石油化工工藝及其廢水處理

馬國強(qiáng)(中海殼牌石油化工有限公司，廣東 惠州 516086)

1 石化工業(yè)的主要加工工藝流程

1.1 對原油的前期處理

由于原油本身存有大量的鹽、水以及各種氯化物，這些物質(zhì)會在加工設(shè)備的內(nèi)壁中結(jié)成厚厚的污垢，甚至?xí)?yán)重腐蝕加工設(shè)備的管線，所以務(wù)必在加工前期將這些物質(zhì)從原油中清除出去，盡量減少因這些雜質(zhì)對原油質(zhì)量造成的影響。就通常情況而言，將含有少量氯化鈉的水根據(jù)原油量適當(dāng)加入其中就是傳統(tǒng)的清理原油物質(zhì)的方法，此方式會溶解原油自身存有的鹽類物質(zhì)，再加上高壓電場以及破乳劑的輔助配合，就可以將原油中的含有氯化鈉的水分脫離處理，達(dá)到凈化的效果。

1.2 常減壓蒸餾

常減壓蒸餾是再次加工原油的方式，因?yàn)榇蠖鄶?shù)經(jīng)過常減壓蒸餾的石油產(chǎn)品還需要經(jīng)過其他工序，最后只會有少量的油品會通過添加劑的摻入形成成品油。這就是一種經(jīng)過常壓和真空蒸餾發(fā)生變化的物理過程。常壓蒸餾先要經(jīng)歷的程序，從柴油中分離出石腦油和煤油以及一些常壓重油，對減壓蒸餾的負(fù)荷進(jìn)行減少，節(jié)能降耗。通過此種物理加工方式可以生產(chǎn)出加氫裂化和焦化原料。

1.3 催化裂化

催化裂化是一種以提升成品油質(zhì)量為目的，對原油進(jìn)行更深層次加工的工藝方法和手段。這個工藝能夠?qū)⒅刭|(zhì)原油向輕質(zhì)燃油轉(zhuǎn)化，目前相關(guān)人員已經(jīng)通過這種催化裂化的加工工藝生產(chǎn)出了許多具有較高品質(zhì)的柴油和汽油。一般來說，催化裂化過程可分為三部分，分別為原有催化裂化加工過程、催化劑形成過程和催化裂化產(chǎn)品分離過程。最終分離產(chǎn)物為液化氣、汽油和柴油，除此之外還包括一些重質(zhì)餾分油，這是當(dāng)下生產(chǎn)輕質(zhì)油的主要工藝。

1.4 催化重整

利用催化劑重新組合對原油產(chǎn)品中的成分從而生成新的成品油，通常從常壓蒸餾分離出來的輕汽油都需要經(jīng)過這種工藝轉(zhuǎn)化為含量較高的芳烴汽油。在催化重整的過程中，一般可以看作兩個階段：原料的處理和催化重整。即在不同溫度下分餾的油品經(jīng)催化后可轉(zhuǎn)化為不同的產(chǎn)品，這類重整產(chǎn)品的市場分量大約占成品油市場的30%左右。通過此工藝，可以將含量較低的低辛烷直餾汽油轉(zhuǎn)化為辛烷含量較高的高品質(zhì)汽油，在這一過程中會產(chǎn)生大量的芳烴，而芳烴是化學(xué)工業(yè)中最重要的原料之一。

1.5 加氫裂化

加氫裂化是在高壓環(huán)境下利用催化劑的作用將重油轉(zhuǎn)化為輕油，如普通催化裂化循環(huán)油和重分餾油通過加氫裂化轉(zhuǎn)化為汽油和煤油、柴油等輕質(zhì)油。催化劑在這個過程中發(fā)揮的作用不可替代。目前市場中一些高質(zhì)量的輕質(zhì)油多數(shù)是由此工藝加工產(chǎn)生，被廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外石化行業(yè)中，受到極高的關(guān)注。

2 石化工業(yè)中廢水的特點(diǎn)

