论文部分内容阅读
摘 要：利用延迟焦化装置工艺的特点，将炼油厂污水处理过程中形成的浮渣，以不同的方式注入焦炭塔掺炼，以密闭、环保的方式处理污染物，实现企业的清洁生产，减少加工损失。
关键词：延迟焦化 浮渣 焦炭
炼油厂净化水车间在污水处理过程中，会产生大量的浮渣，以茂名炼油厂净化水车间为例，每月产生的浮渣量为800～1000t，这些浮渣属于危险的污染物，进延迟焦化掺炼前一般外委有资质的公司处理，如果处理不慎，容易造成二次污染，出现环保事故。同时由于浮渣中含有一定的油组分，外送处理时会造成效益流失，增加企业加工损失。
为了解决上述浮渣处理方式的不足，实现密闭处理，减少环境污染，目前炼油厂污水处理过程中产生的浮渣，主要是送到延迟焦化装置焦炭塔掺炼。
一、延迟焦化掺炼浮渣的工艺原理
延迟焦化装置掺炼浮渣，就是将浮渣注入正在进行生焦操作的焦炭塔内，利用焦炭塔内300℃以上的热量将浮渣进行气化分离，浮渣中的水分、轻油组分蒸出，部分重油降解，其中的水分和油气按底掺炼和顶掺炼方式的不同，分别进入放空系统或分馏系统进行回收，浮渣中的绝大部分重油组分及固体杂质则留在焦炭塔中，除焦时随焦炭一起进入焦池中，而作为浮渣载体的水分（90%以上）则以蒸汽形式进入放空系统进行油水分离后回收再用，或进入分馏系统作为含硫污水送到下游汽提装置处理。整个处理过程密闭、环保。
二、 掺炼浮渣的流程
目前，延迟焦化掺炼浮渣按注入焦炭塔位置的不同主要有两种流程：
一种是从焦炭塔底部进塔掺炼的流程，也就是浮渣從焦炭塔底部进塔掺炼，流程简图如图1。
另一种是浮渣从焦炭塔顶部进塔掺炼的流程，也就是浮渣从焦炭塔顶部进塔掺炼，流程简图如图2。
上述两种流程操作不同，掺炼的时间周期不同，各有优缺点。
在底进掺炼方式，在焦炭塔大吹汽和冷焦小给水阶段进行，操作相对复杂，装置不会产生额外的含硫污水，对下游汽提装置不会增加负荷压力。缺点是只能在切换焦炭塔后较短的一段时间内进行浮渣掺炼操作，一般是1h左右，时间窗口短，所处理的浮渣量较少，对其中的油组分回收不彻底，对冷焦和除焦过程可能产生负面影响，特别是对冷焦水质会带来负面影响，如冷焦水含油增加、有恶臭等。
顶进掺炼方式可以在焦炭塔整个生焦周期进行浮渣掺炼操作，对渣浮中的油组分回收彻底，对冷焦和除焦过程没有影响，对冷焦和除焦水质没有影响，操作简单，不会对装置现场环境产生负面影响。缺点是会产生额外的含硫污水，增加污水汽提装置的负荷，特别是对汽提装置负荷紧张的炼油厂是个大问题。
三、延迟焦化装置掺炼浮渣的操作
1. 底进掺炼浮渣的操作
底进掺炼浮渣操作在大吹汽结束开始小给水冷焦时进行。焦炭塔老塔大吹汽结束前，改通冷焦流程，启动冷焦水泵小给水进焦炭塔冷焦，流量控制30～50 t/h。然后打开浮渣进焦炭塔的注入阀，将浮渣改进冷焦塔掺炼。浮渣掺炼量控制约15t/h，为了控制冷焦塔压力不超高，注入浮渣后，通过冷焦水小给水流量控制冷焦塔压力，冷焦水总流量控制在50～70t/h，焦炭塔顶压力控制≯0.20 Mpa，冷焦塔开始掺炼浮渣后，注意焦炭塔顶温度的变化，当冷焦塔顶温度<300℃时，停止掺炼浮渣，按正常步骤进行后续的冷焦操作。
