姜學艷，李 煥，丁祿彬，汪皕喆，楊文玉，高 陽

(中國石化安全工程研究院, 山東青島 266071)

延遲焦化裝置含硫污水排放現(xiàn)狀及減量化措施

姜學艷，李 煥，丁祿彬，汪皕喆，楊文玉，高 陽

(中國石化安全工程研究院,山東青島266071)

在分析延遲焦化裝置含硫污水排放現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，從減少蒸汽用量、含硫污水串級使用、含硫污水汽提凈化水回用3個方面提出了裝置含硫污水減量化的措施。

延遲焦化裝置 含硫污水 減量化

延遲焦化是目前最重要的重質(zhì)油加工技術(shù)之一，裝置用水、排水環(huán)節(jié)多，是典型的含硫污水產(chǎn)生源。隨著加工原料油品質(zhì)日趨變差，硫及其它雜質(zhì)含量不斷升高，裝置含硫污水產(chǎn)生量也不斷增多。做好延遲焦化裝置含硫污水管理及優(yōu)化使用，既對本裝置節(jié)水減排有重要作用，對常減壓、催化裂化等其他裝置也有參考價值。

1 延遲焦化裝置含硫污水來源

延遲焦化裝置含硫污水包括原料帶水、加熱爐注汽、特閥注汽、汽提蒸汽、分餾塔注水、富氣水洗水等產(chǎn)生的污水，產(chǎn)生部位主要有分餾塔塔頂分液罐、富氣壓縮機出口分液罐、穩(wěn)定塔頂分液罐及放空塔頂分液罐，水量一般占裝置總廢水量的70%。

圖1為延遲焦化裝置含硫污水來源流程圖，主要工藝流程為：原料經(jīng)過換熱后由進料泵打入焦化加熱爐，加熱爐設注汽點；原料加熱后經(jīng)四通閥進入焦炭塔底部，在焦炭塔老塔經(jīng)小吹汽、大吹汽、小給水、大給水進行冷焦、切焦；原料中帶水、加熱爐注汽、特閥注汽、焦炭塔小吹汽期間的蒸汽/水隨焦炭塔頂流出的熱油氣進入分餾塔，與分餾塔側(cè)線蒸汽汽提塔中的汽提蒸汽一起，作為分餾塔頂油氣經(jīng)注水、冷卻后進入分餾塔頂氣液分液罐，分出焦化富氣、汽油及含硫污水；焦化富氣經(jīng)壓縮、水洗、冷卻后，經(jīng)富氣壓縮機出口分液罐分離出富氣、汽油和含硫污水；富氣、汽油進吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，穩(wěn)定塔頂氣經(jīng)空冷后進入穩(wěn)定分液罐，排出含硫污水。焦炭塔大吹汽、冷焦產(chǎn)生的大量高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔，放空塔頂大量蒸汽及油氣經(jīng)冷卻后進入放空塔頂分液罐，排出含硫污水；焦炭塔冷、切焦水排往冷切焦水罐循環(huán)使用。

2 含硫污水排放現(xiàn)狀

國家2003年發(fā)布了HJ/T 125-2003《清潔生產(chǎn)標準 石油煉制業(yè)》，對煉廠含硫污水回用率及典型裝置含硫污水單排量做出了明確要求，其中延遲焦化裝置含硫污水單排量指標為：一級指標≤50 kg/t加工原料，二級指標≤100 kg/t加工原料，三級指標≤180 kg/t加工原料。根據(jù)中國石化32套延遲焦化裝置2013年含硫污水單排量數(shù)據(jù)(見圖2)統(tǒng)計，32套裝置含硫污水單排量整體水平比較好，含硫污水單排量平均值為74 kg/t加工原料，其中26套裝置排污水平在100 kg/t加工原料以下，達到行業(yè)清潔生產(chǎn)標準二級水平。

圖1 中國石化32套延遲焦化裝置2013年含硫污水單排量數(shù)據(jù)

從圖1可以看出，不同裝置間含硫污水排放水平差別較大，最好水平為7 kg/t加工原料，最差為288 kg/t加工原料，相差40倍之多。分析原因，一方面是各企業(yè)原料性質(zhì)、生產(chǎn)工藝存在差異；另一方面是各企業(yè)含硫污水管理水平存在差異，地區(qū)取水壓力大、節(jié)水減排力度強、精細化管理水平高的，含硫污水產(chǎn)生量小，回用水平高。由此可見，通過工藝、技術(shù)和管理手段，對延遲焦化裝置含硫污水產(chǎn)生及回用進行系統(tǒng)、整體優(yōu)化，可從源頭減少含硫污水產(chǎn)生量，提高含硫污水回用量，實現(xiàn)裝置源頭節(jié)水減排。

