張超平

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的情況日趨嚴(yán)重，煉廠在加工油質(zhì)更重、硫含量更高的原油的同時(shí)，對(duì)企業(yè)的降本增效和三廢環(huán)保排放也提出了更加嚴(yán)格的要求。某石化公司3.5Mt·a-1重油催化裂化裝置的煙氣脫硫系統(tǒng)，采用Exxon Mobil 公司的噴射文丘里（JEV）濕氣洗滌工藝(以下簡(jiǎn)稱(chēng)WGS)，處理催化煙氣中的SO2、顆粒物等雜質(zhì)。WGS 系統(tǒng)的凈化污水在排放至環(huán)境之前，要將其送至PTU 單元，脫除懸浮固體并降低污水的COD 含量，以符合《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。隨著公司加工沙重等原油的數(shù)量增加，催化原料的硫含量維持在0.5%wt～0.6%wt 高位。受催化原料的影響，煙氣脫硫塔入口的SO2濃度高達(dá)3500mg·Nm-3，導(dǎo)致洗滌塔的循環(huán)漿液密度遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，循環(huán)漿液泵存在超電流風(fēng)險(xiǎn)，氧化罐的處理能力不足，濾液水質(zhì)惡化，PTU 外排水的COD 持續(xù)卡邊或超標(biāo)。

本文針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)PTU 單元進(jìn)行了提質(zhì)增效措施的研究，以解決因原料性質(zhì)劣化、氧化能力不足、絮凝劑和助凝劑（以下簡(jiǎn)稱(chēng)助劑）加注過(guò)量、操作波動(dòng)等原因引起的凈化污水COD 超標(biāo)的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)技術(shù)改造，進(jìn)一步降低了能耗、物耗，裝置的經(jīng)濟(jì)性大大提高。

1 裝置簡(jiǎn)介

圖1 為WGS 濕式脫硫系統(tǒng)的原則流程圖。WGS 系統(tǒng)主要分為脫硫洗滌塔和排液處理兩部分。催化煙氣以水平方式進(jìn)入噴射文丘里管，與循環(huán)液以切線方式進(jìn)入洗滌塔，氣體經(jīng)煙囪塔盤(pán)及填料分液后排入大氣。洗滌塔底設(shè)置有循環(huán)泵，一路將循環(huán)液送至文丘里管?chē)娚淦魅肟?，吸收煙氣中的SO2、顆粒物等雜質(zhì)；一路與絮凝劑混合后送至澄清器，顆粒物在澄清器內(nèi)沉降，含水率85%左右的污泥自澄清器底部排出，經(jīng)污泥泵增壓并與助凝劑混合后，送至污泥脫水機(jī)中。脫水后的污泥作為危廢外送出裝置。濾出的水分進(jìn)入地下池，由濾液回流泵送至澄清器，進(jìn)行進(jìn)一步的顆粒物脫除過(guò)程。

圖1 WGS 濕式脫硫系統(tǒng)的原則流程圖

澄清器頂部的清液自流至氧化罐中，氧化罐內(nèi)的液體經(jīng)污水循環(huán)泵抽出，與堿液混合后返回氧化罐，在氧化噴嘴處與空氣充分混合，利用氧氣將污水中的亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽，以降低污水的COD，滿(mǎn)足直排污水的要求[1]。氧化后的污水自氧化罐罐頂溢流，送至外排污水緩沖罐。罐內(nèi)的污水經(jīng)污水外送泵增壓送至過(guò)濾單元過(guò)濾后，再送至污水處理廠。

2 COD 超標(biāo)原因分析

2.1 原料性質(zhì)劣化，機(jī)泵電流持續(xù)高位

洗滌塔循環(huán)漿液的設(shè)計(jì)密度為1.08kg·cm-3，目前密度為1.156 kg·cm-3，比設(shè)計(jì)值偏大，主要原因是煙氣脫硫入口設(shè)計(jì)的SO2濃度為1823mg·Nm-3，設(shè)計(jì)出口濃度為100mg·Nm-3。實(shí)際入口的SO2濃度為2500～3500mg·Nm-3，出口為25～35mg·Nm-3，循環(huán)漿液的鹽含量較高，導(dǎo)致煙氣脫硫塔循環(huán)漿液泵的電流接近設(shè)計(jì)電流，存在超電流風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 氧化罐設(shè)計(jì)偏小，氧化能力不足

