某廢堿液處理裝置布置要點(diǎn)分析

包振興

（中石化上海工程有限公司,上海 200120）

在煉油和乙烯裝置中，常用氫氧化鈉堿洗劑脫除裂解氣中的酸性氣體CO2和H2S。隨著國(guó)內(nèi)乙烯裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大，上述裝置脫硫脫酸所產(chǎn)生的廢堿液治理工作，成為了困擾我國(guó)煉油廠和乙烯裝置水污染治理的一個(gè)核心問題。

目前針對(duì)廢堿液的預(yù)處理過程，國(guó)內(nèi)主要有以下幾種常用辦法：（1）酸堿中和法；（2）氧化法；（3）廢堿液綜合利用；（4）生物處理法

1 本裝置采用的廢堿液處理的方式及特點(diǎn)

本文以某已完工項(xiàng)目中廢堿液處理裝置的特點(diǎn)展開論述。

1.1 裝置簡(jiǎn)介

本裝置處理的廢堿液主要有兩股物料組成。一股為乙烯裝置的裂解氣精制分離部分，對(duì)廢液以17.6 t/h 進(jìn)行連續(xù)排放，其廢液參數(shù)詳見表1。另一股為煉油裝置產(chǎn)品精制單元、輕烴回收單元和硫磺回收裝置，連續(xù)排放約1.01 t/h 的廢堿液，其廢液參數(shù)詳見表2。

表1 乙烯廢堿液參數(shù)Tab.1 Composition of ethylene unit waste lye

表2 煉油廢堿液參數(shù)Tab.2 Composition of oil refining unit waste lye

根據(jù)原料具有高含硫、含酚的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用了武漢駿恒科技有限公司的“一種在常溫、常壓條件下處理高含硫、含酚廢堿液的方法”專利技術(shù)，以常溫、常壓催化氧化法預(yù)處理工藝，進(jìn)行綜合處理達(dá)標(biāo)后，排放至全廠污水處理系統(tǒng)。

1.2 本裝置廢堿液處理的特點(diǎn)

（1）借助專有的油水集配器對(duì)廢堿液中的石油類物質(zhì)進(jìn)行高效分離、回收；

（2）利用專有脫硫劑，將常規(guī)“濕式氧化法”高溫高壓脫硫預(yù)處理工藝變?yōu)槌爻菏剑?/p>

（3）采用專有拮抗劑，在生化處理階段，減少COD 的排放量。

1.3 本裝置的主要處理流程

按照工藝流程，本裝置內(nèi)有廢堿液緩沖除油單元、污油收集和排空液池單元、脫硫反應(yīng)單元、中和和生化處理單元、裝置配套加藥間系統(tǒng)和裝置管廊。主要流程見圖1。

圖1 廢堿液處理裝置流程示意圖Fig.1 Schematic flow diagram of waste lye treatment device

2 本裝置的設(shè)備類型及布置特點(diǎn)

裝置位于全廠污水處理廠西南側(cè)，呈南北向布置，南北長(zhǎng)220 m，東西寬61 m，為石油化工生產(chǎn)過程中的下游處理裝置。

根據(jù)裝置整體性質(zhì)和裝置內(nèi)各區(qū)域的介質(zhì)特性，主要從防火設(shè)計(jì)、環(huán)?？紤]、HSE 因素三方面對(duì)裝置進(jìn)行布置。裝置布置圖見圖2[1]。

圖2 裝置布置圖Fig.2 Device layout

3 裝置的防火設(shè)計(jì)

作為乙烯和煉油的下游污水預(yù)處理裝置，在設(shè)備布置時(shí)，主要按照GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[2]的防火要求考慮設(shè)備間距。并根據(jù)各區(qū)域內(nèi)設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性不同，考慮設(shè)備布 置。

3.1 裝置中可能存在火災(zāi)危險(xiǎn)性介質(zhì)的區(qū)域布置分 析

廢堿液處理裝置中主要以無火災(zāi)危險(xiǎn)性的廢水為主，但其進(jìn)料的廢水中還是含有少量的石油類和烴類物質(zhì)，需要通過介質(zhì)成分辨析，明確部分設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

在廢堿液緩沖除油單元和污油收集和排空液池單元中，兩股裝置廢堿液進(jìn)料的緩沖罐和污油收集罐中介質(zhì)的組成成分，對(duì)設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性確定具有決定意義。

在乙烯廢堿液緩沖除油罐（TK-001）中的廢堿液含有較多量的游離堿和硫離子和較少量的石油類、酚類和苯類物質(zhì)。而煉油廢堿液緩沖罐（TK-002）中的介質(zhì)，則是以游離堿和COD 污染物為主要成分，詳見表1、表2所示。按照此介質(zhì)組成可視為不具有火災(zāi)危險(xiǎn)的物質(zhì)[3]，在遇火源瞬間燃燒后會(huì)隨即熄滅，不足以蔓延產(chǎn)生火災(zāi)。按照GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[2]火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為非可燃液體，與裝置內(nèi)其他工藝設(shè)備或房間沒有防火間距要求。

