论文部分内容阅读
【摘 要】污水汽提装置是环保装置，担负着催化裂化装置、延迟焦化装置酸性水的处理任务。如果该装置出现操作异常，催化裂化装置、延迟焦化装置产生的酸性水将直接排入下水，会对下游的污水处理场造成碱冲击。所以该装置的正常运转在环保工作中有非常重要的作用，本文就煤化工装置污水汽提工艺处理方法研究。
【关键词】污水汽提;结垢;焦粉;处理能力不足
污水处理过程是一类运行工况范围广的复杂工业过程，外部环境的改变对污水处理的影响很大，例如在同样的工艺下，由于季节不同，导致污水温度产生较大的波动，不同时间段的进水量和进水水质也会有很大的变化，在这种非线性、工况范围广、反应机理又比较复杂的情况下，常用的建模方法会导致模型在运行一段时间之后出现较大的误差，表现出自适应能力差等问题[1]。
1汽提原理
1.1反相破乳剂作用原理
反相破乳剂由多种活性官能团的高分子化合与某些活跃的金属离子组成，其与处理的污水除有电性中和作用之外，还有“架桥”作用，可改善油包水乳液的界面张力，最终完成油水分离。该产品为中性均匀水溶性液体，可利用注剂泵连续加入污水中，加入过程中需与污水进行充分混合。1.2无机絮凝剂实验根据无机絮凝剂K2SO4.12H2O（以下简称明矾）的净水功能采取加入明矾的方法进行7组试验，分别按0.25g、0.3g、0.4g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g明矾加入到200毫升水样中，加入明矾后溶液瞬时变为灰黑色并同时有絮状沉淀生成，反应迅速，沉降10分钟后基本达到相同分离效果。灰黑色絮状沉淀沉降在瓶底。当加入量在0.25--0.5g/ml时，随絮凝剂加入量的增加，沉降时间有明显的下降，但当絮凝剂量继续增加时，沉降时间不发生明显的缩短，成本反而上升。综合考虑成本、效果因素，选择加入1000mg/L，效果就很好，絮凝速度快，沉降也比较快[2]。
2实际采取的措施
2.1污水汽提装置原料含油高的解决措施
在油水分离器后增设二次脱水设施，延长油水分离时间为延长停留时间，在分馏塔油水分离后增加了二次脱水罐，二次脱水罐实际容积17立方米，漂油侧容积11.3立方米，液位按85%控制计算，有效容积9.6立方米，停留时间增加1.2小时。减少分馏塔污水产生量，延长油水分离器内油水分离时间为降低分馏塔油水分离器负荷，增加污水停留时间，将加热炉注水由4.2吨/时降至3.9吨/时，相对增加污水在油水分离器的停留时间。校验测量仪表，确定最佳液位控制值对油水分离器油水界位（沉桶）液面计进行了校验，通过反复调整油水界位，最终将油水分离器油水界位由原来的65%提高至90%，保证油水分离效。优化油水分离器操作，提高油水分离效率通对油水分离器结构进行分析，油水分离器现有2个入口，一个是油、水入口（北侧），距分离器底部脱水口3.8米，而且其前部设有挡板，另一入口为油汽入口（南侧），距分离器底部脱水口2.0米，且油气入口管分布管与油、水入口管分布管形式不同，经工艺操作调整，找到最佳的2个入口流量比例，改善了油水分离器的油水分离状态，相对延长了油水停留时间，降低了油水分离器内油水乳化状态，使含油基本稳定在250-300mg/L之间，除油效率达到90%以上[3]。在二油水分离器前投加破乳剂，提高油水分离效果由于在二次脱水罐投加破乳剂对提高油水分离效果明显，因此，在延迟焦化装置分馏塔污水进入油水分离器前投加破乳剂，改善油水分离效果，降低二次脱水罐排水含油。
2.2解决效果