3 含硫污水減量化措施

3.1 減少蒸汽用量

延遲焦化裝置生產(chǎn)中加熱爐注汽、冷焦小吹汽和大吹汽、分餾塔輕蠟油蒸汽汽提等很多環(huán)節(jié)都涉及到蒸汽使用，是含硫污水的直接來源，通過工藝參數(shù)調(diào)整、優(yōu)化，減少蒸汽消耗量，可以實現(xiàn)含硫污水的源頭削減。

3.1.1加熱爐注汽

加熱爐注汽目的是降低管內(nèi)結(jié)焦速率，延長焦化開工周期，注氣量通常根據(jù)輻射量來確定，一般來說注汽量為輻射量的1%～2%，輻射量越大，注汽比例越小。目前加熱爐注汽主要采用多點注汽，注汽量和注汽位置由加熱爐爐管內(nèi)的反應動力學計算來決定，可以通過專業(yè)軟件進行數(shù)據(jù)優(yōu)化模擬。也有報道裝置采用注干氣的方式，以清潔介質(zhì)替代避免蒸汽消耗[1]。

另外，國外焦化裝置多采用提高冷油流速(西方發(fā)達國家焦化加熱爐冷油流速規(guī)定大于2.1～2.2 m/s)的方法，降低管內(nèi)結(jié)焦速率，而我國煉油廠管式加熱爐設計技術(shù)規(guī)定焦化加熱爐冷油流速為1.3～1.9 m/s，加熱爐冷油流速最高為1.39 m/s，最低為1.06 m/s，平均值為1.26 m/s[2]。如某企業(yè)160×104t/a焦化裝置，焦化加熱爐冷油流速設計為1.33 m/s，實際操作中冷油流速最高約為1.4 m/s，最低約為1.0 m/s。因此，在新裝置設計時，可以考慮通過提高冷油流速來降低結(jié)焦率，進而減少注汽量。

3.1.2冷焦吹汽

在保證焦炭揮發(fā)分合格條件下，對焦炭塔大吹汽蒸汽量進行優(yōu)化。實際操作時可按照一定比例實施階梯性削減，并注意觀察產(chǎn)品質(zhì)量揮發(fā)分參數(shù)變化和冷焦給水情況，直至焦炭揮發(fā)分開始增加或給水困難，確定最佳汽量范圍。以某企業(yè)160×104t/a焦化裝置為例，其小吹汽過程蒸汽用量設計值為6～7 t/h，優(yōu)化調(diào)整后降為3～4 t/h；大吹汽過程蒸汽用量設計值為20 t/h，優(yōu)化調(diào)整后降為15 t/h。

3.1.3汽提蒸汽

隨工藝條件變化及時調(diào)整分餾塔汽提蒸汽和加熱蒸汽，在滿足裝置安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量前提下，定期核定蒸汽用量，保持工藝蒸汽用量在最優(yōu)范圍內(nèi)。若分餾塔分餾蠟油后進加氫處理，且蠟油指標滿足加氫處理進料要求，可取消蒸汽汽提；若必須進行汽提，則汽提蒸汽用量宜為產(chǎn)品量的2%～4%，進一步減少使用量時，可考慮在不影響加氫處理進料要求的條件下，實施階梯性削減，比如每次減少注汽量的3%～5%[3]。

3.2 含硫污水串級使用

3.2.1注水

分餾塔頂注水、富氣水洗水可直接使用本裝置的含硫污水，如將穩(wěn)定塔頂分液罐或富氣壓縮機出口分液罐的含硫污水直接引入分餾塔頂油氣線串級使用，壓縮機富氣水洗水直接利用分餾塔頂分液罐含硫污水。

3.2.2冷切焦水補水

一般來說，延遲焦化裝置在吹汽和冷卻過程放空塔頂分離器收集的污水，硫化氫和氨含量在冷卻的第一個小時中達到最高[4]。因此，可考慮將放空塔頂分液罐排水實施分質(zhì)處理，初期污水送至酸性水汽提裝置，1 h后的污水排入冷切焦水系統(tǒng)；或者在不同時間點對放空塔排水中污染物含量進行分析，根據(jù)分析結(jié)果確定最佳切水時間點。

另外，也有企業(yè)將放空塔全部排水排入冷切焦水系統(tǒng)，如某煉油企業(yè)290×104t/a延遲焦化裝置，設計時放空塔頂氣液分離罐中污水直接排至冷切焦水系統(tǒng)，隔油處理后作為冷切焦水補充水，實際運行過程中考慮到惡臭異味、焦粉問題，排水先進油水分離罐靜置，取罐體下部分水作為冷切焦水補充水，同時為保證水質(zhì)定期用污水處理場中水置換部分冷焦水。