上述操作由于在冷焦期间浮渣与小给水同时进入焦炭塔，焦炭塔温度下降得非常快，一般情况下，掺炼浮渣时间只有10～20min，时间太短，影响了浮渣的注入量，为此，尝试将焦炭塔顶终止掺炼温度降低到270℃进行操作，但终止掺炼温度降低后，在冷焦放水和焦炭塔开底盖时，发现放水管线里存有大量浮渣，这是因为掺炼温度过低，浮渣中的油组分没有蒸发掉，在放水时回流到管线所致。在掺炼终止温度逐渐恢复到300后，情况得到改善。
此外，在底进掺浮渣过程中，出现多次冷焦水无法进塔冷焦的情况，都是发生在结束大吹汽切换开始掺炼浮渣的阶段。经分析后，确认是在切换操作过程中，浮渣和小给水总量过小，引起泡沫焦回流堵塞冷焦通道所至，在保证小给水量不变的前提下，将浮渣掺炼量提高到25 t/h后，再没出现因掺炼浮渣而堵塞冷焦水道的情况。
生产过程中发现，在小给水开始掺炼浮渣后，焦炭塔顶温度下降得较快，约30min后就达到300℃的终止掺炼温度，掺炼时间太短。为增加掺炼量，进行了操作优化，将掺炼提前到大吹汽30min后进行，这样可以保证每塔焦可以掺炼浮渣20t以上。
2.顶进掺炼浮渣的操作
顶进掺炼浮渣操作相对要简单得多。在焦炭塔切换正常生焦后，将浮渣注入正在生焦的焦炭塔顶部就可以了。但要注意控制好浮渣的注入量，一般浮渣含水95%左右，因为温度较低（常温），顶注入基本上等于在塔顶注水，会影响焦炭塔顶的温度，同时，对分馏塔来说相当于在塔底增加了相应量的汽提蒸汽，最终增加了装置含硫污水量。
在生产过程中，浮渣掺炼量主要参考焦炭塔顶温度、压力、分馏塔的压力、装置含油污水量等参数进行控制，以不影响分馏塔操作和下游污水汽提装置负荷能满足为前提进行调整，一般控制掺炼量1t/h左右，每塔焦炭可以掺炼20t以上。
四、对焦炭质量的影响
因为浮渣含油和污泥等，掺炼浮渣对焦炭质量的预期影响是灰份和挥发份。从实际采样分析来看，掺炼前后焦炭质量没有大的异常变化的，茂名焦化装置掺炼浮渣前后焦炭质量分析数据见表1。
表1 底进掺炼浮渣时焦炭质量分析数据
从表1中数据可以看出，焦化装置掺炼浮渣后，对焦炭质量影响不大，这主要是因为浮渣含水90%以上，掺炼的浮渣量相对于焦炭量太少，不足以对焦炭质量造成大的影响。特别是顶进方式掺炼浮渣，其中的油组分蒸发、降解彻底，灰分在焦炭中分布均匀，对焦炭塔的影响更是可以忽略。 五、对分馏塔侧线产品的影响
底进掺炼方式在进行浮渣掺炼操作时，焦炭塔与分馏系统已切断联系，不会对分馏系统侧线产品产生影响。
顶进掺炼方式在整个焦炭塔生焦周期中进行，浮渣90%以上是水，注入焦炭塔，对分馏塔相当于焦炭塔增加的汽封蒸汽或增加1t/h的小吹汽量，也就是相当于在分馏塔底增加1t/h的吹汽量，对装置影响可以忽略。以下为茂名焦化装置焦炭塔进行小吹汽时分馏塔侧线产品的质量分析数据。
表2 焦炭塔进行小吹汽时分馏塔侧线产品的质量分析数据
从表2中数据可以看出，侧线产品质量分析数据变化不大，一般小吹汽时的蒸汽量是4.5t/h左右，而顶进掺炼浮渣时的流量为1t/h左右，所以，顶进掺炼浮渣对分馏塔侧线产品的影响不大。
