延迟焦化废水处理技术介绍

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(中国石油大学(华东)， 山东 青岛 266580)

随着国民经济的不断发展，我国对石油的需求日益旺盛。延迟焦化是将重油等转化为液体和气体产品、生成石油焦的加工工艺，是重要的重质油深加工装置。延迟焦化装置具有原料适应性强、投资低等优点，近年来发展迅速，延迟焦化加工原油量占原油总加工量的比重不断增加。延迟焦化装置加工渣油能力也已超过催化裂化装置，成为我国渣油深加工最主要的装置，但它也是石油加工中产生污染最为严重的环节[1-4]。在延迟焦化过程中会产生大量废水，废水中含有大量的焦油、焦粉和硫等物质，同时散发恶臭气体，如果不经过处理直接排放，会造成生态破坏并危害人类健康。因此，对延迟焦化废水进行分析，并选择适宜的工艺来处理延迟焦化废水成为各炼化企业亟待解决的问题。

1 延迟焦化废水分类

1.1 含油废水

1.1.1吹气冷凝水

焦炭塔生焦完毕后会产生大量的过热蒸汽，蒸汽自焦炭塔底部进入，同时吸收焦油和硫化物等有害物质而产生高含油废水。吹气冷凝水来源见图1。

图1 吹气冷凝水来源

目前，产生的吹气冷凝水从焦炭塔顶部排出，继而进入放空塔，经过空冷器处理、油水分离器分离后才能排放[1]。经空冷、隔油处理之后的吹气冷凝水可以再次使用，为冷焦水提供补给[2，5-7]。

1.1.2冷焦水

冷焦水分为小给水和大给水2部分。焦炭塔经过吹气之后，其温度可以到达300 ℃左右，此时通过引入少量冷焦水来降低焦炭塔温度，这部分冷焦水称为小给水。当焦炭塔温度降低之后，为了吸收焦炭塔中的油和水，引入大量冷焦水，这部分冷焦水称为大给水[3-4，8-9]。冷焦水经一系列的处理后可循环利用。

1.1.3切焦水

切焦水处理过程见图2。

图2 切焦水处理过程

冷焦水处理完毕之后，切焦水罐中的水由切焦水高压泵抽取从顶部送入焦炭塔进行切焦处理，高压水流切割附着于焦炭塔内的焦炭，最后切焦水和焦炭一起从焦炭塔底部流入沉淀池。在一次沉淀池中，颗粒较大的焦粉会沉淀下来，然后切焦水和颗粒较小焦粉再流入二次沉淀池。沉淀池中设置有格栅，用于拦截焦粉，同时沉淀池可以使切焦水的温度降低。沉淀池出水经过泵送至旋分除焦器，在旋分除焦器的作用下进一步除焦，之后送入切焦水罐储存，进行循环使用[4-5，10]。

1.1.4其他含油废水

其它含油废水污染程度不大，一般送入污水处理厂进行处理。

急性泪囊炎是眼科常见的急症，通常是在慢性泪囊炎的基础上，由于各种因素例如身体抵抗力减弱、感染较强的毒力的细菌等，导致泪囊和周围组织的急性化脓性炎症。泪囊位于危险三角区，泪囊的急性炎症常致周围组织受累且脓腔压力高 [1]，如果处理不当，炎症容易扩散致眶蜂窝织炎、颅内感染等，严重时可危及生命。传统治疗方案为：先在局部及全身使用足量抗生素控制炎症。如炎症不能控制，脓肿形成，则切开排脓，置入引流条，伤口愈合炎症完全消退后按慢性泪囊炎处理[2]。这样病人不能快速解除危险三角处的急性炎症，痛苦持续时间较长，风险较大。本研究旨在观察急性泪囊炎行鼻内镜下鼻腔泪囊吻合术的手术效果，现报告如下。