2.1 對環(huán)境的危害大

有些油通常含有一種化合物，造成難聞的氣味，這也可能導(dǎo)致石油生產(chǎn)變得不穩(wěn)定。每年，石油產(chǎn)品中的蠟很容易在低溫下結(jié)晶，使石油產(chǎn)品的流動性變差，容易堵塞。脫蠟在提煉煤油和柴油中更為常見，脫蠟可以由分子篩分吸收。在某些情況下，催化劑電壓用于去除金屬雜質(zhì)和含氧、氮和硫的化合物，同時提高石油產(chǎn)品的質(zhì)量，這種方法廣泛用于各種石油產(chǎn)品。由于無顏色、無氣味和無毒性的活性白土具有很強(qiáng)的吸附性，所以主要用于精油精煉。如油污廢水中的砷、鎳、苯、氨基酸和其他多環(huán)芳烴等重金屬都具有致癌作用。如果液體廢物被排入河里，溶解的氧氣會下降。與此同時，由于微生物需要消耗水中氧氣才能對油脂進(jìn)行降解，所以對水生環(huán)境的破壞嚴(yán)重[1]。

2.2 污染物組分復(fù)雜，處理難度大

石化廢水中含有石油、硫、氰化物、多環(huán)芳烴族化合物等。大多數(shù)碳?xì)浠衔锟杀晃⑸锝到猓被衔锖臀⒘恐亟饘俚葧Νh(huán)境造成嚴(yán)重污染。石油化工廢水中的主要污染物有石油污染、烴類化合物、可溶性有機(jī)化合物和無機(jī)重金屬等。其中，污染最嚴(yán)重的是含油廢水，含油廢水主要含有浮油、分散油、乳化油和膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)難以完全生物降解，形成不溶性污染物。因此，石化廢水很難處理。

3 石油化工廢水的處理原則

第一，控制水污染原則。石油化工廢水處理中，要始終堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)原則，降低在處理過程中對外界環(huán)境產(chǎn)生的污染情況，采用先進(jìn)環(huán)保的污水處理工藝，控制在石油化工廢水處理中產(chǎn)生的污染物。

第二，節(jié)約用水原則。在石油化工廢水治理中需要遵循節(jié)約用水原則，對水資源進(jìn)行循環(huán)利用，由于不同生產(chǎn)過程中，對水溫度和質(zhì)量的要求不同，因此可以利用一水多級利用的方式，對水資源進(jìn)行循環(huán)利用。完成石油化工廢水處理工作之后，可以將水資源進(jìn)行再次回收利用，控制在石油化工廢水處理中廢水的排放數(shù)量。例如，通過一水多用的方式，將需要使用的水資源進(jìn)行脫鹽處理，使用除氧器進(jìn)行脫氧處理，再將其應(yīng)用到鍋爐使用中。

第三，污染源控制原則。在此過程中采用分級控制的方法，對污染源進(jìn)行預(yù)處理，在石油化工廢水生產(chǎn)中，多數(shù)污染物來源于生產(chǎn)中使用的物料。利用石油化工廢水處理的方式，能對污染源中的有用物質(zhì)進(jìn)行回收和利用，對石油化工廢水中包含的有用物質(zhì)進(jìn)行回收利用，這種方式能夠降低石油化工生產(chǎn)成本，減少石油化工廢水消耗量，對廢水進(jìn)行充分利用等技術(shù)手段，都是對石油化工廢水進(jìn)行有效處理的方式。

4 石化工業(yè)中處理廢水的技術(shù)方法

4.1 物理法

一是隔油法。在進(jìn)行廢水處理時，有一種基本的工藝叫做隔油法，就是利用油分池初步沉淀出廢水中所含的污染物，得到一些較大顆粒且容易沉淀的污染物。隔油法在不同情況下產(chǎn)生的隔離效果也不同。通過實(shí)踐表明，斜板油分離方法取得的效果更加良好。

二是氣浮法。在許多廢水處理方法中都應(yīng)用到這種方法，并且產(chǎn)生了良好的影響和很高的可信度。具體方法是使用小氣泡吸收污水中的懸浮物質(zhì)。一種高度科學(xué)的方法，沒有次級污染的風(fēng)險(xiǎn)。

