利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法
2023-05-28 10:47:21
專利名稱：利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法
技術領域：
本發明屬於石油化工與環保領域，涉及一种放空塔頂汙水的處理方法，具體地說， 涉及一種利用焦炭塔餘熱汽提延遲焦化裝置放空塔汙水的方法。
背景技術：
進入新世紀以來，世界石油資源供應日趨緊張，原油品質的重質化合劣質化趨勢也越來越明顯。延遲焦化作為一種重油熱加工工藝，對於加工這一類原油有其獨特的優勢， 它還具有技術成熟、投資較低、能提供乙烯裂解原料以及提高煉廠柴汽比等一系列的優點， 因此國內外近年來焦化擴建和新建產能增加很快。目前我國已能自主承擔設計、建設大型延遲焦化裝置任務。從1995年至2005年期間，我國延遲焦化的加工能力已從13. 28Mt/a 增加至42. 45Mt/a, 10年間淨增加產能29. 17Mt/a。焦化加工能力佔原油一次加工能力的比例也從1995年的6. 64%增長到2005年的12.94%。2005年我國延遲焦化加工能力佔原油一次加工能力的比例遠高於同年世界焦化加工能力佔原油一次加工能力的平均比例 (5. 65%)，說明我國原油的加工深度已處於世界先進水平行列。延遲焦化原料多是上遊常減壓蒸餾裝置來的減壓渣油，減壓渣油中的硫含量及其它雜質含量都較高，以致延遲焦化裝置成為石化行業的汙染大戶，產生大量的廢水和廢氣。 目前國內延遲焦化裝置產生的含油汙水按性質不同大致分為以下四類冷焦水、切焦水、放空塔頂汙水和機泵冷卻水。機泵冷卻水的水質較好，汙染物濃度很低，一般不需處理可以直接循環利用。冷焦水、切焦水的水質與工藝操作條件有關，主要汙染物為焦粉、石油類、COD及少量硫化物、氨氮、揮發酚。目前已有很成熟的處理方法，相應也有大量的發明專利，美國發明專利 US 7419608B2、俄羅斯發明專利 RU 2356846C2, PCT 國際申請 PCT/CN2005/000476 以及中國發明專利CN 100364368C公開了一種冷焦汙水處理的方法和裝置，目的是分離冷焦水中的焦粉並回收利用汙油，其工藝流程如下在0. 1-0. 25MPa的絕對壓力下，將延遲焦化產生的冷卻汙水冷卻至5-55°C，得到冷焦汙水，然後採用焦粉分離器對冷焦汙水進行液固分離，然後採用油水分離器進行油水分離，油相經貯油罐沉降後回用，淨化的冷焦汙水經換熱冷卻後循環利用，本專利所述方法和裝置能夠對冷焦水中的焦粉和汙油分別進行回收， 能夠達到比較好的處理效果。中國實用新型專利ZL 20062000536. X公開了一種冷焦水切焦水預處理裝置，主要是對冷焦水、切焦水中的焦粉進行有效分離，達到預期的效果。但上述專利所述的方法和裝置在實踐使用過程中也存在一些缺點，主要體現在未能考慮有效去除冷焦水、切焦水中含有的硫化物，導致現場惡臭汙染嚴重。放空塔頂汙水來源於焦炭塔冷焦時大吹汽、給水過程中產生的蒸汽冷凝水，由於放空塔頂油氣、蒸汽混合充分，使得油水乳化嚴重，而且含有比較多的硫化氫 (有的企業把它作為含硫汙水)，易造成惡臭汙染，因此放空塔頂汙水是延遲焦化裝置含油汙水中最難處理的。目前國內各煉廠主要是利用汽提塔對這部分水進行處理，由於汙水夾帶的大量油滴、焦粉和硫化物，會破壞汽提塔內的氣液兩相平衡，造成汽提塔操作波動，影響處理效果。中國專利申請CN 101792224A公開了一種利用旋流分離技術處理延遲焦化放空水的方法與裝置，目的是脫除放空汙水中的焦粉固體顆粒和油滴，其工藝流程分為兩步對放空塔汙水進行一級冷卻，利用旋流分離設備對放空塔汙水夾帶的焦粉固相顆粒、油滴進行脫除；然後進行二級冷卻，利用重力沉降罐對放空塔汙水夾帶的小焦粉固相顆粒、油滴進行脫除。