延迟焦化装置处理含油污泥的技术应用

徐先财，蔡海军，陈 凯，王成章

（中国石油 乌鲁木齐石化公司炼油厂，新疆 乌鲁木齐 830019）

延迟焦化装置处理含油污泥的技术应用

徐先财，蔡海军，陈 凯，王成章

（中国石油 乌鲁木齐石化公司炼油厂，新疆 乌鲁木齐 830019）

介绍了中国石油乌鲁木齐石化公司炼油厂采用1.2 Mt/a延迟焦化装置的焦炭余热掺炼含油污泥的技术。采用该技术在焦炭塔冷焦期间，成功处置了含油污泥，并根据掺炼过程中出现的问题，提出了相关注意事项及对策。实际应用结果表明，采用该技术处理含油污泥达到了无害化、资源化和减量化的处理原则，降低了危险废物的处置费用，是炼化企业清洁生产的可行之法。适量掺炼含油污泥对延迟焦化装置的平稳生产和石油焦产品的质量无较大影响，石油焦产品仍能满足3B级产品的质量要求。

延迟焦化；含油污泥处理；掺炼；石油焦

炼油厂的生产装置、油品储运罐区及辅助生产设施会产生含油污水，在处理过程中，不可避免地产生含油污泥。含油污泥主要包括隔油池底泥、浮渣、活性污泥及油罐底部沉积的油泥等，俗称“三泥”。这些含油污泥中含有的苯系物、酚类、蒽、芘等物质，有恶臭味和毒性，如果未经妥善处理，会堆积成害或污染水体和环境，造成二次污染。含油污泥已被国家列入《国家危险废物名录》管理，废物类别为HW08，即废矿物油［1-2］。但含油污泥的性质特殊，脱水和处理技术难度大、成本高，一直是困扰石化公司净化水厂的环保难题。

中国石油乌鲁木齐石化公司（简称乌石化）净化水厂处理含油污泥主要有3种方法：1）将含油污泥脱水后形成的干泥送电厂进行掺烧，或用焚烧炉焚烧；2）将含油污泥处理生成燃料油和颗粒焦；3）对外委托给有资质的单位处置。随着炼油厂的不断扩建，现有含油污泥处理技术和设施已无法满足环保要求。实现含油污泥的无害化、资源化处理势在必行。

据了解，目前含油污泥处理技术大致分4类：热处理、生物处理、溶剂萃取和综合利用工艺。综合考虑投资、能耗、处理效果及操作成本等，综合利用工艺是较为理想的处理方法，能够实现资源化利用。综合利用工艺主要包括回收轻质油及沥青、含油污泥作催化裂化装置分馏塔油浆以及进焦化装置处理［2］。利用焦化反应处理含油污泥就是利用重质矿物油焦化反应的特点，使油泥中的矿物油得到深度裂解，最终生成化学性质稳定的石油焦和多馏分的轻质油，实现资源回收和保护环境的目的［3］。

本工作介绍了乌石化采用1.20 Mt/a延迟焦化装置开展含油污泥进冷焦塔塔底回炼技术的应用情况，利用冷焦塔塔内高温焦炭的余热反应掉含油污泥中的残渣及污油，使含油污泥的处理达到无害化、资源化和减量化。

1 含油污泥处理技术的原理

焦化冷焦掺炼含油污泥的原理：将含油污泥在焦炭塔吹汽、冷焦的过程中注入，利用焦炭塔内焦炭的热量将含油污泥中的水和轻油汽化而重质油被焦化，并利用焦炭塔泡沫层的吸附作用，吸附含油污泥中的固体。蒸发出来的水汽和油气去放空塔，经分离、冷却后，污水排往含硫污水汽提装置进行处理，油品进行回收利用，焦炭作燃料燃烧，从根本上消除含油污泥对环境的影响［4］。

