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        煉油廠酸性水的綜合利用方法

        2016-06-06 01:57:45于瀟航孫建剛張玉紅王潤禮李寶城徐惠麗
        化工科技 2016年6期

        于瀟航,孫建剛,張玉紅,王潤禮,李寶城,徐惠麗

        (1.中國石油吉林石化公司 煉油廠,吉林 吉林 132022;2.中油石油吉林石化公司 研究院,吉林 吉林 132021)

        石油及其產(chǎn)品中存在含硫化合物和含氮化合物,在常減壓、催化裂化、熱裂化、延遲焦化、重整預加氫、加氫精制、加氫裂化等加工過程中這些化合物會通過高溫裂解、催化裂化、催化加氫等反應生成H2S和NH3而進入產(chǎn)品物流中,這些產(chǎn)品物流經(jīng)過冷凝脫水或水洗處理產(chǎn)生含硫含氨廢水,俗稱含硫廢水或酸性水,具體的排水裝置有常減壓蒸餾塔頂分離器、催化裂化分餾塔頂分離器、催化裂化壓縮富氣脫水罐、焦化分餾塔頂分離器以及油品加氫裂化、加氫精制的高壓和低壓分離器等[1],這些酸性水通常含有較高質量濃度的H2S(5 000~25 000 g/cm3)、 NH3(5 000~30 000 g/cm3)、CO2(約1 500 g/cm3)等,排放前需脫除這些組分[2-4]。隨著國內污水排放標準的日益嚴格和環(huán)境執(zhí)法力度的不斷加強,工作重心應由外排口轉向源頭與末端共同關注,因此企業(yè)應通過廢水的源頭控制,采用科學合理的污水處理工藝流程,對高含硫、高含酚、高含鹽難降解的有機廢水進行預處理,可有效減輕污水處理場的負荷,有利于污水廠長期穩(wěn)定運行,減少污染事件的發(fā)生,對保障區(qū)域水系統(tǒng)清潔、保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、保障人們健康有重要意義。

        作者介紹了中國石油吉林石化公司煉油廠酸性水處理原理和工藝,通過酸性水處理裝置處理后的酸性水部分回收利用,剩余排至含油污水管網(wǎng),送往吉林石化公司污水廠繼續(xù)處理,達到GB31571—2015《石油化學工業(yè)污染物排放標準》后排放至松花江。

        1 煉油廠酸性水排放現(xiàn)狀

        中國石油吉林石化公司煉油廠2016年計劃加工原油910萬t,其中俄羅斯原油200萬t,酸性水裝置的規(guī)模為120萬t/a(150 t/h),酸性水主要來源為上游的Ⅰ重油催化裝置、Ⅱ重油催化裂化裝置、加氫精制裝置、加氫裂化裝置、延遲焦化裝置、汽油加氫裝置和芳烴裝置,煉油廠酸性水裝置酸性水原料相關指標和2016年1月8日該裝置原料相關指標實測值見表1。

        表1 煉油廠酸性水裝置酸性水原料相關指標和實測值

        2 煉油廠酸性水處理原理及工藝

        2.1 酸性水處理原理[5]

        酸性水汽提裝置的主要目的[6]是脫除含硫污水中的氨、硫化氫,從而使之成為氨氮和硫化物含量均很低的凈化水。

        氨、硫化物都可溶于水中而發(fā)生電離:

        (1)

        (2)

        氨在水中的溶解度大于硫化氫在水中的溶解度,隨著溫度的升高,溶解度均下降。硫化氫和氨共存于水中時,它們處于化學、電離和相平衡之中:

        (3)

        在常溫下,硫化氫和氨溶解于水,并電離成離子而存在于水中,當溫度提高后,(3)式所表示的三個平衡向右移動,酸性水汽提就是利用這一原理,將酸性水加熱至140 ℃以上,破壞了硫化氫和氨在水中的平衡,促使它們從液相向汽相轉移,同時,利用水蒸汽來降低硫化氫和氨在汽相中分壓,這樣就可以降低硫化氫和氨在水中的含量。

        在汽提塔中,向上移動的富含硫化氫、氨的氣相與向下的液相逆向接觸,在塔盤上發(fā)生熱、質傳遞,液相中的硫化氫、氨被汽提到上一層塔盤。

        由于硫化氫相對揮發(fā)度比氨大,而氨溶解度比硫化氫大,所以硫化氫絕大部分最終被汽提至塔頂溢出。而在塔的中部形成一個氨高濃度區(qū)。由側線抽出。底部則得到合乎要求的凈化水。

