延迟焦化装置含硫污水排放现状及减量化措施

姜学艳，李 焕，丁禄彬，汪皕喆，杨文玉，高 阳

(中国石化安全工程研究院, 山东青岛 266071)

延迟焦化装置含硫污水排放现状及减量化措施

姜学艳，李 焕，丁禄彬，汪皕喆，杨文玉，高 阳

(中国石化安全工程研究院,山东青岛266071)

在分析延迟焦化装置含硫污水排放现状基础上，从减少蒸汽用量、含硫污水串级使用、含硫污水汽提净化水回用3个方面提出了装置含硫污水减量化的措施。

延迟焦化装置 含硫污水 减量化

延迟焦化是目前最重要的重质油加工技术之一，装置用水、排水环节多，是典型的含硫污水产生源。随着加工原料油品质日趋变差，硫及其它杂质含量不断升高，装置含硫污水产生量也不断增多。做好延迟焦化装置含硫污水管理及优化使用，既对本装置节水减排有重要作用，对常减压、催化裂化等其他装置也有参考价值。

1 延迟焦化装置含硫污水来源

延迟焦化装置含硫污水包括原料带水、加热炉注汽、特阀注汽、汽提蒸汽、分馏塔注水、富气水洗水等产生的污水，产生部位主要有分馏塔塔顶分液罐、富气压缩机出口分液罐、稳定塔顶分液罐及放空塔顶分液罐，水量一般占装置总废水量的70%。

图1为延迟焦化装置含硫污水来源流程图，主要工艺流程为：原料经过换热后由进料泵打入焦化加热炉，加热炉设注汽点；原料加热后经四通阀进入焦炭塔底部，在焦炭塔老塔经小吹汽、大吹汽、小给水、大给水进行冷焦、切焦；原料中带水、加热炉注汽、特阀注汽、焦炭塔小吹汽期间的蒸汽/水随焦炭塔顶流出的热油气进入分馏塔，与分馏塔侧线蒸汽汽提塔中的汽提蒸汽一起，作为分馏塔顶油气经注水、冷却后进入分馏塔顶气液分液罐，分出焦化富气、汽油及含硫污水；焦化富气经压缩、水洗、冷却后，经富气压缩机出口分液罐分离出富气、汽油和含硫污水；富气、汽油进吸收稳定系统，稳定塔顶气经空冷后进入稳定分液罐，排出含硫污水。焦炭塔大吹汽、冷焦产生的大量高温蒸汽及少量油气进入放空塔，放空塔顶大量蒸汽及油气经冷却后进入放空塔顶分液罐，排出含硫污水；焦炭塔冷、切焦水排往冷切焦水罐循环使用。

2 含硫污水排放现状

国家2003年发布了HJ/T 125-2003《清洁生产标准 石油炼制业》，对炼厂含硫污水回用率及典型装置含硫污水单排量做出了明确要求，其中延迟焦化装置含硫污水单排量指标为：一级指标≤50 kg/t加工原料，二级指标≤100 kg/t加工原料，三级指标≤180 kg/t加工原料。根据中国石化32套延迟焦化装置2013年含硫污水单排量数据(见图2)统计，32套装置含硫污水单排量整体水平比较好，含硫污水单排量平均值为74 kg/t加工原料，其中26套装置排污水平在100 kg/t加工原料以下，达到行业清洁生产标准二级水平。

图1 中国石化32套延迟焦化装置2013年含硫污水单排量数据

从图1可以看出，不同装置间含硫污水排放水平差别较大，最好水平为7 kg/t加工原料，最差为288 kg/t加工原料，相差40倍之多。分析原因，一方面是各企业原料性质、生产工艺存在差异；另一方面是各企业含硫污水管理水平存在差异，地区取水压力大、节水减排力度强、精细化管理水平高的，含硫污水产生量小，回用水平高。由此可见，通过工艺、技术和管理手段，对延迟焦化装置含硫污水产生及回用进行系统、整体优化，可从源头减少含硫污水产生量，提高含硫污水回用量，实现装置源头节水减排。

3 含硫污水减量化措施

3.1 减少蒸汽用量

延迟焦化装置生产中加热炉注汽、冷焦小吹汽和大吹汽、分馏塔轻蜡油蒸汽汽提等很多环节都涉及到蒸汽使用，是含硫污水的直接来源，通过工艺参数调整、优化，减少蒸汽消耗量，可以实现含硫污水的源头削减。

3.1.1加热炉注汽

加热炉注汽目的是降低管内结焦速率，延长焦化开工周期，注气量通常根据辐射量来确定，一般来说注汽量为辐射量的1%～2%，辐射量越大，注汽比例越小。目前加热炉注汽主要采用多点注汽，注汽量和注汽位置由加热炉炉管内的反应动力学计算来决定，可以通过专业软件进行数据优化模拟。也有报道装置采用注干气的方式，以清洁介质替代避免蒸汽消耗[1]。

另外，国外焦化装置多采用提高冷油流速(西方发达国家焦化加热炉冷油流速规定大于2.1～2.2 m/s)的方法，降低管内结焦速率，而我国炼油厂管式加热炉设计技术规定焦化加热炉冷油流速为1.3～1.9 m/s，加热炉冷油流速最高为1.39 m/s，最低为1.06 m/s，平均值为1.26 m/s[2]。如某企业160×104t/a焦化装置，焦化加热炉冷油流速设计为1.33 m/s，实际操作中冷油流速最高约为1.4 m/s，最低约为1.0 m/s。因此，在新装置设计时，可以考虑通过提高冷油流速来降低结焦率，进而减少注汽量。