該處理方法能有效地回收放空水夾帶的汙油，並脫除焦粉固相顆粒，處理後的汙水去切焦水系統；但是，由於放空汙水中的硫化物並不能有效去除，故上述方法不能有效解決焦池有毒氣體排放問題，不能消除延遲焦化裝置因放空汙水帶來的環境問題。延遲焦化焦炭塔生焦結束後，一塔430°C的高溫焦炭，需用大量的蒸汽和冷卻水， 將焦炭在8小時之內經過小吹氣、大吹氣、給水冷焦，溢流循環冷焦、放水等五個過程冷卻至60°C左右，再進行除焦。在此過程中，焦炭塔的高溫熱量白白浪費掉，如果能有效利用這些焦炭塔餘熱，必將成為焦化裝置節能降耗的重要突破口。但是，迄今為止，針對放空塔頂汙水含油、含硫化物的問題，本領域尚未開發出一種充分考慮利用焦炭塔的高溫餘熱，有效消除延遲焦化裝置因放空塔汙水帶來的汙染問題的處理放空塔頂汙水的方法。
發明內容
本發明提供了一種新穎的利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法，該方法充分考慮利用焦炭塔的高溫餘熱，將放空塔頂汙水作為輔助冷焦小給水，利用焦炭塔的高溫餘熱汽提出放空塔頂汙水中的硫化物，然後採用除油設施回收汙水中的汙油，從而減少了冷焦水用量，改善了放空塔頂汙水水質，有效消除了延遲焦化裝置因放空塔汙水帶來的汙染問題，同時也利於了汙油的回收，減輕了後續氣提塔負荷，減少了裝置加工損失，顯著提高了裝置經濟效益，從而解決了現有技術中存在的問題。本發明提供了一種利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法，該方法包括以下步驟(a)放空塔頂油氣餾出經過換熱冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理，水、油、焦粉三相混合物在破乳劑的作用下重力沉降，所得的浮油沉降回用；(b)所得的三相混合物進行旋流除油處理，分離出的汙油回收，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水與冷焦小給水強化混合或者脫除焦粉顆粒；(c)對經強化混合或者脫除焦粉顆粒的放空塔頂汙水進行汽提，得到的放空塔頂汙水中的硫化物排放至低壓瓦斯系統或者脫硫系統。在一個優選的實施方式中，經步驟(a)處理後的汙水溫度為20-70°C，汙水中大於 30%的汙油被去除，汙水中的油含量不大於5體積％，以汙水的體積計。在另一個優選的實施方式中，經步驟(b)的旋流除油處理後，汙水中的油含量不大於 300mg/L。在另一個優選的實施方式中，該方法還包括對步驟(b)中分離出的汙油加破乳劑靜止處理後回收利用。在另一個優選的實施方式中，從步驟(a)中的重力沉降預處理至步驟(b)中的旋流除油處理整個過程的系統壓力損失不超過0. 2MPa。
在另一個優選的實施方式中，在步驟(b)中，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水送至液液混合器與冷焦小給水強化混合後作為焦炭塔小給水，該液液混合器的出口溫度均勻度> 95%。在另一個優選的實施方式中，進行汽提的放空塔頂汙水的量為放空塔汙水總量的 10-90 體積 ％。在另一個優選的實施方式中，經步驟(C)中汽提後的放空塔頂汙水中硫化物的含量不大於200mg/L，氨氮含量不大於100mg/L。在另一個優選的實施方式中，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水經焦粉分離器脫除焦粉顆粒，該焦粉分離器對15 μ m焦粉的去除率不低於95%。在另一個優選的實施方式中，步驟(b)中對所得的三相混合物進行旋流除油處理採用旋流強化除油設施或動態旋流除油設施進行。