三是吸附法。吸收活性炭是一種容易從污水中滲透的固體，可以吸收雜質(zhì)。吸附是處理廢水的一種有效方法，但活性炭成本高昂，并且容易引起二次污染。因此，吸附、凝結(jié)和臭氧氧化是結(jié)合在一起的。在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展的推動下吸附材料被不斷更新，進(jìn)而產(chǎn)生了許多科技含量較高的吸附材料，并將其應(yīng)用在了處理廢水的過程中[2]。

四是膜分離法。隔膜用于通過微過濾、過濾器、反滲透等治療污染。實(shí)踐表明，應(yīng)用于石化廢水處理的技術(shù)隔膜可對處理廢水的質(zhì)量產(chǎn)生良好影響。隔膜原則可以有效改善污水的顏色和氣味，并減少環(huán)境污染。

4.2 化學(xué)法

一是絮凝法。絮凝技術(shù)可以去除乳化油、溶解油和一些難以降解的有機(jī)物，在石化廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。絮凝是通過添加絮凝劑來破壞廢水中的膠體顆粒，膠體粒子被破壞后相互碰撞、聚集，絮凝形成的物質(zhì)更容易從廢水中分離出來。在實(shí)際廢水處理中，絮凝技術(shù)通常與吸附、浮選相結(jié)合。絮凝法是處理石油化工廢水的一種重要方法。一般情況下，絮凝技術(shù)會與物理方法(如：吸附、氣浮)相結(jié)合來處理廢水。目前，微生物絮凝劑得到了廣泛的應(yīng)用，與其他絮凝劑相比，具有二次污染少、無毒、適用范圍廣、易生物降解等優(yōu)點(diǎn)。

二是氧化法。石油廢水中含有的成分較多，且比較復(fù)雜，成分之間存在較大差異。氧化工藝的合理選擇需要應(yīng)根據(jù)廢水成分的不同來界定，光催化氧化法已然成為處理石化廢水的最新技術(shù)，不會再次造成污染且具有良好的處理效果。但就當(dāng)下情況而言，這項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。臭氧氧化過程中不會再次產(chǎn)生污染及污泥，但對專業(yè)處理設(shè)備的成本高昂，不適合用在完成處理大量廢水的工作當(dāng)中。目前，在處理石化廢水過程中廣泛使用的生物吸附生物活性碳和臭氧氧化的混合物，這些物質(zhì)可有效氧化和降解有機(jī)污染物。此外，還有濕空氣氧化試驗(yàn)，這是濕空氣氧化的催化劑。結(jié)果表明，這種方法高效解決有毒廢水及污染物由于濃度高而難以降解的問題。

4.3 生物法

一是好氧法。好氧法主要是在有氧存在的情況下，通過好氧微生物對有機(jī)物進(jìn)行無害化降解。好氧法處理石油化工廢水有多種方法。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法很少單獨(dú)使用，通常與厭氧法結(jié)合使用。目前，最新的好氧處理技術(shù)主要有序列間歇式活性污泥法(SBR)、好氧生物反應(yīng)器、生物接觸氧化法、膜生物反應(yīng)器(MBR)、懸浮填料生物反應(yīng)器等。相關(guān)人員采用串聯(lián)相同的SBR系統(tǒng)處理廢水，降解醋酸和芳香烴化合物。結(jié)果表明，該工藝處理效果良好。

二是厭氧法。厭氧法是指在厭氧條件下，通過微生物的協(xié)調(diào)作用將其分解為二氧化碳和甲烷。由于石油化工廢水二氧化碳的濃度高，可生化性差，通常采用厭氧預(yù)處理來提高廢水的可生化性。厭氧工藝具有操作簡單、成本低、污泥產(chǎn)率低等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是操作不穩(wěn)定，處理時間長。常用的厭氧處理技術(shù)有上流式厭氧污泥床、厭氧附著膜膨脹床、厭氧固定膜反應(yīng)器等。

三是組合法。因?yàn)槭I(yè)生產(chǎn)的污水中含有多種污染物，水質(zhì)很復(fù)雜，同時，污水中往往含有硫化苯酚和其他生物制劑。厭氧和厭氧過程的組合往往被用來實(shí)現(xiàn)最佳性能，并被廣泛使用。相關(guān)人員通過將酸化過程、生物空氣處理和細(xì)胞生物處理相結(jié)合來處理廢水。研究結(jié)果表明：這一工藝在快速處理水和廢水中具有很高的質(zhì)量優(yōu)勢，可在試驗(yàn)期間達(dá)到排放水平。