六、对装置生产的影响
焦化底进掺炼浮渣后，对生产的影响主要体现在冷焦水质方面。为了保证掺炼量，焦炭塔顶终止掺炼温度偏低控制，在生产过程中发现，如果温度低于300℃，则冷焦水中的油明显增加，影响冷焦水的循环使用。这从冷焦水罐清罐时可以看出来，如图3。
图3中因为掺炼浮渣终止温度过低，没有蒸发、降解的油组分随冷焦水流到冷焦水储罐中。
此外，如果掺炼终止温度过低，浮渣中的油组分没有充分蒸发，附着在冷焦通道周围的焦炭上，阻碍焦炭与冷焦水的热量交换，会影响冷焦效果，增加冷焦时间，阻碍后续冷焦操作的正常进行。
所以，在浮渣掺炼过程中要严格控制终止温度，不能过低，以高于300℃为宜。如果确实要增加掺炼量，可以考虑在缩短单独大吹汽的时间，尽早开始浮渣的掺炼操作。
因为底进掺炼方式开始时，焦炭塔已切断与分馏塔的操作，所以对分馏系统的操作没有影响。
顶进方式掺炼浮渣，掺炼过程一直在较高的温度下进行（420℃）左右，浮渣中的油组分蒸发彻底，不会出现油附着在焦层中的情况，对冷焦水和冷焦操作没有影响。但因为浮渣组成复杂，一般含水90%以上，这些水以蒸汽形式进入分馏塔，对分馏塔特别是上部分馏塔的塔盘是否会有负面影响，是否会造成上部塔盘结盐结垢，还有待观察，并且，不同炼厂的浮渣组成会有所不同，负面影响也有所不同。
七、结语
随着我们生活环境的日益恶化，人民环保意识的不断提高，国家对环保的要求越来越嚴格，企业实现清洁生产是大势所趋。焦化掺炼浮渣，一方面，避免了外委处理过程中的二次污染，实现了清洁环保生产。另一方面，能最大限度回收其中的油组分，减少了企业的加工损失。
关键词：延迟焦化 浮渣 焦炭
炼油厂净化水车间在污水处理过程中，会产生大量的浮渣，以茂名炼油厂净化水车间为例，每月产生的浮渣量为800～1000t，这些浮渣属于危险的污染物，进延迟焦化掺炼前一般外委有资质的公司处理，如果处理不慎，容易造成二次污染，出现环保事故。同时由于浮渣中含有一定的油组分，外送处理时会造成效益流失，增加企业加工损失。
为了解决上述浮渣处理方式的不足，实现密闭处理，减少环境污染，目前炼油厂污水处理过程中产生的浮渣，主要是送到延迟焦化装置焦炭塔掺炼。
一、延迟焦化掺炼浮渣的工艺原理
延迟焦化装置掺炼浮渣，就是将浮渣注入正在进行生焦操作的焦炭塔内，利用焦炭塔内300℃以上的热量将浮渣进行气化分离，浮渣中的水分、轻油组分蒸出，部分重油降解，其中的水分和油气按底掺炼和顶掺炼方式的不同，分别进入放空系统或分馏系统进行回收，浮渣中的绝大部分重油组分及固体杂质则留在焦炭塔中，除焦时随焦炭一起进入焦池中，而作为浮渣载体的水分（90%以上）则以蒸汽形式进入放空系统进行油水分离后回收再用，或进入分馏系统作为含硫污水送到下游汽提装置处理。整个处理过程密闭、环保。
二、 掺炼浮渣的流程
目前，延迟焦化掺炼浮渣按注入焦炭塔位置的不同主要有两种流程：
一种是从焦炭塔底部进塔掺炼的流程，也就是浮渣從焦炭塔底部进塔掺炼，流程简图如图1。
另一种是浮渣从焦炭塔顶部进塔掺炼的流程，也就是浮渣从焦炭塔顶部进塔掺炼，流程简图如图2。
