國內(nèi)冷焦水處理技術(shù)現(xiàn)狀

1、國內(nèi)冷焦水處理技術(shù)現(xiàn)狀1前言延遲焦化工藝是將減壓渣油轉(zhuǎn)化為較輕質(zhì)油品和焦炭的工藝。焦炭的去除采用水力除焦技術(shù)，焦炭在冷卻、切除過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生粉塵、污水、廢氣等污染物，嚴(yán)重影響裝置及周圍的環(huán)境，特別是在裝置大給水冷焦、泡焦、溢流過程中，會(huì)產(chǎn)生大量溫度在100°C左右的含油、含硫污水，我們稱之為冷焦水，由于冷焦水揮發(fā)出的氣體含有硫化物和廢油，尤其是在裝置加工高硫劣質(zhì)原料時(shí)，冷焦水系統(tǒng)周圍的空氣污染非常嚴(yán)重，在其周圍散發(fā)著讓人窒息、難聞氣味。對冷焦水蒸發(fā)的廢氣分析發(fā)現(xiàn)氣體中不僅含有大家所知的硫化物而且還有少量的苯類致癌物質(zhì)，極大的危害到操作人員的身體健康。過去，國內(nèi)延遲焦化裝置中設(shè)

2、冷焦水處理設(shè)施，其主要目的是為了解決含油高溫冷焦水的隔油、冷卻以及冷焦水循環(huán)利用節(jié)水的問題，對延遲焦化裝置環(huán)境保護(hù)關(guān)注的力度不夠。從60年代至今，國內(nèi)大部分延遲焦化裝置冷焦水處理流程一直沿一種敞開式的流程，沒有發(fā)生根本的變化。在冷焦水處理的過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)基本都與大氣相通，將有害物質(zhì)直接擴(kuò)散到大氣中，污染環(huán)境。為改變這種狀況，上海華東理工大學(xué)與鎮(zhèn)海煉化股份有限公司合作，在鎮(zhèn)海130萬噸/年延遲焦化裝置進(jìn)行了冷焦水密閉處理的工業(yè)實(shí)驗(yàn)，并取得成功，2001年該技術(shù)通過了總公司的鑒定，為下一步國內(nèi)延遲焦化裝置的全密閉冷焦水設(shè)計(jì)提供了較好工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。下面就LPEC在廣石化和長嶺延遲焦化裝置的冷焦水

3、密閉處理流程的設(shè)計(jì)以及工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。2.國內(nèi)冷焦水處理技術(shù)現(xiàn)狀2.1工藝流程目前國內(nèi)冷焦水處理流程基本上為一種敞開式的處理流程見圖1。焦炭塔溢流和放水過程排放的熱冷焦水先進(jìn)入冷焦水隔油池，在此經(jīng)隔油設(shè)備（刮油機(jī)）將冷焦水中的污油分離、回收；除油后的冷焦水再經(jīng)冷焦水泵升壓后送到?jīng)鏊M(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入冷焦水儲(chǔ)存池。圖12.2采用技術(shù)采用地下池進(jìn)行隔油冷焦水中含有焦粉和油，且易堵塞工藝設(shè)備，所以冷焦水處理設(shè)計(jì)一般不采用罐式密閉處理，而用池子進(jìn)行隔油處理。從圖1可以看，在處理過程中，冷焦水是完全暴露在大氣中，由于溫度較高在池子周圍蒸發(fā)出大量有害汽體。采用涼水塔冷卻冷焦水除油、除焦粉后的冷焦水

4、，經(jīng)泵升壓送到?jīng)鏊鋮s。涼水塔冷卻原理是依靠引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力，讓大量的空氣（冷介質(zhì)）強(qiáng)制與冷焦水進(jìn)行接觸，而實(shí)現(xiàn)冷焦水的冷卻，在空氣與水的接觸冷卻過程，由于空氣的夾帶作用，從涼水塔上部吹出的熱空氣攜帶了大量有毒物質(zhì)和油滴，不僅造成周圍空氣的污染，氣體中攜帶的污油冷凝落在操作區(qū)，給整個(gè)冷焦水處理場地，也造成環(huán)境污染。采用冷焦水池儲(chǔ)存冷焦水經(jīng)涼水塔冷卻后的冷焦水，進(jìn)入儲(chǔ)存池儲(chǔ)存然后再由泵升壓送到焦炭塔，實(shí)現(xiàn)冷焦水的循環(huán)使用。采用罐式隔油技術(shù)90年代初，由洛陽石化工程公司設(shè)計(jì)的克拉瑪依煉油廠30萬噸/年延遲焦化裝置，曾嘗試采用罐密閉隔油處理冷焦水工藝，該流程由于冷卻仍采用涼水塔進(jìn)行冷卻，屬于一種半密閉