5 針對石油化工廢水處理及工藝技術(shù)的改善措施

5.1 貫徹落實(shí)信息化管理系統(tǒng)

要想促進(jìn)石油化工行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，必須充分結(jié)合計(jì)算機(jī)和油田低氣壓排水采氣兩種技術(shù)。石油化工行業(yè)的發(fā)展需要積極使用計(jì)算機(jī)設(shè)備、程序及技術(shù)，通過對計(jì)算機(jī)的應(yīng)用完成企業(yè)科學(xué)化的管理。例如，利用信息技術(shù)建立進(jìn)度管理系統(tǒng)，將采油工程開展的時間、采油數(shù)量、預(yù)計(jì)結(jié)束的時間等信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中，定期將實(shí)際情況與系統(tǒng)進(jìn)度模型進(jìn)行對比分析，掌握進(jìn)度的開展情況。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等現(xiàn)象，則需要第一時間確定異常出現(xiàn)的原因，調(diào)整采油計(jì)劃以及進(jìn)度模型，保證采油工作的有序開展，同時對產(chǎn)生的廢水?dāng)?shù)量進(jìn)行有效控制。

5.2 對廢水處理及石油化工工藝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新

目前氧化技術(shù)在石油化工廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)水平的不斷提高，需要在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化完善，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。高級氧化技術(shù)屬于石油化工廢水處理新技術(shù)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，能夠?qū)κ突U水中的物質(zhì)進(jìn)行氧化處理，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)污染物。而石油化工廢水中的低毒生物，可采用高級氧化技術(shù)能夠?qū)⑵浣到鉃闊o機(jī)物，新技術(shù)的應(yīng)用大大提高了石油化工廢水處理效果，由此可以看出，在針對廢水中的油污進(jìn)行處理時，需要充分使用高新技術(shù)，在相關(guān)人員的專業(yè)監(jiān)督下完成對廢水不同層次的技術(shù)處理，提升廢水價值，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)再利用。

5.3 調(diào)動操作人員的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)

石油分為原油、天然氣及天然焦油等多種形式，其中天然氣作為一種清潔能源，在使用過程中可以減少對環(huán)境造成的危害。石油本身所具備的性質(zhì)決定了相關(guān)操作員在對原油進(jìn)行處理時需要具備十分高超的操作能力和技術(shù)水平。所以，石油化工企業(yè)需要充分調(diào)動其操作人員學(xué)習(xí)技術(shù)的興趣，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)員工積極參與技能培訓(xùn)，全面提升操作人員綜合素質(zhì)。由于相關(guān)工作人員不能正確認(rèn)識自己的工作職責(zé)，對工作內(nèi)容缺乏深刻了解，所以石化企業(yè)需要定期對員工進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)。參與培訓(xùn)的工作人員必須積極提升自身的知識儲備，加深對廢水處理及石化工藝技術(shù)的了解。操作人員必須將理論與實(shí)際操作相結(jié)合，在反復(fù)練習(xí)中加深對技術(shù)的掌握。與此同時，企業(yè)需要定期開展技能知識講座和競賽活動，讓工作人員互相交流技術(shù)心得與經(jīng)驗(yàn)，以老帶新，互幫互助。石化企業(yè)需要設(shè)立相關(guān)的技能水平測試和獎懲制度，不斷對操作人員的技能水平進(jìn)行鞏固應(yīng)用，提升其熟練程度和工作效率。

6 結(jié)語

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)的推動下，石化工業(yè)的工藝技術(shù)和廢水處理技術(shù)已經(jīng)在很大程度上得到了改善和發(fā)展。但是，很多從事石化工業(yè)的工作人員依然對這些技術(shù)的重視程度不夠，自身的技術(shù)操作水平有限，對信息化的了解有所欠缺，以致于在技術(shù)操作上存在很大的問題。因此，石化企業(yè)要以此為基礎(chǔ)，對相關(guān)人員進(jìn)行信息管理的培訓(xùn)，充分帶動操作人員的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而完成對石油化工工藝及廢水處理技術(shù)上應(yīng)用效率的提升。