裝置中的污油罐（V-001）主要收集自乙烯廢堿液緩沖除油罐（TK-001）內(nèi)部油水集配器中撇出的少量石油類和微量烴類物質(zhì)，且濃度較高。根據(jù)GB 50160—2008[2]火災(zāi)危險(xiǎn)性分類，按照汽油劃為甲B 類，但周邊設(shè)備中均為不可燃介質(zhì)，因此防火間距不限。

3.2 裝置中其他主要設(shè)備的布置

本裝置中除了上述緩沖罐和污油收集單元中涉及少量石油類和烴類物質(zhì)，后續(xù)脫硫反應(yīng)單元和中和和生化單元中的設(shè)備主要用于撇油后的含硫廢水的脫硫、中和和生化處理。

其中涉及廢堿液中的二價(jià)硫離子脫除；脫硫后廢堿液的加酸調(diào)節(jié)PH 值，以及最后通過在生化反應(yīng)器（R-002A/B）內(nèi)添加拮抗劑和空氣，使生物菌群與水體中的污染物和氧氣充分接觸，污染物通過吸附和擴(kuò)散作用進(jìn)入生物膜內(nèi)，被微生物降解。從而獲得更低的出水COD 濃度，提升出水水質(zhì)。

在上述廢水處理過程中，過程介質(zhì)均為無火災(zāi)危險(xiǎn)性的廢水，布置時(shí)以流程最短為首要考慮，綜合各單元中介質(zhì)的腐蝕性設(shè)置圍堰和地坪，則與其他工藝設(shè)備或房間的間距不限。

3.3 加藥間布置

加藥間主要存放參與脫硫反應(yīng)和生化反應(yīng)的催化劑，其物料性質(zhì)為非可燃性液體。催化劑參數(shù)見表3。因此，此單元作為藥劑的暫存間，主要考慮藥劑的裝卸和防雨、防日曬儲(chǔ)存為主，非火災(zāi)危險(xiǎn)性介質(zhì)，與其他工藝設(shè)備或房間的間距不限。

表3 催化劑參數(shù)Tab.3 Data of catalysts

4 裝置的環(huán)保考慮

由于盛放在本裝置的大部分原料和過程介質(zhì)為含有游離堿、酚的有害物質(zhì)，且裝置中參與中和反應(yīng)用的濃硫酸具有強(qiáng)酸特性。根據(jù)GBZ/T 230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》[4]規(guī)定，硫酸和酚類為III 級(jí)-中度危害，氫氧化鈉為IIII 級(jí)-輕度危害。因此，裝置布置時(shí)在考慮防火間距設(shè)計(jì)的前提下，還應(yīng)根據(jù)各區(qū)域內(nèi)介質(zhì)的毒性、腐蝕性和環(huán)境影響等因素采取必要的環(huán)保考慮。同時(shí)，根據(jù)GB 50984—2014《石油化工工廠布置設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]中，4.4.8 條對(duì)毒性液體和腐蝕性液體罐組的要求，通過設(shè)置防護(hù)堤、圍堰等形式并采用不同類型的防滲和防腐蝕的環(huán)保措施，將裝置劃分成不同的防護(hù)區(qū)域。其作用是在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，在防止次生人身傷害的防護(hù)上做好保障。

4.1 廢堿液緩沖除油單元處的圍堰

此單元主要為含大量游離堿和酚的廢液，同時(shí)考慮煉油廢堿液中可能含有少量的石油類物質(zhì)。因此，我們用圍堰將此單元分割為三塊區(qū)域，根據(jù)圍堰內(nèi)最大容器破裂時(shí)的容積考慮防護(hù)設(shè)計(jì)，其圍堰設(shè)置見圖3。

圖3 廢堿液緩沖除油單元圍堰設(shè)置Fig.3 Cofferdam setting of waste lye buffer degreasing unit

（1）將乙烯廢堿液和中間罐設(shè)置在高度2.2 m 的圍堰區(qū)域內(nèi)，圍堰外設(shè)置單獨(dú)污水排放切斷閥，用于圍堰內(nèi)事故時(shí)切斷。圍堰內(nèi)考慮防滲和防堿腐蝕地 坪。

（2）將煉油廢堿液罐設(shè)置在高度1.5 m 的圍堰區(qū)域內(nèi)，圍堰外設(shè)置單獨(dú)污水排放切斷閥，用于圍堰內(nèi)事故時(shí)切斷。圍堰內(nèi)考慮防滲和防堿腐蝕地坪。