在采取了上述措施后，通过分析对比发现：注剂前，污水含油平均在661.7mg/l，且集中在500--1000之间波动。注剂后，破乳除油效果显著，污水含油平均值降至151.6mg/l，且集中在100--200mg/l范围内，达到送污水汽提装置标准。延迟焦化装置采取措施前、后污水含油情况。通过对生产操作的优化调整，对设备、设施的维修[4]，考察缓蚀剂与破乳剂混合投加的效果，使焦化油水分离器排水石油类含量由675mg/l下降到200mg/l以下，解决了催化污水汽提原料水罐喷瓦斯等问题，保证了污水汽提装置安全、平稳的运行。
2.3污水汽提装置
原料携带焦粉的解决措施（1）稳定操作，避免大幅度波动，尤其是操作压力要控制平稳，不要有太大的变化。（2）换塔操作期间，四通阀切换要提前调整。焦炭塔顶可以添加消泡剂来减轻夹带焦粉，控制焦炭塔顶温低于420℃，防止油气在大瓦斯线及后续设备继续反应结焦。（3）注消泡剂控制好焦碳塔的泡沫层高度防止焦粉带入分馏塔，加强分馏塔下部的油气洗涤，防止焦粉带到分馏塔上部。（4）注入絮凝剂沉降焦粉颗粒通过实验可以得知，在污水中加入一定量的无机絮凝剂明矾就可以使焦粉快速沉淀下来，达到去除的目的。因此采取延迟焦化污水在入污水汽提装置前加入絮凝剂等手段，去除焦化污水中的焦粉。利用旧恒升化工醚化装置两台闲置储罐500T-9、10#罐，将延迟焦化装置污水直接送至500T-9、10#罐，途中通过注剂泵加入絮凝剂，使絮凝剂与延迟焦化装置污水一起送至500T-9、10#罐絮凝，沉淀后经过P1、P2送至污水汽提装置原料水罐，以达到去除焦粉颗粒的目的。
2.4 分析实验
汽提装置机泵结垢物质分析及确定采集污水汽提装置泵6201内结垢物质，进行分析试验：第一步：取结垢物质少许，加入盐酸。样品剧烈反应，放出大量气体。分析气体性质：无色，无味，能使PH试纸呈红色。可以推断为二氧化碳。反应结束后，溶液无色透明，说明该物质在酸性溶液中溶解良好。初步断定该结垢物质为碳酸盐沉淀。第二步：再取结垢物质少许，加入盐酸（1：1）溶解完全。然后向溶液中加入稀硫酸，有白色沉淀，逐渐加大溶液酸性，当PH值为1时仍然不溶解。说明这种白色沉淀不溶于强酸。可以认为是生成钙盐沉淀。第三步：通过对结垢内物质进行酸稀释，测定溶液的钙、镁离子含量后反算结垢物质内钙含量为39.58%，镁含量为0.17%。推算结垢物质中碳酸钙含量为98.95%，碳酸镁含量为0.60%，因此结垢物质基本为碳酸钙。并且由于碳酸镁在水中溶解度（0.227g/l）几乎是碳酸鈣在水中溶解度（0.053g/l）4倍，因此碳酸钙比碳酸镁难溶，优先沉淀析出。
3总结
污水汽提装置是环保装置，担负着催化裂化装置、延迟焦化装置酸性水的处理任务。如果该装置出现操作异常，催化裂化装置、延迟焦化装置产生的酸性水将直接排入下水，会对下游的污水处理场造成碱冲击。所以该装置的正常运转在环保工作中有非常重要的作用。本文着重研究了延迟焦化装置污水含油高、携带焦粉的原因及解决措施;污水汽提装置结垢的原因及解决措施以及影响污水汽提装置加工能力的因素及解决措施。
参考文献：
[1]陈建兵，刘海彬，薄德臣，高明，王璐瑶，胡珺，李明一.采用FMP塔盘应对污水汽提塔的堵塞问题[J].炼油技术与工程，2018，48（10）：24-28.
[2]李国辉.污水汽提装置控制系统及安全联锁设计[J].自动化与仪器仪表，2019（S1）：9-11.
[3]尚佳欢，罗强，程亚川，蒋德强.酸性水汽提装置长周期运行的技术改造[J].硫酸工业，2019（07）：23-25+28.
