黃代存

(中石油云南石化有限公司，云南 昆明 650399)

根據(jù)中國(guó)石油天然氣股份有限公司進(jìn)口含硫原油技術(shù)改造工程的總體部署，某石化公司通過改擴(kuò)建進(jìn)一步擴(kuò)大加工規(guī)模，原油加工量從10.5 Mt/a的規(guī)模提升至20 Mt/a，并具備16 Mt/a含硫原油的加工能力，原油加工能力比原來提高近一倍。為了處理新建裝置排放的含油凝結(jié)水，建設(shè)了含油凝結(jié)水系統(tǒng)，經(jīng)過除油、除鐵、脫氣、除有機(jī)物等處理后作為一級(jí)除鹽水送至熱電廠化水站。該系統(tǒng)的投運(yùn)既回收了凝結(jié)水，又使凝結(jié)水的余熱得到充分利用，為公司節(jié)約了寶貴的水資源，對(duì)于節(jié)約能源、減少污水排放、降低運(yùn)行成本，促進(jìn)環(huán)保和合理利用水資源等方面的工作具有積極的推動(dòng)作用[1-2]。

1 工藝流程

含油凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理規(guī)模為450 t/h，主要回收新區(qū)渣油加氫、重整、蒸餾、硫磺4套裝置排放的含油凝結(jié)水。生產(chǎn)新區(qū)各裝置來的高溫含油凝結(jié)水首先進(jìn)入擴(kuò)容器，在擴(kuò)容器內(nèi)降壓擴(kuò)容汽化，使來水溫度降低，避免了來水因含汽發(fā)生水擊損壞設(shè)備的情況。擴(kuò)容器閃蒸后在隔油罐進(jìn)行靜置懸浮除油處理，經(jīng)凝結(jié)水泵加壓后與除鹽水進(jìn)行換熱實(shí)現(xiàn)了熱量回收，換熱后凝結(jié)水溫度降至50～60 ℃，進(jìn)入到預(yù)處理過濾器和表面冷凝液過濾器，去除水中的懸浮物、油以及部分氧化鐵?？紤]到夏季除鹽水溫度較高，會(huì)有部分熱量無法消耗，因此采用海水作為旁路冷卻。表面冷凝液過濾器出水經(jīng)海水冷卻器或直通進(jìn)入真空除氣塔，去除水中的氧氣及二氧化碳等氣體，經(jīng)中間水泵加壓后進(jìn)入活性炭過濾器，去除水中的有機(jī)物及懸浮物，再經(jīng)過精密過濾器進(jìn)一步去除水中殘余的油及氧化鐵顆粒，然后經(jīng)混床處理后作為鍋爐補(bǔ)水。含油凝結(jié)水系統(tǒng)工藝如圖1所示。

圖1 含油凝結(jié)水系統(tǒng)工藝流程

2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

凝結(jié)水就理論而言由蒸汽冷凝而成，水質(zhì)較為干凈，但是由于裝置換熱器泄漏、管道腐蝕等原因影響回收水質(zhì)，因此設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮對(duì)油和鐵的去除，同時(shí)由于采用離子交換混床進(jìn)行深處理，對(duì)進(jìn)水的懸浮物、有機(jī)物、電導(dǎo)率和總硅做出控制要求，含油凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水質(zhì)如表1所示。

表1 含油凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水質(zhì)

3 主要設(shè)備

3.1 預(yù)處理器

預(yù)處理器主要去除凝結(jié)水中的懸浮物和部分的氧化鐵顆粒，它的使用可有效降低后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，減少運(yùn)行成本，預(yù)處理器設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。預(yù)處理器為焊接碳鋼結(jié)構(gòu)的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設(shè)備本體內(nèi)部襯有二層高溫橡膠，襯膠總厚度為5 mm，接管襯膠到法蘭的密封面，設(shè)備全部采用硫化罐整體硫化。預(yù)處理器配水裝置為穹形板形式，每臺(tái)預(yù)處理器配有2個(gè)窺視孔，分別布置在設(shè)備上室及設(shè)備下室的中部，窺視鏡直徑為50 mm，視鏡材質(zhì)透明、耐腐蝕，并有足夠的強(qiáng)度承受來自交換器內(nèi)部的壓力，窺視孔法蘭內(nèi)表面和器壁內(nèi)表面持平。

表2 預(yù)處理器設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 表面冷凝液過濾器

預(yù)處理器出水進(jìn)入表面冷凝液過濾器，它是凝結(jié)水的前處理設(shè)備，主要去除凝結(jié)水中的油，表面冷凝液過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。表面冷凝液過濾器為焊接復(fù)合鋼板結(jié)構(gòu)的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設(shè)置了濾芯、配水裝置、反沖洗裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為穹形板形式，每臺(tái)表面冷凝液過濾器配有2個(gè)窺視孔，它們分別布置在設(shè)備上室及設(shè)備下室的中部，窺視鏡直徑為50 mm。視鏡材質(zhì)透明、耐腐蝕，并有足夠的強(qiáng)度承受來自交換器內(nèi)部的壓力，窺視孔法蘭內(nèi)表面和器壁內(nèi)表面持平。

表3 表面冷凝液過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)