圖1是根據本發明的一個實施方式的利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的流程示意圖。圖2是根據本發明的另一個實施方式的利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的流程示意圖。
具體實施例方式本發明的發明人在經過了廣泛而深入的研究之後發現，放空塔頂汙水含油量較多、且含硫化氫，造成焦化冷焦水罐除油頻繁且冷焦水罐區氣味較臭，不利於環保，並造成部分管線閥門腐蝕，因此解決汙水含油含硫的問題成為重中之重；而通過採用冷凝-破乳-重力沉降耦合工藝對放空塔頂油氣進行預處理，然後採用旋流強化除油設施分離汙水汙油混合物，隨後採用液液混合器對汙水和冷焦小給水進行強化混合，最後利用焦炭塔高溫餘熱對放空塔頂汙水進行汽提處理去除汙水中的硫化物，不僅能夠減少冷焦水用量，改善放空塔頂汙水水質，有效消除延遲焦化裝置因放空塔汙水帶來的汙染問題，同時也利於汙油的回收，減輕後續氣提塔負荷，減少裝置加工損失，提高裝置經濟效益。基於上述發現， 本發明得以完成。本發明的技術構思如下(i)放空塔頂油氣餾出經過換熱裝置冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理；水、油、焦粉三相混合物進入緩衝沉降罐，在破乳劑的作用下重力沉降，罐體上部的浮油送至汙油罐沉降回用；(ii)罐體下部的三相混合物送至旋流強化除油設施或動態旋流除油設施進行處理，分離後的汙油送至汙油罐回收，淨化後夾帶焦粉及微量油滴的汙水送至液液混合器，與冷焦小給水充分混合；(iii)經上述步驟(ii)強化混合的放空塔頂汙水送至焦炭塔，利用焦炭塔高溫餘熱汽提出放空塔頂汙水中的硫化物，經放空塔、換熱裝置後排放至低壓瓦斯系統或者脫硫系統；(iv)上述步驟(ii)中經重力沉降後的放空塔頂汙水也可直接去焦粉分離器，脫
5除焦粉顆粒後送至汙水汽提裝置處理，焦粉顆粒送至焦炭塔。本發明提供了一種利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法，該方法包括(a)放空塔頂油氣餾出經過換熱裝置冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理；水、油、焦粉三相混合物進入緩衝沉降罐，在破乳劑的作用下重力沉降，罐體上部的浮油送至汙油罐沉降回用；(b)罐體下部的三相混合物送至旋流強化除油設施或動態旋流除油設施進行處理，分離後的汙油送至汙油罐回收，淨化後夾帶焦粉及微量油滴的汙水送至液液混合器，與冷焦小給水充分混合；(c)經過步驟(b)強化混合的放空塔頂汙水送至焦炭塔，利用焦炭塔高溫餘熱汽提出放空塔頂汙水中的硫化物，經放空塔、換熱裝置後排放至低壓瓦斯系統或者脫硫系統。在本發明中，步驟(b)中經重力沉降後的放空塔頂汙水也可直接去焦粉分離器， 脫除焦粉顆粒後送至汙水汽提裝置處理，焦粉顆粒送至焦炭塔。在本發明中，放空塔頂油氣採用冷凝-破乳-重力沉降耦合工藝進行預處理，然後採用旋流強化除油設施或者動態旋流除油設施對放空塔頂汙水進行高效油水分離，經分離後的帶水汙油送至汙油罐沉降回用，經除油淨化後的帶焦粉汙水與冷焦小給水利用液液混合器進行充分混合，最後將混合的汙水作為焦炭塔冷焦小給水，利用焦炭塔餘熱對放空塔頂汙水中的硫化物進行汽提處理，形成了完整和獨立的放空塔頂汙水的處理、循環利用流程。在本發明中，放空塔頂油氣採用冷凝-破乳-重力沉降耦合工藝進行預處理，處理後的汙水溫度為20-70°C，汙水中大於30%的汙油通過該過程去除，經重力沉降預處理後的汙水中油含量不大於5體積％。