        側線抽出的富氨氣經(jīng)三級分凝脫水,得到純度較高的氨氣,進入氨氣焚燒爐,爐內控制1 400 ℃溫度使氨氣分解為氮氣排入大氣。

        2.2 酸性水處理工藝

        吉林石化公司煉油廠酸性水采用單塔加壓汽提工藝[7],單塔加壓汽提工藝實際上是將脫硫化氫與脫氨氣塔合為一個塔,酸性水處理工藝流程簡圖見圖1。

        圖1 煉油廠酸性水處理工藝流程簡圖

        自各上游裝置來的混合酸性水,進入原料水脫氣罐,脫出的輕油氣送至系統(tǒng)管網(wǎng)。脫氣后的酸性水進入原料水除油器除油,除油后的酸性水進入原料水罐進一步沉降脫油,自原料水罐和原料水除油器脫出的輕污油自流至地下污油罐,經(jīng)污油泵間斷送出裝置。經(jīng)過進一步除油后的酸性水再經(jīng)原料水泵加壓后分為兩路:其中一路進入主汽提塔頂,必要時可經(jīng)進料冷卻器冷卻,另一路經(jīng)原料水、凈化水二級換熱,分別與凈化水、側線氣換熱至150 ℃后,進入主汽提塔的第一層塔盤。塔底用1.0 MPa蒸汽通過重沸器加熱汽提[8]。側線氣由主汽提塔第17層塔盤抽出,經(jīng)過三級冷卻器和三級分凝器處理后,得到φ(粗氨氣)>97%;一、二級分凝液經(jīng)一、二級分凝液冷卻器冷卻后,與三級分凝液合并進入原料水罐;汽提塔底凈化水與原料水換熱后,一部分送至裝置外用于電脫鹽注水,其余經(jīng)凈化水空冷器冷卻至40 ℃排至含油污水管網(wǎng);汽提塔頂酸性氣經(jīng)分液后送至硫磺回收裝置。三級分凝產(chǎn)生的粗氨氣送至氨氣焚燒爐進行熱焚燒處理,燃燒所需燃料氣自硫磺回收裝置來[9],焚燒煙氣送至硫磺回收裝置煙囪排空。煉油廠酸性水處理工藝條件見表2,煉油廠酸性水處理消耗定額見表3~表5。

        表2 煉油廠酸性水處理工藝條件

        表3 煉油廠酸性水處理工藝公用工程單位耗量

        表4 煉油廠酸性水處理工藝公用工程年耗量

        表5 煉油廠酸性水處理工藝能耗

        3 酸性水經(jīng)處理后的效果和效益

        煉油廠酸性水經(jīng)汽提裝置處理后,塔頂酸性氣去硫磺回收裝置做為制硫原料,塔側線得到的粗氨氣送至氨氣焚燒爐進行熱焚燒處理后放空,塔底凈化水一部分回收利用,剩余排至含油污水管網(wǎng),送往吉林石化公司污水廠繼續(xù)處理,達到GB31571—2015《石油化學工業(yè)污染物排放標準》后排放至松花江。吉林石化公司煉油廠酸性水經(jīng)酸性水汽提處理后的凈化水中w(NH3)、w(H2S)和COD大幅下降,達到了常壓裝置電脫鹽的注水及其它裝置的回用要求,污水排放水質得到了明顯的改觀,排污費用大幅度下降,煉油廠酸性水經(jīng)處理裝置處理后凈化水相關指標和2016年1月8日裝置凈化水相關指標實測值見表6。

        表6 煉油廠酸性水裝置凈化水相關指標

        對煉油廠產(chǎn)生的酸性廢水進行處理,不僅排污費用大幅度下降,還實現(xiàn)了廢物再利用,實現(xiàn)了本質安全[10],達到裝置安全、穩(wěn)定、優(yōu)化、長效運行,具有非常重要意義。煉油廠酸性水經(jīng)過處理得到的凈化水一部分返回裝置做為常減壓電脫鹽注水、冷卻水、循環(huán)水補水,一部分去焦化裝置作冷焦水,凈化水回用率52%以上,按此計算可節(jié)約新鮮水100 t/h,同時減少排污量100 t/h,可節(jié)約新鮮水費和排污費172萬元/a,按硫磺回收裝置產(chǎn)生硫磺20 000 t/a,硫磺684元/t計算,可創(chuàng)效1 368萬元/a。

        4 結 論

        煉油廠酸性水處理采用單塔加壓汽提工藝,該工藝具有流程簡單、能耗低、占地小、操作方便,安全可靠,污染能夠集中處理[11],無二次污染等特點,酸性水通過處理實現(xiàn)了硫磺回收利用,凈化水中w(NH3)、w(H2S)大幅下降[12],凈化水回用率52%以上,達到了節(jié)能降耗、減少污染的目的,實現(xiàn)了煉油廠酸性水的綜合利用,具有一定經(jīng)濟效益和社會效益。

        參 考 文 獻:

        [1] 劉忠生,方向晨.煉油廠酸性水處理技術的應用和研究發(fā)展[J].當代化工,2006,35(2):134-138.

        [2] 于型偉,李宇龍,劉富余,等.煉油廠酸性水汽提裝置流程模擬及用能優(yōu)化[J].石油石化節(jié)能,2015(2):1-3.

        [3] 徐義明,王佳兵.Aspen Plus軟件模擬及優(yōu)化酸性水汽提塔[J].廣東化工,2012,39(1):125-126.

        [4] 楊剛.煉油廠含硫污水汽提塔的模擬與優(yōu)化[D].天津:河北工業(yè)大學,2002:1-2.

        [5] 溫曄暉.大慶石化煉油廠酸性水汽提裝置的改進[J].內蒙古石油化工,1999,25(4):154-156.

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