焦化含硫污水旋流除油除焦粉技术研究

1、焦化含硫污水旋流除油除焦粉技术研究 程凤珍侯天明 汪华林 (镇海炼化公司,宁波315207)(华东理工大学,上海200237) 摘要:介绍了焦化含硫污水旋流除油除焦粉技术,经工业应用试验,两级旋流除油除焦工业试验装置油和焦粉的平均去 除率分别为7412%和7017%。 关键词:焦化含硫污水水力旋流油水分离器焦粉 study on hydrocyclone technology for o il 污水带焦粉,很容易 造成汽提塔的堵塞,虽然 套污水汽提塔为浮 阀型塔,比?、 套填料型污水汽提塔堵塞情况 大为好转,但焦粉对污水汽提的影响依然存在。 一旦堵塞,装置只能停工检修,严重影响含硫污 水的正常

2、处理。 收稿日期: 2003- 01- 11 作者简介:程凤珍,女,工程师。1991年毕业于华东化工 学院无机化工专业,现在镇海炼化公司综合管理处从 事科技管理工作。联系电话: 0574- 86445133。 33 2003年第26卷第2期 石油化工环境保护 env ironm ental protect i on i n petrochem ical i ndu stry 1995-2005 tsinghua tongfang optical disc co., ltd. all rights reserved. 112对氨精制系统的影响 含硫污水经污水汽提系统后,其中的硫化氢组 分随酸性气

3、送硫磺回收装置生产硫磺,氨组分则呈 气态氨送氨精制系统生产液氨产品 。在三级冷凝效 果不佳 、 氨精制塔超温等不利工况下,污水中油易 被气氨夹带,最终进入液氨产品 。 由于原料水中带有大量的焦粉,经汽提塔 后,仍有部分焦粉随气氨进入氨精制系统,给氨 精制系统也造成了严重影响。焦粉随气氨进入 氨压缩机的气缸和油路,造成气缸和油路堵塞, 引起非正常的停车和检修,使氨压缩机检修频 次增加;焦粉也能引起氨精制系统中塔、 机泵、 管道等的堵塞,造成一定的损失;焦粉进入氨精 制系统后,最终会有极少量带至液氨产品中,影 响了液氨产品的质量。 为此,镇海炼化公司与华东理工大学联合 开展了焦化含硫污水除油除焦粉

4、技术研究,研 究结果表明,课题组开发的 “油-水液液旋流分 离技术” 和 “油-焦粉固液旋流分离技术” 具有 分离效率高、 装置紧凑、 操作简单、 维修方便、 占 地面积少等优点,基本解决了一直困扰环保系 统的焦化含硫污水除油除焦粉难题。 2含硫污水除油除焦粉技术开发 211焦化含硫污水性状分析 21111焦化含硫污水的产生 焦化装置生产工艺为:重质油在管式加热 炉中迅速加热并在炉管中注水形成高流速,使 油品在炉管中短时间内达到焦化反应所需的温 度后,进入焦炭塔,进行焦化反应,反应生成的 热焦经过吹汽、 冷焦后,用高压水进行除焦作 业。 反应得到的油气从焦炭塔顶进入分馏塔。 焦 化含硫污水产生

5、量如表1。 21212焦化含硫污水成分分析 2121211焦化含硫污水主要成分 分析结果表明,焦化含硫污水中硫和nh3- n 高达1000020000mg? l , 如表2。 因此,焦化含 硫污水除油除焦技术必须采用密闭除油除焦工 艺。 2121212焦化含硫污水中焦粉分布 ( 1 )焦粒颗粒很小,粒径分布均小于 表1焦化含硫污水产生量 污水名称产生量?th- 1排放方式 蒸汽吹洗冷凝水35间断, 3h?d 油气洗涤水56连续 焦化分馏塔切水215连续 合计10151315? 表2焦化含硫污水主要成分mg?l 名称油硫酚nh3- nph焦粉 浓度500100001000100008950 30

6、00200002000200001200 20 m, 如表3,所以小颗粒焦粉随油气和蒸汽 夹带是必然的,但夹带的焦粉的量随焦化工艺 的变化而波动。 表3显微镜测定焦粉粒径分布 粒径? 所占含量, % 25的油珠粒径仅 占7113% ,这对焦化含硫污水除油除焦技术带 来一定难度。 表4焦化含硫污水油的分布mg?l 总油 分布形态化学组成 浮油乳化油溶解油烃非烃类 713784332028219630 表5溶解性石油类化学组成% 组成酚类有机酸有机氨吡啶类其它 含量903214 212焦化含硫污水除油除焦粉技术开发 根据焦化含硫污水硫和氨含量高、 油珠粒 表6油珠粒径分布v% 25 0111516

7、61917381728177113 径分布细小、 非烃含量高、 且含低粒度焦粉的特 性,课题组选择了自动化程度较高的密闭旋流 除油除焦技术。 旋流除油除焦工艺的关键技术是旋流管, 旋流管是靠两种互不相溶液体或固液两相的密 度差,利用液体在旋流管内高速旋转产生离心 力将油滴或焦粉从水中分离出来。 21211侧线试验 2121111试验流程 从污水罐进口拉侧线,进旋流装置,用螺杆 泵增压,旋流除油装置的出口间断排地沟。 分别 测试旋流除油装置进口、 每一级旋流管水相出 口、 油相出口的油浓度和焦粉浓度,工业侧线试 验流程如图1。 图1试验流程 2121112试验结果与分析 (1)油的去除率。油浓度