5、式冷焦水流程。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于原料摻煉瀝青比例的增加和操作條件的變化，冷焦水中經(jīng)常含有大量的重油和焦粉，逐漸在罐內(nèi)沉積，使隔油罐經(jīng)常堵塞，操作較為煩瑣。從以上現(xiàn)狀分析可以看出，國內(nèi)冷焦水技術(shù)雖然在90年代進(jìn)行了密閉式處理嘗試，總的來說技術(shù)還是比較落后，存在環(huán)境差、污染重、占地大等問題。3.冷焦水密閉處理新技術(shù)開發(fā)從目前國內(nèi)冷焦水處理流程中各個(gè)環(huán)節(jié)看，冷焦水處理技術(shù)的關(guān)鍵是，如何將冷焦水在密閉的設(shè)備中進(jìn)行焦粉、油與冷焦水分離，攻克了這個(gè)技術(shù)難題，在工程上就容易實(shí)現(xiàn)冷焦水處理全過程的密閉。針對這個(gè)問題，上海華東理工大學(xué)與鎮(zhèn)海煉化股份有限公司合作，采用華東理工大學(xué)旋流除油分離技術(shù)，在鎮(zhèn)海130

6、萬噸/年延遲焦化裝置進(jìn)行了冷焦水密閉處理的工業(yè)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)工業(yè)裝置的實(shí)際運(yùn)行表明，運(yùn)用旋流除油分離技術(shù)處理焦化裝置冷焦水，是一種較為可行的辦法，它的實(shí)驗(yàn)成功，為國內(nèi)以后焦化裝置冷焦水流程的設(shè)計(jì)，提供了寶貴的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。3.1除油器在鎮(zhèn)海焦化工業(yè)實(shí)驗(yàn)效果高濃度冷焦水除油效果表1. 高濃度冷焦水旋流除油效果日期進(jìn)水含油出水含油去除率5月28日1.43%84494%焦炭塔排放冷焦水時(shí)，含油的高溫冷焦水沖入隔油池，在入口處強(qiáng)烈攪動(dòng)，旋流器在這種工況下做了一組除油實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，油的去除率94%。.低濃度污水除油效果當(dāng)焦炭塔不排冷焦水時(shí)，隔油池中的冷焦水處于靜止沉降狀態(tài)，大量浮油浮于隔油池表面，旋流器取

7、水口插入液面下1.5米處，這時(shí)冷焦水的平均含油濃度較低，污水中油濃度為2496050mg/L，經(jīng)旋流器二級分離，出水油濃度降至45248mg/L，除油效果見表2。由表2可以知道，旋流器的進(jìn)口平均含油濃度為1306mg/L，出水平均濃度166mg/L,平均去除率為87.3%，見表3。表2. 焦化冷焦水除油試驗(yàn)效果日期進(jìn)口一級底流二級底流除油效率%壓力MPa濃度mg.L-1壓力MPa濃度mg.L-1效率壓力MPa濃度mg.L-1效率5月28日9：100.803200.5214953.4%0.324569.8%85.95月28日10：100.794280.5032125%0.3015851.8%63

8、.15月28日16：000.8160500.4756190.7%0.2922659.7%96.35月28日16：200.8228750.5323691.8%0.4015235.6%94.75月29日14：000.752490.4112948.2%0.2411511%53.85月29日16：000.7411390.54/0.26240/78.95月30日8：450.783400.5427120.3%0.2517635.1%48.25月30日9：300.784750.5424847.8%0.2719621%58.75月30日15：400.7510880.52/0.2378/92.86月1日10：4

