試論開發(fā)旋流除油技術(shù)組合工藝

n消除延遲焦化裝置冷焦水系統(tǒng)惡臭-開發(fā)旋流除油技術(shù)組合工藝 （中國石化鎮(zhèn)海煉化公司） 摘要：該文通過對延遲焦化裝置冷焦水系統(tǒng)惡臭現(xiàn)狀的調(diào)查與分析，開發(fā)了旋流除油技術(shù)組合工藝，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了延遲焦化裝置冷焦水系統(tǒng)的密閉處理。實(shí)際應(yīng)用情況表明，冷焦水的除油效果及冷卻后的溫度都達(dá)到了生產(chǎn)要求，周圍環(huán)境也得到了明顯改善，達(dá)到了消除惡臭的目的。關(guān)鍵詞：延遲焦化裝置 冷焦水系統(tǒng) 旋流除油技術(shù) 消除惡臭 1 概況 我國焦化裝置的冷焦水處理系統(tǒng)普遍采用溢流式冷焦操作，以及隔油池、污油池等老一套處理設(shè)施，個別裝置的冷焦水采用露天逐級沉降方式，這種工藝流程不僅占地面積大、除油效率低，而且空氣污染嚴(yán)重。為解決以上問題，鎮(zhèn)海煉化公司開發(fā)了冷焦水密閉循環(huán)處理工藝技術(shù)，該技術(shù)集成了液液混合注水降溫技術(shù)、重力沉降與旋流分離組合的焦粉重油水三相分離技術(shù)、空冷器密閉冷卻技術(shù)處理冷焦水，實(shí)現(xiàn)了焦化冷焦水的密閉處理。該技術(shù)的主要工藝過程：從焦碳塔溢流而出的高溫冷焦水，首先與部分低溫冷焦水混合，使其水溫低于100進(jìn)入密閉沉降罐，減少夾帶油氣的蒸汽揮發(fā)；污水在沉降罐中停留一定時間后，焦粉和油大部分得到沉降或上浮，達(dá)到初步凈化分離。經(jīng)初步分離后的冷焦水還帶有一定量的比重接近于水的焦粉以及懸浮油，進(jìn)入旋流器進(jìn)一步深度凈化，從旋流器出來的含油水返回沉降罐繼續(xù)分離，凈化后的水進(jìn)入空冷器冷卻，再進(jìn)入焦碳塔循環(huán)使用。 2 旋流除焦技術(shù)組合工藝 延遲焦化裝置冷焦水系統(tǒng)惡臭產(chǎn)生的原因主要有：涼水塔、隔油池油水混合氣揮發(fā)多，冷焦水含油濃度高，惡臭嚴(yán)重；冷焦水溫度高，冷焦水罐頂呼吸閥、泡沫產(chǎn)生器和液位計(jì)口冒油水混合氣體，產(chǎn)生惡臭；溢流水進(jìn)冷焦水罐溫度高，產(chǎn)生水擊，使管子振動大并拉裂金屬軟管及冷焦水罐壁焊縫，冷焦水外泄，產(chǎn)生惡臭；涼水塔換熱降溫效果差，延長了正常的冷焦時間，冷水塔油氣揮發(fā)時間長；各冷焦水罐及冷焦水池?zé)o測量儀表和控制閥，冷焦水系統(tǒng)各工藝參數(shù)不易控制等。 為此，我們開發(fā)旋流除油技術(shù)組合工藝（如圖2），以達(dá)到消除延遲焦化裝置冷焦水系統(tǒng)惡臭的目的。 圖2 旋流除油技術(shù)組合工藝示意圖 （1）解決涼水塔、隔油池油水混合氣揮發(fā)多，冷焦水含油濃度高，冷焦水池周圍惡臭等問題。 針對冷焦水中油水混合氣揮發(fā)多、冷焦水池周圍惡臭等問題，我們分析認(rèn)為產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)槔浣顾土扛摺Ｓ捎诶浣顾c其它含油污水有明顯的不同，在其組成中，初期為蒸氣、含油污水、焦粉三相混合物，其中含油污水中油的密度達(dá)到939.6g/cm3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），與水的密度非常接近；焦粉中，多孔焦粉吸油減輕，部分焦粉密度小于水，混浮于油中，部分焦粉大于水，沉積在底部，部分焦粉與水比重相同，混浮于水中。冷焦水中油浮升和焦粉顆粒沉降曲線見圖3。 根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)，確定了“貯罐重力除油除焦旋流油水分離”兩段除油除焦技術(shù)，即“油水”和“液固”混合物的重力沉降分離法。其原理是利用兩相比重差使分散的油顆粒脫離水體浮至液面，懸浮的固體顆粒沉降而分離。油滴浮升速度和顆粒沉降速度符合Stokes定律。 