[4]许锐，顾斓芳.甲醇制烯烃装置污水汽提系统堵塞问题的研究[J].现代化工，2018，38（11）：192-195.
（作者单位：山东华鲁恒升化工股份有限公司）
【关键词】污水汽提;结垢;焦粉;处理能力不足
污水处理过程是一类运行工况范围广的复杂工业过程，外部环境的改变对污水处理的影响很大，例如在同样的工艺下，由于季节不同，导致污水温度产生较大的波动，不同时间段的进水量和进水水质也会有很大的变化，在这种非线性、工况范围广、反应机理又比较复杂的情况下，常用的建模方法会导致模型在运行一段时间之后出现较大的误差，表现出自适应能力差等问题[1]。
1汽提原理
1.1反相破乳剂作用原理
反相破乳剂由多种活性官能团的高分子化合与某些活跃的金属离子组成，其与处理的污水除有电性中和作用之外，还有“架桥”作用，可改善油包水乳液的界面张力，最终完成油水分离。该产品为中性均匀水溶性液体，可利用注剂泵连续加入污水中，加入过程中需与污水进行充分混合。1.2无机絮凝剂实验根据无机絮凝剂K2SO4.12H2O（以下简称明矾）的净水功能采取加入明矾的方法进行7组试验，分别按0.25g、0.3g、0.4g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g明矾加入到200毫升水样中，加入明矾后溶液瞬时变为灰黑色并同时有絮状沉淀生成，反应迅速，沉降10分钟后基本达到相同分离效果。灰黑色絮状沉淀沉降在瓶底。当加入量在0.25--0.5g/ml时，随絮凝剂加入量的增加，沉降时间有明显的下降，但当絮凝剂量继续增加时，沉降时间不发生明显的缩短，成本反而上升。综合考虑成本、效果因素，选择加入1000mg/L，效果就很好，絮凝速度快，沉降也比较快[2]。
2实际采取的措施
2.1污水汽提装置原料含油高的解决措施
在油水分离器后增设二次脱水设施，延长油水分离时间为延长停留时间，在分馏塔油水分离后增加了二次脱水罐，二次脱水罐实际容积17立方米，漂油侧容积11.3立方米，液位按85%控制计算，有效容积9.6立方米，停留时间增加1.2小时。减少分馏塔污水产生量，延长油水分离器内油水分离时间为降低分馏塔油水分离器负荷，增加污水停留时间，将加热炉注水由4.2吨/时降至3.9吨/时，相对增加污水在油水分离器的停留时间。校验测量仪表，确定最佳液位控制值对油水分离器油水界位（沉桶）液面计进行了校验，通过反复调整油水界位，最终将油水分离器油水界位由原来的65%提高至90%，保证油水分离效。优化油水分离器操作，提高油水分离效率通对油水分离器结构进行分析，油水分离器现有2个入口，一个是油、水入口（北侧），距分离器底部脱水口3.8米，而且其前部设有挡板，另一入口为油汽入口（南侧），距分离器底部脱水口2.0米，且油气入口管分布管与油、水入口管分布管形式不同，经工艺操作调整，找到最佳的2个入口流量比例，改善了油水分离器的油水分离状态，相对延长了油水停留时间，降低了油水分离器内油水乳化状态，使含油基本稳定在250-300mg/L之间，除油效率达到90%以上[3]。在二油水分离器前投加破乳剂，提高油水分离效果由于在二次脱水罐投加破乳剂对提高油水分离效果明显，因此，在延迟焦化装置分馏塔污水进入油水分离器前投加破乳剂，改善油水分离效果，降低二次脱水罐排水含油。
2.2解决效果