氧化罐的設(shè)計(jì)流量為22.4Nm3·h-1，為了降低循環(huán)漿液的密度，從而降低洗滌塔底循環(huán)泵的負(fù)荷，將送至PTU 單元的流量提高至26·Nm-3·h-1左右。較高的流量可以提高洗滌塔的置換率，降低循環(huán)漿液的密度，從而降低煙氣脫硫塔循環(huán)漿液泵的電流。要將外排水的COD 控制在指標(biāo)內(nèi)，需要增大氧化風(fēng)量，但氧化罐的設(shè)計(jì)偏小，處理量超負(fù)荷，導(dǎo)致了氧化罐冒罐。

2.3 助劑加注過(guò)量，致使濾液水質(zhì)惡化

懸浮顆粒物在澄清池內(nèi)與絮凝劑混合后沉降成污泥，污泥進(jìn)入脫水機(jī)前，需與助凝劑混合絮凝，才能達(dá)到脫水結(jié)塊的目的。助劑為持續(xù)加注，部分助劑會(huì)隨著水進(jìn)入地下池，過(guò)量的助劑會(huì)使水質(zhì)惡化，增大濾液黏度，不僅提高了容器的結(jié)垢率，還導(dǎo)致污水的COD 升高[2]。

2.4 操作波動(dòng)，導(dǎo)致COD 超標(biāo)

地下池濾液的回流泵采用的是風(fēng)動(dòng)泵，通過(guò)控制風(fēng)量來(lái)調(diào)整濾液的回流量，而且吸入口的位置需要根據(jù)地下池的污泥高度進(jìn)行調(diào)整。回流液流量過(guò)大或者大量帶泥，都將導(dǎo)致PTU 的處理負(fù)荷增大。一是風(fēng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)量不足，氧化能力下降，造成COD 超標(biāo)；二是懸浮物增加，廢水中的耗氧物質(zhì)增加，導(dǎo)致COD 超標(biāo)；三是液位波動(dòng)會(huì)將系統(tǒng)中的部分催化劑泥帶出，堵塞COD 表的取液管，引起COD 值瞬間超限。

3 技術(shù)改造措施

3.1 加高氧化罐，提升氧化能力

圖2 為WGS 濕式脫硫系統(tǒng)技改后的原則流程圖。如圖2 中虛線部分所示，加高氧化罐高度后，停留時(shí)間增加了0.6h，并可關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)出口放空閥，將風(fēng)量全部并入氧化罐，氧化風(fēng)量增加到465Nm3·h-1，氧化能力得以提高。隨著壓力或高度的增加，氣泡直徑增大[3]，為了防止風(fēng)量過(guò)大造成氧化罐的排出口管線形成氣阻，影響外排污水泵的正常運(yùn)行，對(duì)溢流線也進(jìn)行了改造。將氧化罐的溢流線改至緩沖罐，并對(duì)溢流至地下池的管線加裝閥門(mén)并關(guān)閉。

圖2 WGS 濕式脫硫系統(tǒng)技改后的原則流程圖

3.2 停用脫泥系統(tǒng)，避免助凝劑影響

如圖2 中的虛線部分所示，將澄清池到均質(zhì)罐的流程直接改至地下池，停用脫泥系統(tǒng)，以避免助凝劑對(duì)COD 的影響。同時(shí)，根據(jù)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，逐步減少絮凝劑的加注量。

3.3 增加沉降池，提高水力停留時(shí)間

如圖2 所示，增加地下一級(jí)和二級(jí)沉降池，提高水力停留時(shí)間。隨著水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)，懸浮物的去除效果不斷提升[4]。污泥主要沉積在一級(jí)沉降池和二級(jí)沉降池，避免了回流液帶泥對(duì)氧化罐造成的沖擊。