8、分析方法采用 gb?t16488- 1996水质、 石油类和动植物油的 测定、 红外光谱法。 试验期间,焦化含硫污水含油量波动较大, 为1302070mg? l , 旋流除油效果如表6。 从表 6可知,当油含量较高时,旋流器除油效率达到 70%80%。当油含量低,为130309mg?l 时,旋流除油效率低,这是由焦化含硫污水的物 性决定的。由表7可见,在进水含油浓度为 309mg?l时,溶解油含量高达9019% ,严格地 说,溶解油很难通过经济的物理方法分离。 (2)焦粉分析方法采用重量法。 侧线试验期 间,未取到焦粉含量较高的污水,焦粉度只有约 30mg? l , 旋流器对焦粉的去除率为60

9、% ,如表 9。试验结果表明,用固-液旋流技术处理焦化 53第2期程凤珍等 1 焦化含硫污水旋流除油除焦粉技术研究 1995-2005 tsinghua tongfang optical disc co., ltd. all rights reserved. 含硫污水焦粉是可行的。 21212工业应用试验 2121211工艺流程 焦化含硫污水中含有气体、 浮油、 部分可浮 或可沉焦粉,旋流分离技术既适合水和油的分 离,也适合水和焦粉的分离。 焦化含硫污水除油 除焦粉采用 “重力沉降-二级旋流” 组合工艺, 处理量为15t? h, 流程如图2。 图2重力沉降二级旋流除油除焦 表7侧线试验除油效果

10、 日期 进口出油口出水口 压力?m pa浓度?mgl - 1 压力?m pa浓度?mgl - 1 压力?m pa浓度?mgl - 1 41281121082012544300169384 4129112191001307310169362 4130111520700148100750176570 51101121300124?016995 511611130901283650166280 表8旋流管进口污水性状分析mg?l 污水总油氟罗里硅土吸附后溶解油(极性油)污水中溶油比例, %非溶解油比例, % 309282819019911 表9旋流管除焦粉试验mg?l 日期进口焦粉浓度 一级水相 焦

11、粉浓度 一级油相 焦粉浓度 最终焦粉 出口浓度 最终水出口 焦粉浓度 412932181013其余(多)1412未见有焦粉 4128焦粉少焦粉多焦粉多焦粉极少 2121212结果与讨论 由表10可见,两级旋流除油除焦工业试验 装置,进水平均油浓度为305mg? l , 出水平均 油浓度为118mg? l , 按污水浓度,油的平均去 除率为6012% ,但因油相和焦粉相返回,最终 出水浓缩,其水量为进水量的0152倍。 因此,按 油的绝对去除量,整套装置的除油效率为 7412% ,出水油保持在较低水平,基本解决了焦 化含硫污水带油对污水汽提的影响。 由表11可见,一级进水中焦粉浓度在 18144

12、614mg? l , 经旋流分离后,焦粉浓度降 至61741615mg? l , 同理,以浓度计,焦粉平 均去除率为6213% ,以绝对量计,焦粉的脱除 率为7017% ,能有效防止污水汽提塔的堵塞。 63石油化工环境保护2003年第26卷 1995-2005 tsinghua tongfang optical disc co., ltd. all rights reserved. 表10工业应用试验除油效果 压力?m pa 一级 进口焦粉相出口油水相出口 二级 进口水相出口油相出口 油浓度?mgl - 1 一级进口二级出口 油去除率, % 110016501501470115 j0 3551

13、226516 019501630153014901303311694819 019015301430138012201143011215918 111501810169016301350120235916112 111501850169?2121025118 111501750158?238876314 11201860170016501350124651357110 表11工业应用试验除焦粉效果 压力?m pa 一级 进口焦粉出口 油水相出口 二级 进口水相出口油相出口 s s?mgl - 1 一级进口二级出口 焦粉去 除率, % 019201600150014501220261861747

14、419 018001600150014501350116241481756318 111501830171016601420130181410154219 111501780168016301450125431214196515 111501800165?461416156414 3结论与建议 (1)两级旋流除油除焦工业试验装置,平均 除油效率为7412% ,出水油保持在较低水平, 基本解决了焦化含硫污水带油对污水汽提的影 响。 (2)两级旋流除油除焦工业试验装置,焦粉 平均去除率为7017% ,经旋流分离后,焦粉浓 度降至61741615mg? l , 污水汽提塔的堵塞 问题明显减轻。 (3)控制焦炭塔料位,应用消泡剂,降低泡 沫焦(焦粉)的产生,减少焦粉的逸出。 参考文献 1younggab. w akleywd etal . o il2water separa2 tionusinghydrocyclones:a nexperi mental searchforopti mumdi mensions .journal of petroleum science and engineering. 1994 11 (1): 3750 2陆耀军.液-液旋流分离技术综述.石油学报. 1997 18(1): 97103 3刘格贤.油田地面工程. 1993 12(