1.2 含硫废水

含硫废水主要来源见图3。

图3 含硫废水主要来源

含硫废水主要是由焦炭塔中排出的水汽进入分馏塔后，经分馏塔顶部的回流罐冷凝排水而产生的。焦炭塔中的水汽主要来自加热炉的炉管注气和球阀密封汽等，这部分含硫废水极易乳化，通过油水分离器分离较为困难[2，5，11-12]。含硫废水还来源于小吹气吹扫已生焦的焦炭塔进料管和阀门等装置产生的废水。

2 延迟焦化含油废水处理技术

2.1 吹气冷凝水

2.1.1物理法

物理法主要是采用重力沉降的方法对废水进行处理[13-15]。吹气冷凝水从焦炭塔顶部排出后，经过油水分离器，再在沉降罐中进行油水分离，从沉降罐中排出的废水最后进入废水处理系统。

采用重力沉降法处理废水较为费时，并且处理效果不明显，处理后的废水中含较多蜡油、柴油，且乳化现象严重，难以满足废水处理的要求，目前已经很少使用。

2.1.2化学法

化学法处理吹气冷凝水是目前炼化企业采用最多的方式。主要方法为在废水中加入破乳剂，为增强破乳效果，几种破乳剂叠加使用，将破乳剂与废水搅匀，达到破坏溶胶稳定性的功能，使之产生小絮体矾花，然后加入絮凝剂[7，16-18]。在絮凝剂的作用下，小絮体矾花凝聚成大矾花，有利于实现沉降分离。为了提高絮凝沉降效果，通常会投入助凝剂。常用的絮凝剂为聚合氯化铝等，常用的助凝剂为聚丙烯酰胺等。

化学法处理吹气冷凝水效果很好，能够使水质达到较好的要求，但其成本较高[8，19-20]。

2.2 冷焦水

2.2.1敞开式处理工艺

冷焦水敞开式处理工艺见图4。

图4 冷焦水敞开式处理工艺

冷焦水自焦炭塔排出，然后进入隔油沉淀池中沉淀焦粉，去除污油。焦粉与污油密度相差较大，密度较大的焦粉会沉入沉淀池底部，由泵抽出送至储焦池。密度小的污油会浮于水面，由污油处理器回收至污油罐[25-27]。利用重力和浮力可以实现油、水、粉三者之间的分离。

敞开式处理过程的每一个环节都与大气连通，污染严重，在处理过程中会散发恶臭，产生大量有害气体，不利于环境保护和人类健康，已被越来越多的炼化企业弃用[6]。

2.2.2半敞开式处理工艺

冷焦水半敞开式处理工艺见图5。

图5 冷焦水半敞开式处理工艺

当焦炭塔完成焦化反应后，对焦炭塔进行给水冷焦。在给水冷焦过程中，焦炭塔顶的大量蒸汽(150 ℃左右)、高温溢流水和少量焦粉等沿着溢流管进入冷焦热水罐[28-30]。冷焦热水罐罐顶出口直接与大气相连，故冷焦水中的挥发性油气等有毒、有害物质会从冷焦热水罐顶口散发排放至大气，产生强烈恶臭，对环境造成严重污染[12，31-32]。与此同时，冷焦热水在经过凉水塔冷却时，冷焦水中易挥发的物质在凉水塔中被不断吹出排放，造成周围很大区域被恶臭笼罩，对环境造成严重污染。

2.2.3密闭式处理工艺

冷焦水密闭式处理工艺见图6。

图6 冷焦水密闭式处理工艺

焦炭塔开始冷焦时，开启冷焦给水泵向焦炭塔注入冷焦水，待焦炭塔内冷焦过程完成后，冷焦溢流水和焦炭塔内的放空水进入到缓冲罐中，焦粉在重力作用下沉淀在缓冲罐下方，污油在浮力作用下漂浮在缓冲罐上方，从而在缓冲罐中实现污油和焦粉的粗分离。随后焦粉被送至储焦池进行处理，冷焦水中的含硫气体等有害气体通过设置的除臭罐进行处理[13，33-35]。缓冲罐中的污水通过加速泵被送至旋分除油器，经旋分除油器处理后的污油进入污油罐进行处理，除油后的冷焦水被送入冷焦热水罐，经冷却达到温度要求后送至冷焦冷水罐，可以再次循环使用[14，36-38]。