2 含油污泥掺炼技术的应用

2.1 含油污泥的物性

乌石化净化水厂污水处理过程中产生的含油污泥的物性见表1。由表1可知，含油污泥的含水量平均为92.5%（w），属于水多、油少的类型，离心脱水后灰分较低。

2.2 石油焦产品的指标

乌石化1.20 Mt/a延迟焦化装置生产的石油焦主要按3B级产品出售，产品质量见表2。由表2可见，乌石化生产的石油焦的产品指标与3B级产品的指标上限相比，仍有较大的空间。

表1 含油污泥的物性Table 1 Properties of the oily sludge samples

表2 石油焦产品的指标Table 2 Indexes of petroleum coke products

2.3 掺炼方案

一般可在焦炭塔吹汽和给水两个阶段处理含油污泥，理论上焦炭温度越高，含油污泥处理越完全，对焦炭质量影响越小。但考虑到在吹汽阶段注入含油污泥，会因其水温过低发生水击，焦炭塔及管线剧烈震动，发生炸焦甚至可能造成焦床崩塌，影响后续冷焦和除焦操作。因此，为保证装置正常平稳、生产不受影响，生产中选择在大吹汽后的小给水阶段掺炼含油污泥［9-10］。掺炼含油污泥的工艺流程如图1所示。

为尽可能多且较为完全地处理含油污泥，降低对焦炭质量的影响，掺炼含油污泥前，将焦炭塔吹汽时间缩短了0.5 h，尽可能提高掺炼过程中焦炭的温度。含油污泥掺炼量过大会造成焦床温降过快，含油污泥中的重油反应时间短，不利于重油的裂解；并且含油污泥的组成、颗粒度、黏温性质差异较大，对油泥泵的运行工况影响较大，为防止掺炼过程中油泥断量，造成泡沫层软焦回落堵塞通道［10］，掺炼过程中控制含油污泥回炼量不大于30 t/h，同时注入一定量的冷焦水。焦炭塔冷焦期间适当延长给水时间，缓慢提高冷焦水量，停止掺炼含油污泥后再开始大幅提高给水量。为保证含油污泥的处理效果，当焦炭温度低于320 ℃时，停止掺炼含油污泥。

2.4 掺炼效果

按1.2 Mt/a延迟焦化装置满负荷计算，每塔生焦量约760～800 t，掺炼40 t含油污泥，掺炼前后石油焦产品的指标见表3。由表3可见，掺炼含油污泥对装置的平稳生产及石油焦产品的质量无较大影响，石油焦产品指标仍可达到3B级产品标准。掺炼含油污泥既消除了含油污泥排放对环境的污染、实现了含油污泥的无害化处理、保护了环境、节约了水资源，也提高了后续产品的利用价值，增加了经济效益。

图1 掺炼含油污泥的工艺流程Fig.1 Process fow of blending oily sludge in the delayed coking unit.A Production tower；B Cooling tower

表3 掺炼前后石油焦产品的指标Table 3 Indexes of the petroleum coke products before and after the blending

2.5 掺炼注意事项及对策

1）严格控制最低掺炼温度

掺炼含油污泥主要是利用焦炭余热将含油污泥中的水和轻油汽化，重质油发生焦化反应，因此，掺炼过程中焦炭的温度至关重要。掺炼过程中焦炭温度不应低于320 ℃，若焦炭温度过低，后期注入的含油污泥未发生焦化反应，会使含油污泥处理不完全，并造成二次水污染。

2）控制合理的掺炼速度和掺炼量

由于含油污泥组成变化大，掺炼过程应关注对石油焦产品质量和焦炭塔操作的影响，及时调整掺炼速度及掺炼量。掺炼量应参考焦炭塔温度和生焦量进行调整。当装置长时间处于较低负荷时，可考虑适当延长生焦周期，降低焦炭挥发分［10］，且可以降低掺炼含油污泥对石油焦质量造成的影响。