對除油器來說，重力分離的效率依賴于正確的水力學(xué)設(shè)計(jì)，在給定流速的情況下，停留時間越長，效果越好。因此，在給定上升氣速的情況下，分離效率是幾何參數(shù)的函數(shù)，流體的停留時間必須同油顆粒上升至液面時間相對應(yīng)。而對被處理水體來說，除油效率主要取決于水體中浮油含量。 根據(jù)這一原理，我們利用焦化裝置原有的3個700m3冷焦水貯罐（貯罐內(nèi)設(shè)有自動收油設(shè)施），溫度較高的冷焦水進(jìn)罐后，浮油大部分被去除，輕重焦粉分別被浮升和沉降去除，較好地實(shí)現(xiàn)油和焦粉的粗分離，初步除油除焦粉后的冷焦水再經(jīng)冷焦水熱水泵增壓后進(jìn)入后續(xù)的冷焦水旋流除油器，冷焦水中的分散油、乳化油經(jīng)離心分離后，與貯水罐隔出的污油密閉進(jìn)入污油罐，經(jīng)脫水后污油全部回收。除油后的冷焦水進(jìn)入空冷器降溫，并貯存于冷焦水罐，供冷焦水泵使用。這樣，實(shí)現(xiàn)了冷焦水的密閉循環(huán)處理，基本解決了冷焦水含油濃度高、油水混合氣揮發(fā)多、冷焦水池周圍惡臭等問題。 （2）解決冷焦水溫度高，冷焦水罐頂呼吸閥、泡沫產(chǎn)生器和液位計(jì)口冒油水混合氣體，產(chǎn)生惡臭問題。 針對這一問題，在國內(nèi)首次采用了水水混合器注水降溫技術(shù)，即利用經(jīng)空冷和冷水塔充分冷卻后50以下的冷焦水經(jīng)噴射泵直接噴入從焦炭塔頂來的溫度較高的溢流冷焦水中，對溢流冷焦水進(jìn)行冷卻降溫，使水溫降至90以下，基本解決了溢流冷焦水溫度高，冷焦水貯罐頂呼吸閥、液位計(jì)口及泡沫產(chǎn)生器“冒汽”，污染大氣的環(huán)保問題。 （3）解決溢流水進(jìn)冷焦水罐溫度高，冷焦水夾汽產(chǎn)生水擊，管子振動大，拉裂金屬軟管及冷焦水罐壁焊縫問題。 為解決這一問題，我們一方面對焦炭塔冷焦改溢流時的塔上部溫度和塔頂壓力等工藝指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，防止將大量夾帶水汽的冷焦水改入冷焦水罐；另一方面，對溢流水進(jìn)冷焦水罐流程進(jìn)行了改造，溢流水由原來從底部進(jìn)罐改為從罐中部進(jìn)，解決了溢流水進(jìn)冷焦水罐溫度高產(chǎn)生水擊，管子振動大，拉裂金屬軟管及冷焦水罐壁焊縫問題。 （4）解決涼水塔換熱降溫效果差，冷焦時間長，涼水塔油氣揮發(fā)時間長問題。 我們在冷焦水進(jìn)冷水儲存池前，設(shè)置了四片空冷，降低了進(jìn)涼水塔池的冷焦水水溫。其中兩片空冷是鎮(zhèn)海煉化檢安公司制造疊片式空冷，單位面積的冷卻能力比翅片式空冷高出20之后，運(yùn)行2年，冷卻效果保持較好，四臺空冷的穩(wěn)定運(yùn)行使得裝置在2003年開工之后一直保持停用涼水塔狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)密閉冷焦。 （5）解決各冷焦水罐及冷焦水池?zé)o測量儀表和控制閥，各工藝參數(shù)不易控制問題。 為解決這一問題，我們將各冷焦水罐進(jìn)、出罐大閥改為遙控氣動閥，隔油池、冷焦水池、涼水塔池及冷焦水罐加裝液位儀，在冷焦水系統(tǒng)增加流量及壓力指示，并引入焦化DCS，真正實(shí)現(xiàn)了對焦化冷焦水系統(tǒng)的集中自動控制。 3、成效分析3.1投資和運(yùn)行成本97年焦化裝置冷焦水系統(tǒng)改造，增加了3個冷焦水罐及配套液位、溫度監(jiān)控系統(tǒng)，投資為355萬元；2000年7月增設(shè)旋流除油設(shè)備(2臺)、空冷器(2臺)及與其相配套的泵、閥、管線等設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目共投資205萬元，其中科研投入65萬元，生產(chǎn)投入140萬元。在2003年3月對冷焦水罐作了進(jìn)一步完善改造，增加了兩臺蝶片式空冷和一組旋流器，改造技措費(fèi)用130萬，旋流器費(fèi)用140萬，總計(jì)270萬元。