（3）罐的配套泵組設(shè)置了高度0.15 m 的泵組圍堰，并在圍堰內(nèi)考慮設(shè)置防滲和防堿腐蝕地坪。

4.2 污油收集和排空液池單元處的圍堰

由于撇出的污油中含有的酸堿性物質(zhì)較少，此處采用0.15 m 高的防護(hù)圍堰即可。而排空液池則是采用的全混凝土地下收集坑的形式，并對(duì)池底和池壁進(jìn)行防滲和防堿腐蝕處理。圍堰設(shè)置見圖4。

圖4 污油收集和排空液池單元圍堰設(shè)置Fig.4 Cofferdam settings for slop collection and draining pool units

4.3 脫硫反應(yīng)單元處的圍堰

脫硫反應(yīng)單元處的圍堰分為兩塊區(qū)域，一塊主要參與脫硫反應(yīng)的設(shè)備區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的物料以廢堿液為主，根據(jù)圍堰內(nèi)最大容器破裂的容積考慮設(shè)置高度為0.15 m 的圍堰進(jìn)行防護(hù)；另一塊為濃硫酸罐及其增壓泵，此區(qū)域需要防止?jié)饬蛩嵬庑?，除需滿足整罐容積將圍堰高度設(shè)置為0.5 m 之外，還需要在圍堰內(nèi)設(shè)置中和坑，并在坑中填充沙堿粉末混合物，用于濃硫酸泄漏后能第一時(shí)間中和，減少危險(xiǎn)性。圍堰內(nèi)采用鋪貼耐酸瓷磚，防止地面酸性腐蝕。其圍堰設(shè)置見圖5。

圖5 脫硫反應(yīng)單元圍堰設(shè)置Fig.5 Cofferdam setting of desulfurization reaction unit

4.4 中和及生化反應(yīng)單元處的圍堰

中和及生化反應(yīng)單元由于沒有大量酸、堿存在的情況，此區(qū)域主要設(shè)置0.15 m 高的圍堰，以防止含有污染物的廢水溢流到周邊未防腐的地面上，其圍堰內(nèi)需考慮防滲處理，其圍堰設(shè)置見圖6。

圖6 中和及生化反應(yīng)單元圍堰設(shè)置Fig.6 Neutralization and biochemical reaction unit cofferdam setup

4.5 加藥間處布置

裝置加藥間中臨時(shí)儲(chǔ)存了少量的脫硫劑和拮抗劑等催化劑，雖然此區(qū)域沒有火災(zāi)和腐蝕危險(xiǎn)性（見表3），且催化劑為液體，沒有防潮等相關(guān)要求。但是，由于本裝置地處炎熱的南方，為防止催化劑受暴曬和暴雨等環(huán)境因素而損壞，將催化劑設(shè)置在加藥儲(chǔ)存間中，加藥間布置見圖7。

圖7 加藥間布置Fig.7 Layout of the dosing room

5 裝置的防腐蝕和防人員灼傷

本裝置內(nèi)由于含有酸、堿等腐蝕性物質(zhì)，根據(jù)SH 3047—1993《石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]第2.4 條對(duì)裝置防腐和第2.8 條對(duì)衛(wèi)生設(shè)施的要求。根據(jù)含腐蝕性介質(zhì)設(shè)備所處位置的不同，應(yīng)設(shè)置洗眼淋浴器，其服務(wù)范圍不得大于15 m。本裝置在V-006、等設(shè)備周邊設(shè)置了洗眼淋浴器，用于管道中腐蝕性介質(zhì)泄漏時(shí)對(duì)人身安全進(jìn)到保護(hù)作用。其布置位置及服務(wù)范圍見圖8。

圖8 裝置洗眼淋浴器布置圖Fig.8 Layout of the device eyewash shower

6 結(jié)束語(yǔ)

廢堿液處理裝置，從其體量上與工業(yè)裝置中的罐區(qū)相接近。但由于其管道中介質(zhì)性質(zhì)的特點(diǎn)，除需要滿足裝置防火、防爆的規(guī)范要求之外，主要還是要考慮其環(huán)保型污水處理裝置的特點(diǎn)。宜采用防護(hù)堤和圍堰將含有腐蝕性介質(zhì)區(qū)分隔開，并根據(jù)區(qū)域性質(zhì)設(shè)置防滲、防腐蝕要求設(shè)置地面防腐措施。最后，針對(duì)裝置內(nèi)的腐蝕性介質(zhì)設(shè)備，應(yīng)根據(jù)職業(yè)安全衛(wèi)生防護(hù)要求，設(shè)置必要的洗眼淋浴器設(shè)施，滿足安全衛(wèi)生要求。

所以，一套典型的廢堿液處理裝置在布置時(shí)，應(yīng)從防火、環(huán)保和人員防護(hù)這三方面綜合考慮，并在裝置布置時(shí)，同時(shí)滿足三項(xiàng)設(shè)計(jì)的要求。