3）加强油泥泵及仪表的维护保养

由于含油污泥的组成、颗粒度和黏温性质差异较大，在实际运行中，装置机泵和流量计出现的故障较多。对此，在严格要求净化水厂供送含油污泥前必须做好初步过滤的同时，应加强对机泵和仪表的维护保养。

4）防止切焦钻头卡钻

在掺炼含油污泥的过程中，掺炼量过大或焦炭温度过低，都会导致含油污泥未充分发生焦化反应，含油污泥中的水和轻油汽化，但重质油及杂质浓缩为黏稠软焦。在实际运行中，在除焦钻孔时曾多次发生塌方卡钻现象，造成除焦延误。对此，操作中应及时调整掺炼量，可随焦炭温度的降低，逐渐减少掺炼量，防止由于焦炭温度过低，污泥不发生反应，产生大量黏稠软焦。

5）采用加热炉变温操作降低焦炭挥发分

由于生焦过程中，底部焦炭在高温环境下反应时间长，油气孔周围温度长期处于高温，孔道周围焦炭质地密实，极少的含油污泥能在短时间的上升过程中渗入焦层。顶部焦炭反应时间短，堆积了大量泡沫焦。含油污泥主要集中在焦炭泡沫层中［11］。因此，在生焦后期适当提高加热炉出口温度1～3 ℃，可降低顶层的焦炭挥发分，减小掺炼含油污泥对石油焦产品质量的影响［10］。

3 效益分析

3.1 经济效益

根据1.2 Mt/a延迟焦化装置掺炼含油污泥的情况计算，每年可处置14.6 kt含油污泥。含油污泥作为危险废物外委处置，如果脱水后按重量的10%计算，年产生量为1 460 t，处置费用约1 000 元/t，则实现掺炼含油污泥后，可节省成本约146 万元/a。另外，含油污泥中约有7.5%进入焦化产品中，故每年增产石油焦约1 095 t，按目前焦炭价格480 元/t计算，增长效益为52.56 万元/a。因此，掺炼含油污泥后直接经济效益为198.56 万元/a。

3.2 环境效益

通过延迟焦化装置掺炼含油污泥后，既消除了含油污泥排放后对环境的污染，实现含油污泥无害化处理，又保护了环境、节约了水资源，而且提高了后续产品的利用价值，并增加了经济效益，实现了资源化处理，环境效益可观。

4 结论

1）利用延迟焦化装置焦炭的高温余热处理含油污泥，使含油污泥的处理遵循无害化、资源化和减量化的原则，是炼化企业清洁生产的可行之法。不但能有效回收含油污泥中的烃类，且减少了污染物的排放。

2）适量掺炼含油污泥对延迟焦化装置的平稳生产和焦炭质量无较大影响，焦炭仍满足3B级产品的质量要求。

［1］王敏仁，陈家伟，孙晓兰. 国外炼油厂含油污泥处理技术［J］. 炼油设计，1999，29（9）：51 - 56.

［2］时永前. 天津石化“三泥”无害化处置方法分析［J］. 化工安全与环境，2014，44（1）：18 - 20.

［3］赵东风，赵朝成. 焦化法处理含油污泥工艺流程研究［J］. 环境科学研究，2000，13（2）：55 - 57.

［4］瞿国华. 延迟焦化工艺与工程［M］. 北京：中国石化出版社，2007：637 - 649.

［5］中国石油化工总公司. SH/T 0527—92 中华人民共和国石油化工行业标准 延迟石油焦（生焦）［S］. 北京：中国石化出版社，1993.

［6］中国石油化工股份有限公司科技开发部. SH/T 0026—1990石油焦挥发分测定法［S］. 北京：中国石化出版社，2007.

［7］中国石油化工股份有限公司科技开发部. SH/T 0029—1990石油焦灰分测定法［S］. 北京：中国石化出版社，2007.

［8］中华人民共和国国家质量技术监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会. GB/T 387—1990深色石油产品硫含量测定法（管式炉法）［S］. 北京：中国标准出版社，1990.