9、50.754900.40/0.21181/63.16月1日15：200.759070.48/0.26209/77.0表3. 低濃度冷焦水除油效果項(xiàng)目測定次數(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%工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 .1旋流除油效率高在隔油池水面下約1.5米處取水，當(dāng)旋流器進(jìn)口含油濃度為2496050mg/L時(shí)，二級旋流除油效率達(dá)到87.3%。.1旋流出水的水質(zhì)達(dá)到工藝控制要求目前焦化隔油池除油效果差，6月1日采樣測定，經(jīng)隔油和冷卻后進(jìn)焦炭塔冷焦水（溫度54）中油含量高達(dá)1510mg/L。而平均含油濃度為1305mg/L的冷焦水，經(jīng)兩

10、級旋流除油后含油濃度平均降至166mg/L，這與隔油池相比較，冷焦水的水至有顯著改善。4. 冷焦水密閉處理工藝設(shè)計(jì)冷焦水密閉處理工藝設(shè)計(jì)主要解決兩個(gè)問題：j在密閉條件下油、焦、水分離k密閉設(shè)備呼吸的含硫氣體處理。4.1在密閉條件下油、焦、水分離采用冷焦水緩沖罐從焦炭塔自流排出的冷焦水，含有較多的焦粉和油，水質(zhì)較差，不能直接進(jìn)冷焦水泵提升，否則會(huì)堵塞管道和機(jī)泵。為此在冷焦水進(jìn)泵前設(shè)置一臺(tái)冷焦水緩沖罐，將焦粉在罐內(nèi)沉淀，然后由泵升壓進(jìn)入旋流除油器進(jìn)行油水分離。采用空冷間接冷卻從旋流除油器分出的熱冷焦水，由于油和焦粉已被分離，可以采用空冷間接冷卻方式，實(shí)現(xiàn)冷焦水的密閉冷卻，解決敞開式冷焦水流程中的涼

11、水塔由于冷卻過程敞開通大氣，使水中硫化物揮發(fā)到周圍大氣中，對環(huán)境污染大的問題。采用華東理工大學(xué)旋流除油器技術(shù)冷焦水中含有一定量的油和焦粉，采用完全密閉冷卻流程時(shí)，如直接進(jìn)空冷器冷卻，容易造成空冷器堵塞，影響冷焦水的冷卻和長周期正常操作。因此在設(shè)計(jì)上采用旋流除油器專利技術(shù)（華東理工大學(xué)），在冷焦水進(jìn)空冷器前，先進(jìn)入旋流除油器，利用旋流除油器旋心分離的原理，先將水中焦粉去除然后再除去污油，使旋流器處理后的冷焦水含油達(dá)到150-200ppm。采用罐進(jìn)行油水分離和儲(chǔ)存冷焦水旋流器分出的油相，實(shí)際含有約90%（wt）的水，需要進(jìn)行油水沉淀分離。因此在流程中設(shè)置冷焦水沉降罐，進(jìn)一步將油水分離。冷焦水除油、

12、冷卻后進(jìn)入冷焦水儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。采用脫硫罐對氣體脫硫、除臭由于冷焦水溫度較高，在冷焦水緩沖罐頂和冷焦水沉降罐頂，揮發(fā)出大量氣體，氣體中含有硫化氫，將造成周圍空氣的污染。所以在冷焦水緩沖罐頂和冷焦水沉降罐頂各設(shè)一個(gè)小的固定床脫硫罐，將氣體中的硫化物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、脫除，然后排入大氣。在脫硫罐內(nèi)裝有固定床脫硫劑。5.設(shè)計(jì)實(shí)例5.1廣州分公司100萬噸/年延遲焦化裝置中國石油化工股份有限公司廣州分公司廣州石化總廠（以下簡稱“廣石化”）延遲焦化裝置于1996年2月建成投產(chǎn)，裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為80´104t/a。該裝置為二爐四塔流程，主要由焦化、吸收穩(wěn)定、吹氣放空以及冷焦水、切焦水循環(huán)處理等部分組成。改造設(shè)計(jì)

