性能穩(wěn)定、再生容易和操作成本低等突出優(yōu)點，具有明顯的社會效益及經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

延遲焦化是將重油等轉(zhuǎn)化為液體和氣體產(chǎn)品、生成石油焦的加工工藝，是重要的重質(zhì)油深加工技術(shù)。但延遲焦化加工過程產(chǎn)生的廢水會造成嚴重的環(huán)境污染。文中對延遲焦化廢水的來源和現(xiàn)有的廢水處理技術(shù)進行了簡單的分析介紹，借鑒各工藝優(yōu)點，不斷改進廢水處理工藝，得到最適宜的廢水處理方法，從而避免環(huán)境污染，是煉化企業(yè)需重視和解決的問題。