［9］刘健，王燮理，侯继承，等. 延迟焦化装置处理炼厂“三泥”技术探讨［J］. 河南化工，2013，30（19）：46 - 48.

［10］王玉章，陈清怡，李锐. 延迟焦化成焦周期对焦炭收率和质量的影响［J］. 炼油设计，2002，31（8）：6 - 8.

［11］唐华跃，杨海燕，郑恒仁. 延迟焦化装置处理炼油厂浮渣［J］. 石油炼制与化工，2000，31（11）：57 - 58.

（编辑 王 萍）

巴塞罗那大学研究纳米电极控制化学反应

Chem Weekly，March 15，2016

巴塞罗那大学（UB）和两所澳大利亚大学的研究人员推出一种通过在反应分子之间应用电场来催化化学反应的新方法。这将开启以快速和廉价的方式，制造用于医药产品和材料的化合物之门。该反应是传统的Diels-Alder反应，通过在2个包含反应分子的纳米电极之间应用定向电场促进。此新型纳米化学合成方法涉及加入单个分子创建新的分子主链，也可能使我们获得更高效的方法合成具有挑战性的化合物。

UB的助理教授Ismael Diez-Perez和IBEC的高级研究员认为：理论研究表明，许多的化学反应不仅仅是氧化还原反应（电子转移），通常也可被认为是应用电场催化的反应。静电催化作用（使用电场）是合成化学中最早开发的催化形式，因为静电效应有强烈方向性。西班牙和澳大利亚的研究人员都通过使用基于扫描隧道显微镜的最先进的单分子技术克服了这个问题。以使用外部电场作为“催化剂”意味着可实现挑战化学反应，否则通过传统的合成方法是不可能实现的。

利用成核剂和超临界二氧化碳清洁生产定制的微孔泡沫聚苯乙烯

J Mater Sci，May，2016

微孔泡沫是众所周知的高分子材料，具有高抗冲强度、高韧性、高刚度-重量比、高疲劳寿命以及低介电常数和低导热系数等优良性能，可采用环境友好技术制备成聚合物泡沫。特别是， 由于其低成本和对环境的温和影响，超临界二氧化碳替代传统的发泡剂（氯氟烃、氢氯氟烃或碳氢化合物）备受关注。在这项研究中提出的发泡过程中， 由于CO2和对异丙基苯甲烷的存在，需要温和操作条件（9 MPa，30 ℃），有利于成核和泡孔的生长。研究人员从理论和实验上研究了无机粒子（石英和蒙脱石）对泡孔形态学的影响， 以促进晶胚的同时形成，从而减小平均泡孔尺寸和缩小泡孔尺寸的分布。研究人员观察到，使用独立的成核剂和低温条件下聚苯乙烯泡沫的均匀性得到极大的提高。

Application of oily sludge treatment technology in delayed coking unit

Xu Xiancai，Cai Haijun，Chen Kai，Wang Chengzhang
（Urumqi Petrochemical Company Refnery，CNPC，Urumqi Xinjiang 830019，China）

Oily sludge was treated through blending process in a 1.2 Mt/a delayed coking unit of Urumqi Petrochemical Company utilizing used heat in coke. Aimed at the problems in the blending process，relevant measures were put forward. It was showed that，through practical application，the oily sludge became harmless and could be used as resource，and the cost of the waste disposal was reduced. By blending the right amount of the oily sludge，the delayed coking unit could smoothly produce petroleum coke product which could meet the quality requirements.

delayed coking；oily sludge treatment；blending；petroleum coke

1000 - 8144（2016）07 - 0868 - 04

TE 992

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.07.017

2016 - 01 - 21；［修改稿日期］2016 - 03 - 28。

徐先财（1987—），男，甘肃省武威市人，大学，助理工程师，电话 0991 - 6905295，电邮 xuxcws@petrochina.com.cn。