某废碱液处理装置布置要点分析

包振兴

（中石化上海工程有限公司,上海 200120）

在炼油和乙烯装置中，常用氢氧化钠碱洗剂脱除裂解气中的酸性气体CO2和H2S。随着国内乙烯装置规模的不断扩大，上述装置脱硫脱酸所产生的废碱液治理工作，成为了困扰我国炼油厂和乙烯装置水污染治理的一个核心问题。

目前针对废碱液的预处理过程，国内主要有以下几种常用办法：（1）酸碱中和法；（2）氧化法；（3）废碱液综合利用；（4）生物处理法

1 本装置采用的废碱液处理的方式及特点

本文以某已完工项目中废碱液处理装置的特点展开论述。

1.1 装置简介

本装置处理的废碱液主要有两股物料组成。一股为乙烯装置的裂解气精制分离部分，对废液以17.6 t/h 进行连续排放，其废液参数详见表1。另一股为炼油装置产品精制单元、轻烃回收单元和硫磺回收装置，连续排放约1.01 t/h 的废碱液，其废液参数详见表2。

表1 乙烯废碱液参数Tab.1 Composition of ethylene unit waste lye

表2 炼油废碱液参数Tab.2 Composition of oil refining unit waste lye

根据原料具有高含硫、含酚的特点，本项目采用了武汉骏恒科技有限公司的“一种在常温、常压条件下处理高含硫、含酚废碱液的方法”专利技术，以常温、常压催化氧化法预处理工艺，进行综合处理达标后，排放至全厂污水处理系统。

1.2 本装置废碱液处理的特点

（1）借助专有的油水集配器对废碱液中的石油类物质进行高效分离、回收；

（2）利用专有脱硫剂，将常规“湿式氧化法”高温高压脱硫预处理工艺变为常温常压式；

（3）采用专有拮抗剂，在生化处理阶段，减少COD 的排放量。

1.3 本装置的主要处理流程

按照工艺流程，本装置内有废碱液缓冲除油单元、污油收集和排空液池单元、脱硫反应单元、中和和生化处理单元、装置配套加药间系统和装置管廊。主要流程见图1。

图1 废碱液处理装置流程示意图Fig.1 Schematic flow diagram of waste lye treatment device

2 本装置的设备类型及布置特点

装置位于全厂污水处理厂西南侧，呈南北向布置，南北长220 m，东西宽61 m，为石油化工生产过程中的下游处理装置。

根据装置整体性质和装置内各区域的介质特性，主要从防火设计、环保考虑、HSE 因素三方面对装置进行布置。装置布置图见图2[1]。

图2 装置布置图Fig.2 Device layout

3 装置的防火设计

作为乙烯和炼油的下游污水预处理装置，在设备布置时，主要按照GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》[2]的防火要求考虑设备间距。并根据各区域内设备的火灾危险性不同，考虑设备布 置。

3.1 装置中可能存在火灾危险性介质的区域布置分 析

废碱液处理装置中主要以无火灾危险性的废水为主，但其进料的废水中还是含有少量的石油类和烃类物质，需要通过介质成分辨析，明确部分设备的火灾危险性。

在废碱液缓冲除油单元和污油收集和排空液池单元中，两股装置废碱液进料的缓冲罐和污油收集罐中介质的组成成分，对设备的火灾危险性确定具有决定意义。

在乙烯废碱液缓冲除油罐（TK-001）中的废碱液含有较多量的游离碱和硫离子和较少量的石油类、酚类和苯类物质。而炼油废碱液缓冲罐（TK-002）中的介质，则是以游离碱和COD 污染物为主要成分，详见表1、表2所示。按照此介质组成可视为不具有火灾危险的物质[3]，在遇火源瞬间燃烧后会随即熄灭，不足以蔓延产生火灾。按照GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》[2]火灾危险性分类为非可燃液体，与装置内其他工艺设备或房间没有防火间距要求。

装置中的污油罐（V-001）主要收集自乙烯废碱液缓冲除油罐（TK-001）内部油水集配器中撇出的少量石油类和微量烃类物质，且浓度较高。根据GB 50160—2008[2]火灾危险性分类，按照汽油划为甲B 类，但周边设备中均为不可燃介质，因此防火间距不限。

3.2 装置中其他主要设备的布置

本装置中除了上述缓冲罐和污油收集单元中涉及少量石油类和烃类物质，后续脱硫反应单元和中和和生化单元中的设备主要用于撇油后的含硫废水的脱硫、中和和生化处理。

其中涉及废碱液中的二价硫离子脱除；脱硫后废碱液的加酸调节PH 值，以及最后通过在生化反应器（R-002A/B）内添加拮抗剂和空气，使生物菌群与水体中的污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解。从而获得更低的出水COD 浓度，提升出水水质。

在上述废水处理过程中，过程介质均为无火灾危险性的废水，布置时以流程最短为首要考虑，综合各单元中介质的腐蚀性设置围堰和地坪，则与其他工艺设备或房间的间距不限。

3.3 加药间布置

加药间主要存放参与脱硫反应和生化反应的催化剂，其物料性质为非可燃性液体。催化剂参数见表3。因此，此单元作为药剂的暂存间，主要考虑药剂的装卸和防雨、防日晒储存为主，非火灾危险性介质，与其他工艺设备或房间的间距不限。