三次累計(jì)投資為830萬。該項(xiàng)目實(shí)施并正常投入生產(chǎn)后，僅四臺15KWH風(fēng)機(jī)及二臺30KWH泵的動力消耗，與原涼水塔工藝相比，增加15KWH的動力消耗。項(xiàng)目實(shí)施后的全年動力消耗：78.84萬度電，按每度電0.53元計(jì)，則全年運(yùn)行成本為41.78萬元。3.2 年經(jīng)濟(jì)效益本項(xiàng)目的效益主要體現(xiàn)在社會效益及環(huán)境效益。該技術(shù)在鎮(zhèn)海煉化公司焦化裝置實(shí)施后，冷焦水油濃度低于150mg/l，焦粉濃度小于50mg/l，水溫小于55，操作可靠，占地面積小。更重要的是，焦化冷焦水系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境大為改善：第一，改造前，焦碳塔排放冷焦水時，隔油池入口處蒸汽彌漫，散發(fā)出強(qiáng)烈惡臭，臭氣濃度高達(dá)2000；改造后，高溫冷焦水在管道混合器內(nèi)與低溫冷焦水混合降溫后進(jìn)入污水貯罐，罐頂呼吸口沒有蒸汽逸出。第二，改造前，高溫冷焦水用泵打到?jīng)鏊攪娏芄娘L(fēng)冷卻，易揮發(fā)的有機(jī)物被不斷吹脫、蒸發(fā)、逸散，形成一個影響范圍較大的惡臭面源，改造后，從貯罐出來的冷焦水直接進(jìn)入密閉的旋流器除油和密閉的空冷器冷卻，有效地防止了有機(jī)惡臭氣體的散發(fā)。該技術(shù)實(shí)施后，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益：一是回收冷焦水中污油產(chǎn)生的效益。二是減少涼水塔填料更換和風(fēng)機(jī)維修費(fèi)用10萬元/年。污染物削減量項(xiàng)目實(shí)施后，凈化后冷焦水出口含油濃度在150mg/l左右，污水中所含的烴類大為削減，且污水中的COD、硫化物、酚含量也大為降低。具體見下表1：表1 冷焦水除油效果測定次數(shù)濃度范圍mg/L平均濃度mg/L進(jìn)水1224960501306出水1245273166去除率%/87.3%同時，對焦化冷焦水系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測結(jié)果表明，實(shí)施冷焦水密閉處理工藝后，作業(yè)環(huán)境空氣質(zhì)量明顯提高（見表2）。 表2 焦化冷焦水作業(yè)環(huán)境空氣監(jiān)測 工況 監(jiān)測點(diǎn) 處理量/ th-1 監(jiān)測結(jié)果/mgm-3(除臭氣濃度外) 非甲烷烴 H2S 有機(jī)硫 臭氣濃度 改造前 隔油池入口 300 780 6.95 0.6 2000 改造后 隔油池入口 150 410 2.58 測不出 477 50100 141.7 測不出 測不出 測不出 涼水塔旁 150 10.73 測不出 測不出 測不出 50100 4.23 測不出 測不出 20 旋流器旁 150 1.41 測不出 測不出 測不出 150 8.37 測不出 測不出 測不出 5 結(jié)束語 綜上所述，冷焦水系統(tǒng)改造項(xiàng)目是成功的，并在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了延遲焦化裝置冷焦水的密閉處理，冷焦水的除油效果及冷卻后的溫度都達(dá)到了生產(chǎn)要求，周圍環(huán)境改善效果顯著，并很好地改善了焦化裝置的工作強(qiáng)度及作業(yè)環(huán)境。但是冷焦水系統(tǒng)敞口涼水塔未拔除，隔油池、冷焦水池未完全密閉，冷焦水中易揮發(fā)的惡臭污染物仍有部分被蒸發(fā)、逸散，形成惡臭源，有待于進(jìn)一步的完善改造，準(zhǔn)備在以后的大修中所有冷焦水池用水泥完全密封，原有的冷焦水池和冷焦水罐的惡臭氣體改用接管與脫臭罐連接，排出氣體經(jīng)過脫臭劑床層催化劑脫臭后，在高處改有序放空，以真正實(shí)現(xiàn)冷焦水系統(tǒng)的全密