上述两种流程操作不同，掺炼的时间周期不同，各有优缺点。
在底进掺炼方式，在焦炭塔大吹汽和冷焦小给水阶段进行，操作相对复杂，装置不会产生额外的含硫污水，对下游汽提装置不会增加负荷压力。缺点是只能在切换焦炭塔后较短的一段时间内进行浮渣掺炼操作，一般是1h左右，时间窗口短，所处理的浮渣量较少，对其中的油组分回收不彻底，对冷焦和除焦过程可能产生负面影响，特别是对冷焦水质会带来负面影响，如冷焦水含油增加、有恶臭等。
顶进掺炼方式可以在焦炭塔整个生焦周期进行浮渣掺炼操作，对渣浮中的油组分回收彻底，对冷焦和除焦过程没有影响，对冷焦和除焦水质没有影响，操作简单，不会对装置现场环境产生负面影响。缺点是会产生额外的含硫污水，增加污水汽提装置的负荷，特别是对汽提装置负荷紧张的炼油厂是个大问题。
三、延迟焦化装置掺炼浮渣的操作
1. 底进掺炼浮渣的操作
底进掺炼浮渣操作在大吹汽结束开始小给水冷焦时进行。焦炭塔老塔大吹汽结束前，改通冷焦流程，启动冷焦水泵小给水进焦炭塔冷焦，流量控制30～50 t/h。然后打开浮渣进焦炭塔的注入阀，将浮渣改进冷焦塔掺炼。浮渣掺炼量控制约15t/h，为了控制冷焦塔压力不超高，注入浮渣后，通过冷焦水小给水流量控制冷焦塔压力，冷焦水总流量控制在50～70t/h，焦炭塔顶压力控制≯0.20 Mpa，冷焦塔开始掺炼浮渣后，注意焦炭塔顶温度的变化，当冷焦塔顶温度<300℃时，停止掺炼浮渣，按正常步骤进行后续的冷焦操作。
上述操作由于在冷焦期间浮渣与小给水同时进入焦炭塔，焦炭塔温度下降得非常快，一般情况下，掺炼浮渣时间只有10～20min，时间太短，影响了浮渣的注入量，为此，尝试将焦炭塔顶终止掺炼温度降低到270℃进行操作，但终止掺炼温度降低后，在冷焦放水和焦炭塔开底盖时，发现放水管线里存有大量浮渣，这是因为掺炼温度过低，浮渣中的油组分没有蒸发掉，在放水时回流到管线所致。在掺炼终止温度逐渐恢复到300后，情况得到改善。
此外，在底进掺浮渣过程中，出现多次冷焦水无法进塔冷焦的情况，都是发生在结束大吹汽切换开始掺炼浮渣的阶段。经分析后，确认是在切换操作过程中，浮渣和小给水总量过小，引起泡沫焦回流堵塞冷焦通道所至，在保证小给水量不变的前提下，将浮渣掺炼量提高到25 t/h后，再没出现因掺炼浮渣而堵塞冷焦水道的情况。
生产过程中发现，在小给水开始掺炼浮渣后，焦炭塔顶温度下降得较快，约30min后就达到300℃的终止掺炼温度，掺炼时间太短。为增加掺炼量，进行了操作优化，将掺炼提前到大吹汽30min后进行，这样可以保证每塔焦可以掺炼浮渣20t以上。
2.顶进掺炼浮渣的操作
顶进掺炼浮渣操作相对要简单得多。在焦炭塔切换正常生焦后，将浮渣注入正在生焦的焦炭塔顶部就可以了。但要注意控制好浮渣的注入量，一般浮渣含水95%左右，因为温度较低（常温），顶注入基本上等于在塔顶注水，会影响焦炭塔顶的温度，同时，对分馏塔来说相当于在塔底增加了相应量的汽提蒸汽，最终增加了装置含硫污水量。