在采取了上述措施后，通过分析对比发现：注剂前，污水含油平均在661.7mg/l，且集中在500--1000之间波动。注剂后，破乳除油效果显著，污水含油平均值降至151.6mg/l，且集中在100--200mg/l范围内，达到送污水汽提装置标准。延迟焦化装置采取措施前、后污水含油情况。通过对生产操作的优化调整，对设备、设施的维修[4]，考察缓蚀剂与破乳剂混合投加的效果，使焦化油水分离器排水石油类含量由675mg/l下降到200mg/l以下，解决了催化污水汽提原料水罐喷瓦斯等问题，保证了污水汽提装置安全、平稳的运行。
2.3污水汽提装置
原料携带焦粉的解决措施（1）稳定操作，避免大幅度波动，尤其是操作压力要控制平稳，不要有太大的变化。（2）换塔操作期间，四通阀切换要提前调整。焦炭塔顶可以添加消泡剂来减轻夹带焦粉，控制焦炭塔顶温低于420℃，防止油气在大瓦斯线及后续设备继续反应结焦。（3）注消泡剂控制好焦碳塔的泡沫层高度防止焦粉带入分馏塔，加强分馏塔下部的油气洗涤，防止焦粉带到分馏塔上部。（4）注入絮凝剂沉降焦粉颗粒通过实验可以得知，在污水中加入一定量的无机絮凝剂明矾就可以使焦粉快速沉淀下来，达到去除的目的。因此采取延迟焦化污水在入污水汽提装置前加入絮凝剂等手段，去除焦化污水中的焦粉。利用旧恒升化工醚化装置两台闲置储罐500T-9、10#罐，将延迟焦化装置污水直接送至500T-9、10#罐，途中通过注剂泵加入絮凝剂，使絮凝剂与延迟焦化装置污水一起送至500T-9、10#罐絮凝，沉淀后经过P1、P2送至污水汽提装置原料水罐，以达到去除焦粉颗粒的目的。
2.4 分析实验
汽提装置机泵结垢物质分析及确定采集污水汽提装置泵6201内结垢物质，进行分析试验：第一步：取结垢物质少许，加入盐酸。样品剧烈反应，放出大量气体。分析气体性质：无色，无味，能使PH试纸呈红色。可以推断为二氧化碳。反应结束后，溶液无色透明，说明该物质在酸性溶液中溶解良好。初步断定该结垢物质为碳酸盐沉淀。第二步：再取结垢物质少许，加入盐酸（1：1）溶解完全。然后向溶液中加入稀硫酸，有白色沉淀，逐渐加大溶液酸性，当PH值为1时仍然不溶解。说明这种白色沉淀不溶于强酸。可以认为是生成钙盐沉淀。第三步：通过对结垢内物质进行酸稀释，测定溶液的钙、镁离子含量后反算结垢物质内钙含量为39.58%，镁含量为0.17%。推算结垢物质中碳酸钙含量为98.95%，碳酸镁含量为0.60%，因此结垢物质基本为碳酸钙。并且由于碳酸镁在水中溶解度（0.227g/l）几乎是碳酸鈣在水中溶解度（0.053g/l）4倍，因此碳酸钙比碳酸镁难溶，优先沉淀析出。
3总结
污水汽提装置是环保装置，担负着催化裂化装置、延迟焦化装置酸性水的处理任务。如果该装置出现操作异常，催化裂化装置、延迟焦化装置产生的酸性水将直接排入下水，会对下游的污水处理场造成碱冲击。所以该装置的正常运转在环保工作中有非常重要的作用。本文着重研究了延迟焦化装置污水含油高、携带焦粉的原因及解决措施;污水汽提装置结垢的原因及解决措施以及影响污水汽提装置加工能力的因素及解决措施。
参考文献：
[1]陈建兵，刘海彬，薄德臣，高明，王璐瑶，胡珺，李明一.采用FMP塔盘应对污水汽提塔的堵塞问题[J].炼油技术与工程，2018，48（10）：24-28.
[2]李国辉.污水汽提装置控制系统及安全联锁设计[J].自动化与仪器仪表，2019（S1）：9-11.
[3]尚佳欢，罗强，程亚川，蒋德强.酸性水汽提装置长周期运行的技术改造[J].硫酸工业，2019（07）：23-25+28.
[4]许锐，顾斓芳.甲醇制烯烃装置污水汽提系统堵塞问题的研究[J].现代化工，2018，38（11）：192-195.
（作者单位：山东华鲁恒升化工股份有限公司）