13、除了要求處理量由80萬噸/年提高到100萬噸/年外，對冷焦水污染嚴(yán)重的問題也提出了改善要求。由于廣州市的擴(kuò)大，使得廣石化處于市區(qū)的范圍，所以裝置敞開式冷焦水處理流程已不能滿足環(huán)保的要求，必須加以改造。廣石化冷焦水密閉處理流程見圖2。圖2增加冷焦水緩沖罐改造前，裝置內(nèi)有兩臺(tái)污水罐和兩臺(tái)污油罐，為了緩沖從焦炭塔下來的冷焦水的沖擊，增加一臺(tái)直徑為9000mm的冷焦水緩沖罐。冷焦水沉降罐利用原兩臺(tái)污水罐，分出的污油進(jìn)入原裝置的兩臺(tái)污油罐。冷卻后的冷焦水進(jìn)入原冷焦水池儲(chǔ)存。增加冷焦水除油器采用旋流器技術(shù)，對冷焦水進(jìn)行除油和除焦粉。供選用4臺(tái)（HL-150）除油器，并聯(lián)兩路，每路串聯(lián)兩臺(tái)?？偺幚砟芰?0

14、0m3/h。增加冷焦水空冷器增加8片冷焦水空冷器，型號為9m´3m。增加冷焦水泵增加兩臺(tái)冷焦水泵，流量300m3/h，揚(yáng)程97m。使用效果.1除油器效果除油器效果見表1 序號分析項(xiàng)目26日27日1一級除油器入口含油，mg/l48.2522一級除油器出口水相含油，mg/l23.419.13二級除油器出口水相含油，mg/l15.628.8*該數(shù)據(jù)與一級除油器出口水相含油量有矛盾從表1可以看出，一級除油器除油效率為51.5-63.3%，兩級總除油效率為67.6-69.6%，沒有達(dá)到90%以上的效率分析原因可能是當(dāng)時(shí)冷焦水流量不穩(wěn)以及冷焦水含油較低引起的。.2脫硫劑效果從整體效果看，投用密閉

15、流程，在冷焦水處理系統(tǒng)如涼水塔、冷焦水池周圍聞不到異味，環(huán)境有了較大的改善。冷焦水緩沖罐（罐頂有脫硫劑罐）頂部氣體分析數(shù)據(jù)見表2。序號分析項(xiàng)目14日15日1二硫化物，mg/m3小于0.0150.0312硫化氫，mg/m30.00500.0613揮發(fā)分，mg/m3小于0.01 小于0.01 5.2長嶺分公司120萬噸/年延遲焦化裝置中國石油化工股份有限公司長嶺分公司，延遲焦化裝置于1971年5月建成投產(chǎn)，裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為60´104t/a，二爐四塔流程操作。裝置由焦化部分、分餾及柴油吸收部分、吹汽放空部分、水力除焦部分、切焦水和冷焦水閉路循環(huán)部分組成。2002年裝置進(jìn)行了改造，主要改造內(nèi)

16、容為：原四座焦炭塔（5.4m）更換為2臺(tái)大直徑（8.4m）焦炭塔，更換一臺(tái)雙面輻射加熱爐。在確定焦池改造方案中，由于裝置現(xiàn)有平面位置的限制，原有冷焦水隔油池已不能滿足要求，重新設(shè)計(jì)該系統(tǒng)裝置又沒有多余空地，最終選用冷焦水密閉處理技術(shù)。 圖3增加冷焦水緩沖罐改造前，裝置內(nèi)有兩臺(tái)污水罐，為了緩沖從焦炭塔下來的冷焦水的沖擊，增加一臺(tái)直徑為9000mm的冷焦水緩沖罐。冷焦水沉降罐利用原兩臺(tái)污水罐。除油后的冷焦水進(jìn)入原冷焦水山上水池儲(chǔ)存。增加冷焦水除油器采用旋流器技術(shù)，對冷焦水進(jìn)行除油和除焦粉。供選用2臺(tái)（HL-200）除油器，并聯(lián)兩路?？偺幚砟芰?00-400m3/h。增加冷焦水泵增加兩臺(tái)冷焦水泵，流量300-400m3/h，揚(yáng)程97m。使用效果裝置自2002年7月投產(chǎn)后，還沒有對冷焦水密閉系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，所以不能提供實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。但該