在生产过程中，浮渣掺炼量主要参考焦炭塔顶温度、压力、分馏塔的压力、装置含油污水量等参数进行控制，以不影响分馏塔操作和下游污水汽提装置负荷能满足为前提进行调整，一般控制掺炼量1t/h左右，每塔焦炭可以掺炼20t以上。
四、对焦炭质量的影响
因为浮渣含油和污泥等，掺炼浮渣对焦炭质量的预期影响是灰份和挥发份。从实际采样分析来看，掺炼前后焦炭质量没有大的异常变化的，茂名焦化装置掺炼浮渣前后焦炭质量分析数据见表1。
表1 底进掺炼浮渣时焦炭质量分析数据
从表1中数据可以看出，焦化装置掺炼浮渣后，对焦炭质量影响不大，这主要是因为浮渣含水90%以上，掺炼的浮渣量相对于焦炭量太少，不足以对焦炭质量造成大的影响。特别是顶进方式掺炼浮渣，其中的油组分蒸发、降解彻底，灰分在焦炭中分布均匀，对焦炭塔的影响更是可以忽略。 五、对分馏塔侧线产品的影响
底进掺炼方式在进行浮渣掺炼操作时，焦炭塔与分馏系统已切断联系，不会对分馏系统侧线产品产生影响。
顶进掺炼方式在整个焦炭塔生焦周期中进行，浮渣90%以上是水，注入焦炭塔，对分馏塔相当于焦炭塔增加的汽封蒸汽或增加1t/h的小吹汽量，也就是相当于在分馏塔底增加1t/h的吹汽量，对装置影响可以忽略。以下为茂名焦化装置焦炭塔进行小吹汽时分馏塔侧线产品的质量分析数据。
表2 焦炭塔进行小吹汽时分馏塔侧线产品的质量分析数据
从表2中数据可以看出，侧线产品质量分析数据变化不大，一般小吹汽时的蒸汽量是4.5t/h左右，而顶进掺炼浮渣时的流量为1t/h左右，所以，顶进掺炼浮渣对分馏塔侧线产品的影响不大。
六、对装置生产的影响
焦化底进掺炼浮渣后，对生产的影响主要体现在冷焦水质方面。为了保证掺炼量，焦炭塔顶终止掺炼温度偏低控制，在生产过程中发现，如果温度低于300℃，则冷焦水中的油明显增加，影响冷焦水的循环使用。这从冷焦水罐清罐时可以看出来，如图3。
图3中因为掺炼浮渣终止温度过低，没有蒸发、降解的油组分随冷焦水流到冷焦水储罐中。
此外，如果掺炼终止温度过低，浮渣中的油组分没有充分蒸发，附着在冷焦通道周围的焦炭上，阻碍焦炭与冷焦水的热量交换，会影响冷焦效果，增加冷焦时间，阻碍后续冷焦操作的正常进行。
所以，在浮渣掺炼过程中要严格控制终止温度，不能过低，以高于300℃为宜。如果确实要增加掺炼量，可以考虑在缩短单独大吹汽的时间，尽早开始浮渣的掺炼操作。
因为底进掺炼方式开始时，焦炭塔已切断与分馏塔的操作，所以对分馏系统的操作没有影响。
顶进方式掺炼浮渣，掺炼过程一直在较高的温度下进行（420℃）左右，浮渣中的油组分蒸发彻底，不会出现油附着在焦层中的情况，对冷焦水和冷焦操作没有影响。但因为浮渣组成复杂，一般含水90%以上，这些水以蒸汽形式进入分馏塔，对分馏塔特别是上部分馏塔的塔盘是否会有负面影响，是否会造成上部塔盘结盐结垢，还有待观察，并且，不同炼厂的浮渣组成会有所不同，负面影响也有所不同。
七、结语
随着我们生活环境的日益恶化，人民环保意识的不断提高，国家对环保的要求越来越嚴格，企业实现清洁生产是大势所趋。焦化掺炼浮渣，一方面，避免了外委处理过程中的二次污染，实现了清洁环保生产。另一方面，能最大限度回收其中的油组分，减少了企业的加工损失。