3.1.2冷焦吹汽

在保证焦炭挥发分合格条件下，对焦炭塔大吹汽蒸汽量进行优化。实际操作时可按照一定比例实施阶梯性削减，并注意观察产品质量挥发分参数变化和冷焦给水情况，直至焦炭挥发分开始增加或给水困难，确定最佳汽量范围。以某企业160×104t/a焦化装置为例，其小吹汽过程蒸汽用量设计值为6～7 t/h，优化调整后降为3～4 t/h；大吹汽过程蒸汽用量设计值为20 t/h，优化调整后降为15 t/h。

3.1.3汽提蒸汽

随工艺条件变化及时调整分馏塔汽提蒸汽和加热蒸汽，在满足装置安全生产和产品质量前提下，定期核定蒸汽用量，保持工艺蒸汽用量在最优范围内。若分馏塔分馏蜡油后进加氢处理，且蜡油指标满足加氢处理进料要求，可取消蒸汽汽提；若必须进行汽提，则汽提蒸汽用量宜为产品量的2%～4%，进一步减少使用量时，可考虑在不影响加氢处理进料要求的条件下，实施阶梯性削减，比如每次减少注汽量的3%～5%[3]。

3.2 含硫污水串级使用

3.2.1注水

分馏塔顶注水、富气水洗水可直接使用本装置的含硫污水，如将稳定塔顶分液罐或富气压缩机出口分液罐的含硫污水直接引入分馏塔顶油气线串级使用，压缩机富气水洗水直接利用分馏塔顶分液罐含硫污水。

3.2.2冷切焦水补水

一般来说，延迟焦化装置在吹汽和冷却过程放空塔顶分离器收集的污水，硫化氢和氨含量在冷却的第一个小时中达到最高[4]。因此，可考虑将放空塔顶分液罐排水实施分质处理，初期污水送至酸性水汽提装置，1 h后的污水排入冷切焦水系统；或者在不同时间点对放空塔排水中污染物含量进行分析，根据分析结果确定最佳切水时间点。

另外，也有企业将放空塔全部排水排入冷切焦水系统，如某炼油企业290×104t/a延迟焦化装置，设计时放空塔顶气液分离罐中污水直接排至冷切焦水系统，隔油处理后作为冷切焦水补充水，实际运行过程中考虑到恶臭异味、焦粉问题，排水先进油水分离罐静置，取罐体下部分水作为冷切焦水补充水，同时为保证水质定期用污水处理场中水置换部分冷焦水。

3.3 含硫污水汽提净化水回用

3.3.1冷切焦水系统补水

冷切焦水系统补水最早设计为新鲜水，后来有装置使用污水处理场中水，或选择含硫污水汽提净化水做部分补水水源，如某炼油企业160×104t/a延迟焦化装置冷切焦水系统补水水源为含硫污水汽提净化水和污水处理场中水，平均每天补净化水量70 t左右，污水处理场中水70～100 t。企业含硫污水汽提净化水回用量宜根据系统补水量需求以及现场工作条件(如异味控制要求及措施等)来确定。

3.3.2部分替代大吹汽蒸汽

最近几年来，基于节能目的，很多企业实施了除盐水、凝结水部分替代大吹汽节能技术改造[5-6]。随之，陆续有企业开展了高温含硫污水汽提净化水部分替代大吹汽技术攻关[7]。某炼油企业160×104t/a焦化装置采用SS智能喷雾系统，150℃含硫污水汽提净化水先进入净化水缓冲罐再由离心泵打入雾化器，在喷嘴及导流器件的作用下将净化水雾化，并与280℃雾化蒸汽混合，以水雾形式经原有大吹汽管线进入焦炭塔，进行焦炭塔大吹汽操作。企业项目投用后运行效果良好，节约了大约60%的大吹汽蒸汽量，源头减少含硫污水量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，一年经济效益约180万元。

实施含硫污水汽提净化水部分替代大吹汽蒸汽技术改造，一要采取措施去除净化水中悬浮物杂质，可在雾化器前设置两组并联过滤器，正常生产中及时根据过滤器差压进行切换，并对切出的过滤器进行冲洗、备用；二要确保净化水、蒸汽混合后进塔温度满足工艺要求；三要根据焦炭塔塔顶压力和塔壁温降速率，及时调整净化水和蒸汽用量比例，以避免出现塔壁温度快速下降问题。

4 结论

通过对延迟焦化装置含硫污水产生及回用进行系统、整体优化，减少蒸汽消耗，实施含硫污水串级使用，增加含硫污水汽提净化水回用量，可从源头减少含硫污水产生量，提高含硫污水及净化水回用量，减轻酸性水汽提装置、末端污水处理场压力，实现本质清洁生产和源头节水减排，实现经济效益与环境效益的双赢。

[1] 周付建,王湘,杨军文,等.炼厂延迟焦化废水来源及其处理技术[J].石油化工安全环保技术, 2015， 31(5):76-80.

[2] 瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京:中国石化出版社,2008: 423.

[3] 姜学艳,叶晓东,牟桂芹.炼厂含硫污水处理优化思路探讨[J].安全、健康和环境,2014,14(9):29-32.

[4] 瞿滨.延迟焦化装置技术问答[M].北京:中国石化出版社,2012:364.

[5] 吴振华.延迟焦化焦炭塔大吹汽节能改造[J].炼油技术与工程,2013,43(4): 48-50.

[6] 伍宝洲,曹世凌,李艳.延迟焦化装置焦炭塔大吹汽节能技术改造效果与分析[J].河南化工,2015,32(11): 49-51.

[7] 张建设.净化水代替大吹汽技术在延迟焦化装置上的应用[J].石油石化节能与减排, 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

姜学艳，高级工程师，硕士研究生，主要从事环保政策法规和清洁生产研究。