4 應(yīng)用效果

4.1 氧化罐

表1 為氧化罐的處理能力。表1 數(shù)據(jù)表明，技改后，氧化罐的處理負(fù)荷提高了52.17%，循環(huán)漿液密度明顯低于設(shè)計(jì)密度，運(yùn)行泵電流優(yōu)于設(shè)計(jì)電流，能耗相比技改前降低了178.74kW·h-1，氧化風(fēng)壓提高了0.01MPa，外排水COD 從49.6mg·L-1降低至35mg·L-1。

表1 氧化罐的處理能力

4.2 脫泥系統(tǒng)

表2 為停用脫泥系統(tǒng)后，地下池的COD 數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果。數(shù)據(jù)表明，助凝劑確實(shí)助長(zhǎng)了廢水中的COD。停用助凝劑后，廢水的COD 仍高于洗滌塔的COD，可能是絮凝劑加注仍然過(guò)量，下一步要根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繼續(xù)調(diào)整絮凝劑的加注量。

表2 停用脫泥系統(tǒng)后地下池的COD 數(shù)據(jù)對(duì)比

4.3 地下池

表3 為地下池技改前后的數(shù)據(jù)對(duì)比。數(shù)據(jù)表明，技改后地下池的懸浮物含量?jī)H為24mg·L-1，沉降率提高了12.5%，回流液中的懸浮物含量大大降低，因此只需控制回流液量，即可避免對(duì)氧化罐造成沖擊。

表3 地下池技改前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4.4 節(jié)能降耗

表4 為改造費(fèi)用，表5 為節(jié)約費(fèi)用。用電單價(jià)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋侄▋r(jià)，助凝劑和絮凝劑單價(jià)根據(jù)以往招標(biāo)價(jià)格估算，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)按每年8400h 計(jì)算，氧化罐和地下池的改造為一次性投資。改造后循環(huán)漿液泵節(jié)約功耗178.74kW·h-1；停用脫泥系統(tǒng)系列設(shè)備設(shè)施，節(jié)約機(jī)泵功耗19.27kW·h-1；減少助凝劑用量0.03kg·h-1，減少絮凝劑用量3.57kg·h-1。每年可節(jié)約費(fèi)用在人民幣48 萬(wàn)元以上。

表4 改造費(fèi)用

表5 節(jié)約費(fèi)用

4.5 外排水性質(zhì)

表6 為技改前后的外排水水質(zhì)指標(biāo)。圖3 為2020 年外排水的COD 數(shù)據(jù)，其中1 月～5 月為技改前的外排水COD 數(shù)據(jù)，6 月后為技改后的外排水COD 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，技改后的外排水水質(zhì)明顯優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，懸浮物從59mg·L-1降至31mg·L-1，下降率達(dá)47.45%，COD 能持續(xù)穩(wěn)定在35mg·L-1以下。

表6 外排水水質(zhì)指標(biāo)

圖3 2020 年外排水的COD 數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

對(duì)重油催化裂化裝置的PTU 單元進(jìn)行技術(shù)改造后，解決了因催化原料的硫含量高而導(dǎo)致的循環(huán)漿液泵存在超電流風(fēng)險(xiǎn)、氧化罐氧化能力不足、助劑加注過(guò)量、操作波動(dòng)等系列生產(chǎn)問(wèn)題。改造結(jié)果表明，外排水水質(zhì)明顯優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，懸浮物顯著降低，COD 持續(xù)穩(wěn)定在35mg·L-1以下。同時(shí)能耗、物耗進(jìn)一步降低，操作程序更加簡(jiǎn)便，裝置的經(jīng)濟(jì)性大大提高，每年可降本增效48 萬(wàn)元以上。但地下池的COD 仍較高，下一步要繼續(xù)根據(jù)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，調(diào)整絮凝劑的加注量。