3.3 活性炭過濾器

表面冷凝液過濾器出水經(jīng)真空塔進(jìn)入活性炭過濾器，活性炭過濾器內(nèi)部裝填了椰殼活性炭，主要用于去除水中的有機(jī)物、懸浮物等雜質(zhì)，活性炭過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示?；钚蕴窟^濾器為焊接碳鋼結(jié)構(gòu)的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設(shè)備本體內(nèi)部襯有2層高溫橡膠，襯膠總厚度為5 mm?；钚蕴窟^濾器內(nèi)設(shè)有配水裝置、集水裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為五通管式，材質(zhì)為SUS304，繞絲縫隙寬度為0.45～0.55 mm，下部集水裝置為襯膠多孔板配水帽，水帽為SUS304不銹鋼繞絲管式水帽，水帽縫隙為0.20～0.25 mm，單個(gè)水帽流量為1 t/h。每臺(tái)活性炭過濾器配有3個(gè)窺視孔，分別布置在活性炭填料頂部接口、活性炭填料底部處以及活性炭反洗膨脹最高處。

表4 活性炭過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)

3.4 精密過濾器

精密過濾器是系統(tǒng)的精處理設(shè)備，內(nèi)部裝有不銹鋼繞絲濾芯，進(jìn)一步去處水中的氧化鐵雜質(zhì)顆粒及少量的油，精密過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)如表5所示。精密過濾器為焊接復(fù)合鋼板結(jié)構(gòu)的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，內(nèi)部設(shè)置濾芯、配水裝置、反沖洗裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為穹形板形式，確保水流均勻防止偏流，每臺(tái)精密過濾器配有2個(gè)窺視孔，并配有標(biāo)準(zhǔn)的DN500 mm人孔。

表5 精密過濾器設(shè)計(jì)參數(shù)

4 運(yùn)行情況

4.1 運(yùn)行控制

回收的凝結(jié)水經(jīng)擴(kuò)容器后進(jìn)入隔油罐，在隔油罐出口安裝了在線油分析儀表，如果含油量超標(biāo)，說明上游裝置換熱器有泄漏，需將凝結(jié)水切換排放至煉廠污水處理系統(tǒng)。預(yù)處理器、表面冷凝液過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器的反洗由運(yùn)行壓差或運(yùn)行時(shí)間控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)的運(yùn)行壓差或運(yùn)行時(shí)間，則表明過濾周期結(jié)束應(yīng)進(jìn)行反沖洗，反洗通過分散控制系統(tǒng)(DCS)自動(dòng)進(jìn)入反洗程序，反洗結(jié)束后重新自動(dòng)投入運(yùn)行[3-4]。真空除氣塔利用水在飽和溫度狀態(tài)下氣體的溶解度接近于零的特點(diǎn)，去除水中所溶解的二氧化碳和氧等氣體，主要控制水溫和塔內(nèi)負(fù)壓。凝結(jié)水混床出口安裝了在線電導(dǎo)率和二氧化硅分析儀，達(dá)到報(bào)警值進(jìn)行混床再生操作。含油凝結(jié)水處理系統(tǒng)主要運(yùn)行控制指標(biāo)如表6所示。

表6 含油凝結(jié)水處理系統(tǒng)運(yùn)行控制指標(biāo)

4.2 運(yùn)行效果

正常運(yùn)行后，含油凝結(jié)水系統(tǒng)主要運(yùn)行數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 含油凝結(jié)水系統(tǒng)主要運(yùn)行數(shù)據(jù)

由表7的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出：該系統(tǒng)除油除鐵效果明顯，系統(tǒng)出水含油量平均值為0.1 mg/L，總鐵平均值為10 μg/L，總硅平均值為30 μg/L，有機(jī)物平均值為4 mg/L，系統(tǒng)對(duì)油、鐵、硅等主要污染物的去除率達(dá)80%，對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)50%以上，出水水質(zhì)合格穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.3 運(yùn)行中應(yīng)注意的問題

(1)裝置安裝完成后，進(jìn)水前必須對(duì)設(shè)備和管線進(jìn)行單獨(dú)吹掃，防止在施工過程中雜物或焊渣等雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備。

(2)投運(yùn)初期應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的反洗頻率，即使反洗壓差、運(yùn)行的周期都沒達(dá)到反洗條件或出水各項(xiàng)指標(biāo)均合格，也應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行反沖洗，以保護(hù)濾芯。

(3)設(shè)備運(yùn)行一定時(shí)間后，如出現(xiàn)多次反洗后進(jìn)、出口壓差仍降不下或出水水質(zhì)達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，濾芯失效。

(4)各排放凝結(jié)水裝置應(yīng)設(shè)置取樣點(diǎn)，以便水質(zhì)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行排查，將超標(biāo)凝結(jié)水切換至污水廠，確保系統(tǒng)運(yùn)行。

(5)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水存在帶汽的問題，導(dǎo)致管線水擊并且擴(kuò)容器大量排放蒸汽，造成熱量和水量的損失，各上游裝置應(yīng)加強(qiáng)管理，定期對(duì)疏水閥進(jìn)行檢查。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)通過采用靜止隔油、預(yù)處理過濾、活性炭吸附、精密過濾的方式，逐步去除來水中的油、鐵等污染物，各處理單元針對(duì)不同的污染物分單體處理，使出水水質(zhì)得到保證。系統(tǒng)出水作為一級(jí)除鹽水進(jìn)入到電廠化水混床，既避免了含油凝結(jié)水排放污染環(huán)境，又為公司節(jié)約了寶貴的水資源。該系統(tǒng)投運(yùn)后，每年可回收水量2.5 Mt，為公司節(jié)約自來水消耗費(fèi)用880萬元，同時(shí)又通過余熱利用回收熱量50.2 GJ/h，是公司節(jié)能增效的一個(gè)重要措施。由系統(tǒng)運(yùn)行情況看，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、工藝選擇合理、出水水質(zhì)良好、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單，是含油凝結(jié)水處理技術(shù)在煉油廠的成功應(yīng)用[5]。