在冷焦水密闭式处理工艺流程中，敞开式处理工艺中露天水池将由密封的水罐代替，产生的硫化物由除臭罐中的脱硫剂脱除，避免了硫化氢等污染物直接挥发到空气中。用空冷器代替凉水塔作为冷却装置，不仅能够实现换热降温，而且能实现密闭循环，有效消除空气污染。

冷焦水密闭处理工艺要解决的2个重要问题是油、焦、水的分离以及含硫恶臭气体的处理。目前密闭式循环水处理工艺对焦粉的处理主要采用重力沉降的办法，一般在焦炭塔底部加设1个缓冲罐对焦粉进行沉降分离。

3 延迟焦化含硫废水处理技术

延迟焦化含硫废水含有大量的焦粉、油、硫化物等有机污染物，是一种具有高乳化特性的有机废水。含硫污水汽提装置是目前大多数炼油厂采用的环保配套装置，是通过对重油催化、常减压、加制氢、延迟焦化等装置产生的含硫污水进行净化，并生产氨及H2S酸性气的污水处理单元。对于含硫废水，通常采用蒸汽汽提法去除其中的H2S，回收H2S等作为硫磺原料，进而实现污染物资源化[15，39-41]。蒸汽汽提法处理后的净化水可以回注电脱盐装置再次利用。为了更好地运用这一技术，可以利用水力旋液分离、浮油自动收集排油组合装置，在离心力的作用下，实现油、水、焦粉三者相互分离。采用这种分离组合装置可以使处理后的水循环使用，从而达到节水减污的目的。此方法是目前国内外延迟焦化企业应用最广的处理含硫废水的方法。

镇海石化分公司采用强旋流密闭式的旋流管进行油、焦粉、水三者之间的分离，主要原理是利用2种互不相溶液体的密度差，通过高速旋转产生的离心力将油、焦粉从水中分离出来。

在实际操作中，延迟焦化废水中焦粉和油等污染物浓度过高，通常使进入汽提装置的废水不达标。如果不对超标的进水进行预处理操作，不达标的进水将导致塔盘积油、塔盘结焦，从而影响汽提操作，严重时会导致装置停机，极大影响蒸汽汽提的效率[42-45]。因此，在延迟焦化含硫污水进入汽提装置前，必须对含硫污水进行严格的预处理，使之达到进水标准。

可以采用陶瓷膜耦合技术进行酸性水预处理[17，46-48]。陶瓷膜由氧化铝、氧化钛和氧化锆等材料构成，是一种多孔非对称膜，呈管状及多通道状结构，管壁密布微孔。此外，也可以采用陶瓷膜过滤的方法进行废水预处理[49-56]。陶瓷膜过滤过程是一种错流过滤形式的流体分离过程，在压力作用的驱动下，原料液在陶瓷膜管内高速流动，较小颗粒和水沿与之垂直的方向透过矩形通道内壁的膜涂层、过滤层和支撑层到达膜组件外壁，即为滤后水。大分子物质被截留在陶瓷膜表面，一部分随循环排出，剩余的与新进含油污水继续循环处理，从而达到使流体分离、浓缩、纯化的目的。多项实验结果表明，采用陶瓷膜装置处理废酸性液、废水具有性能稳定、再生容易和操作成本低等突出优点，具有明显的社会效益及经济效益。

4 结语

延迟焦化是将重油等转化为液体和气体产品、生成石油焦的加工工艺，是重要的重质油深加工技术。但延迟焦化加工过程产生的废水会造成严重的环境污染。文中对延迟焦化废水的来源和现有的废水处理技术进行了简单的分析介绍，借鉴各工艺优点，不断改进废水处理工艺，得到最适宜的废水处理方法，从而避免环境污染，是炼化企业需重视和解决的问题。