表3 催化剂参数Tab.3 Data of catalysts

4 装置的环保考虑

由于盛放在本装置的大部分原料和过程介质为含有游离碱、酚的有害物质，且装置中参与中和反应用的浓硫酸具有强酸特性。根据GBZ/T 230—2010《职业性接触毒物危害程度分级》[4]规定，硫酸和酚类为III 级-中度危害，氢氧化钠为IIII 级-轻度危害。因此，装置布置时在考虑防火间距设计的前提下，还应根据各区域内介质的毒性、腐蚀性和环境影响等因素采取必要的环保考虑。同时，根据GB 50984—2014《石油化工工厂布置设计规范》[5]中，4.4.8 条对毒性液体和腐蚀性液体罐组的要求，通过设置防护堤、围堰等形式并采用不同类型的防渗和防腐蚀的环保措施，将装置划分成不同的防护区域。其作用是在满足设计要求的同时，在防止次生人身伤害的防护上做好保障。

4.1 废碱液缓冲除油单元处的围堰

此单元主要为含大量游离碱和酚的废液，同时考虑炼油废碱液中可能含有少量的石油类物质。因此，我们用围堰将此单元分割为三块区域，根据围堰内最大容器破裂时的容积考虑防护设计，其围堰设置见图3。

图3 废碱液缓冲除油单元围堰设置Fig.3 Cofferdam setting of waste lye buffer degreasing unit

（1）将乙烯废碱液和中间罐设置在高度2.2 m 的围堰区域内，围堰外设置单独污水排放切断阀，用于围堰内事故时切断。围堰内考虑防渗和防碱腐蚀地 坪。

（2）将炼油废碱液罐设置在高度1.5 m 的围堰区域内，围堰外设置单独污水排放切断阀，用于围堰内事故时切断。围堰内考虑防渗和防碱腐蚀地坪。

（3）罐的配套泵组设置了高度0.15 m 的泵组围堰，并在围堰内考虑设置防渗和防碱腐蚀地坪。

4.2 污油收集和排空液池单元处的围堰

由于撇出的污油中含有的酸碱性物质较少，此处采用0.15 m 高的防护围堰即可。而排空液池则是采用的全混凝土地下收集坑的形式，并对池底和池壁进行防渗和防碱腐蚀处理。围堰设置见图4。

图4 污油收集和排空液池单元围堰设置Fig.4 Cofferdam settings for slop collection and draining pool units

4.3 脱硫反应单元处的围堰

脱硫反应单元处的围堰分为两块区域，一块主要参与脱硫反应的设备区域，其区域内的物料以废碱液为主，根据围堰内最大容器破裂的容积考虑设置高度为0.15 m 的围堰进行防护；另一块为浓硫酸罐及其增压泵，此区域需要防止浓硫酸外泄，除需满足整罐容积将围堰高度设置为0.5 m 之外，还需要在围堰内设置中和坑，并在坑中填充沙碱粉末混合物，用于浓硫酸泄漏后能第一时间中和，减少危险性。围堰内采用铺贴耐酸瓷砖，防止地面酸性腐蚀。其围堰设置见图5。

图5 脱硫反应单元围堰设置Fig.5 Cofferdam setting of desulfurization reaction unit

4.4 中和及生化反应单元处的围堰

中和及生化反应单元由于没有大量酸、碱存在的情况，此区域主要设置0.15 m 高的围堰，以防止含有污染物的废水溢流到周边未防腐的地面上，其围堰内需考虑防渗处理，其围堰设置见图6。

图6 中和及生化反应单元围堰设置Fig.6 Neutralization and biochemical reaction unit cofferdam setup

4.5 加药间处布置

装置加药间中临时储存了少量的脱硫剂和拮抗剂等催化剂，虽然此区域没有火灾和腐蚀危险性（见表3），且催化剂为液体，没有防潮等相关要求。但是，由于本装置地处炎热的南方，为防止催化剂受暴晒和暴雨等环境因素而损坏，将催化剂设置在加药储存间中，加药间布置见图7。

图7 加药间布置Fig.7 Layout of the dosing room

5 装置的防腐蚀和防人员灼伤

本装置内由于含有酸、碱等腐蚀性物质，根据SH 3047—1993《石油化工企业职业安全卫生设计规范》[6]第2.4 条对装置防腐和第2.8 条对卫生设施的要求。根据含腐蚀性介质设备所处位置的不同，应设置洗眼淋浴器，其服务范围不得大于15 m。本装置在V-006、等设备周边设置了洗眼淋浴器，用于管道中腐蚀性介质泄漏时对人身安全进到保护作用。其布置位置及服务范围见图8。

图8 装置洗眼淋浴器布置图Fig.8 Layout of the device eyewash shower

6 结束语

废碱液处理装置，从其体量上与工业装置中的罐区相接近。但由于其管道中介质性质的特点，除需要满足装置防火、防爆的规范要求之外，主要还是要考虑其环保型污水处理装置的特点。宜采用防护堤和围堰将含有腐蚀性介质区分隔开，并根据区域性质设置防渗、防腐蚀要求设置地面防腐措施。最后，针对装置内的腐蚀性介质设备，应根据职业安全卫生防护要求，设置必要的洗眼淋浴器设施，满足安全卫生要求。

所以，一套典型的废碱液处理装置在布置时，应从防火、环保和人员防护这三方面综合考虑，并在装置布置时，同时满足三项设计的要求。