3.3 含硫污水汽提凈化水回用

3.3.1冷切焦水系統(tǒng)補水

冷切焦水系統(tǒng)補水最早設計為新鮮水，后來有裝置使用污水處理場中水，或選擇含硫污水汽提凈化水做部分補水水源，如某煉油企業(yè)160×104t/a延遲焦化裝置冷切焦水系統(tǒng)補水水源為含硫污水汽提凈化水和污水處理場中水，平均每天補凈化水量70 t左右，污水處理場中水70～100 t。企業(yè)含硫污水汽提凈化水回用量宜根據(jù)系統(tǒng)補水量需求以及現(xiàn)場工作條件(如異味控制要求及措施等)來確定。

3.3.2部分替代大吹汽蒸汽

最近幾年來，基于節(jié)能目的，很多企業(yè)實施了除鹽水、凝結(jié)水部分替代大吹汽節(jié)能技術(shù)改造[5-6]。隨之，陸續(xù)有企業(yè)開展了高溫含硫污水汽提凈化水部分替代大吹汽技術(shù)攻關(guān)[7]。某煉油企業(yè)160×104t/a焦化裝置采用SS智能噴霧系統(tǒng)，150℃含硫污水汽提凈化水先進入凈化水緩沖罐再由離心泵打入霧化器，在噴嘴及導流器件的作用下將凈化水霧化，并與280℃霧化蒸汽混合，以水霧形式經(jīng)原有大吹汽管線進入焦炭塔，進行焦炭塔大吹汽操作。企業(yè)項目投用后運行效果良好，節(jié)約了大約60%的大吹汽蒸汽量，源頭減少含硫污水量1×104t/a，按照蒸汽成本160元/t、含硫污水酸性水汽提成本20元/t估算，一年經(jīng)濟效益約180萬元。

實施含硫污水汽提凈化水部分替代大吹汽蒸汽技術(shù)改造，一要采取措施去除凈化水中懸浮物雜質(zhì)，可在霧化器前設置兩組并聯(lián)過濾器，正常生產(chǎn)中及時根據(jù)過濾器差壓進行切換，并對切出的過濾器進行沖洗、備用；二要確保凈化水、蒸汽混合后進塔溫度滿足工藝要求；三要根據(jù)焦炭塔塔頂壓力和塔壁溫降速率，及時調(diào)整凈化水和蒸汽用量比例，以避免出現(xiàn)塔壁溫度快速下降問題。

4 結(jié)論

通過對延遲焦化裝置含硫污水產(chǎn)生及回用進行系統(tǒng)、整體優(yōu)化，減少蒸汽消耗，實施含硫污水串級使用，增加含硫污水汽提凈化水回用量，可從源頭減少含硫污水產(chǎn)生量，提高含硫污水及凈化水回用量，減輕酸性水汽提裝置、末端污水處理場壓力，實現(xiàn)本質(zhì)清潔生產(chǎn)和源頭節(jié)水減排，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏。

[1] 周付建,王湘,楊軍文,等.煉廠延遲焦化廢水來源及其處理技術(shù)[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù), 2015， 31(5):76-80.

[2] 瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2008: 423.

[3] 姜學艷,葉曉東,牟桂芹.煉廠含硫污水處理優(yōu)化思路探討[J].安全、健康和環(huán)境,2014,14(9):29-32.

[4] 瞿濱.延遲焦化裝置技術(shù)問答[M].北京:中國石化出版社,2012:364.

[5] 吳振華.延遲焦化焦炭塔大吹汽節(jié)能改造[J].煉油技術(shù)與工程,2013,43(4): 48-50.

[6] 伍寶洲,曹世凌,李艷.延遲焦化裝置焦炭塔大吹汽節(jié)能技術(shù)改造效果與分析[J].河南化工,2015,32(11): 49-51.

[7] 張建設.凈化水代替大吹汽技術(shù)在延遲焦化裝置上的應用[J].石油石化節(jié)能與減排, 2013,3(3):12-15.

DischargeStatusandReducingSolutionsofSulfur-bearingWasteWaterforDelayedCoking

Jiang Xueyan，Li Huan，Ding Lubin，Wang Bizhe，Yang Wenyu，Gao Yang

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071)

Based on the discharge status of sulful-bearing water for delayed coking unit, produced the reducing solutions, including reducing the steam consumption, cascade use of sulful-bearing water, and reusing the purified water.

delayed coking unit; sulful-bearing water; reducing

2016-10-15

姜學艷，高級工程師，碩士研究生，主要從事環(huán)保政策法規(guī)和清潔生產(chǎn)研究。