在本發明中，經旋流強化除油設施或者動態旋流除油設施分離後，汙水中油含量不大於300mg/L。在本發明中，經重力沉降預處理及旋流強化除油設施或者動態旋流除油設施分離出夾帶少量水的汙油去汙油罐回收，可加破乳劑靜止處理後，汙油回收利用。在本發明中，從重力沉降預處理至旋流除油設施分離的整個過程系統壓力損失不超過 0. 2MPa0在本發明中，經過多級分離的放空塔頂汙水和冷焦小給水經液液混合器充分混合後作為焦炭塔小給水，液液混合器出口溫度均勻度> 95%。在本發明中，送至汽提處理的放空塔頂汙水量根據焦炭塔規模和實際操作情況確定，可為放空塔汙水總量的10-90%。在本發明中，經過焦炭塔汽提後的放空塔頂汙水中硫化物含量不大於200mg/L，氨氮含量不大於100mg/L，焦炭塔汽提產生的不凝氣經放空塔排至瓦斯(脫硫)系統。在本發明中，經過多級分離的放空塔頂汙水也可經焦粉分離器處理，要求焦粉分離器對15 μ m焦粉去除率不低於95%，脫除焦粉微粒後的放空塔頂汙水送至汙水汽提塔進行處理，避免了汽提塔的堵塞，增加了連續運轉的穩定性。以下參看附圖。圖1是根據本發明的一個實施方式的利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的流程示意圖。如圖1所示，來自焦炭塔2的冷焦水進入放空塔3，放空塔頂油氣先經過換熱系統4冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理，水、油、焦粉三相混合物送至緩衝沉降罐5，在破乳劑作用下進行重力沉降，處理後的汙水溫度為20-70°C，汙水中超過30%的汙油通過該過程去除，經重力沉降預處理後的汙水中油含量不大於5體積緩衝沉降罐5上部浮油送至汙油罐7沉降，可加破乳劑靜止處理後，汙油回煉；罐體下部的三相混合物送至旋流強化除油設施6進行處理，分離出的汙油送至汙油罐7，處理後的汙水(淨化汙水)中油含量不大於300mg/L，經汙水泵8送至液液混合器1，與冷焦小給水充分混合，液液混合器 1的出口溫度均勻度>95% ；同時，淨化汙水也送焦粉顆粒去焦粉分離器9，脫除焦粉顆粒後送至汙水汽提塔10處理，焦粉去焦炭塔2 ；送至汽提處理的放空塔頂汙水量根據焦炭塔2 的規模和實際操作情況確定，可為放空塔汙水總量的10-90% ；其中，強化混合後的汙水送焦炭至焦炭塔2，利用高溫餘熱汽提出放空塔頂汙水中的硫化物，經過焦炭塔汽提後的放空塔頂汙水中硫化物含量不大於200mg/L，氨氮含量不大於100mg/L。圖2是根據本發明的另一個實施方式的利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的流程示意圖。如圖2所示，來自焦炭塔2的冷焦水進入放空塔3，放空塔頂油氣先經過換熱系統4冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理，水、油、焦粉三相混合物送至緩衝沉降罐5，在破乳劑作用下進行重力沉降，處理後的汙水溫度為20-70°C，汙水中超過30% 的汙油通過該過程去除，經重力沉降預處理後的汙水中油含量不大於5體積％ ；緩衝沉降罐 5上部浮油送至汙油罐7沉降，可加破乳劑靜止處理後，汙油回煉；罐體下部的三相混合物送至動態旋流除油設施6』進行處理，分離出的汙油送至汙油罐7，汙水送入汙水罐11沉降後經汙水泵8送淨化汙水至液液混合器1與冷焦小給水充分混合，液液混合器1的出口溫度均勻度> 95% ；同時，淨化汙水也送焦粉顆粒去焦粉分離器9，脫除焦粉顆粒後送至汙水汽提塔10處理，焦粉去焦炭塔2 ；送至汽提處理的放空塔頂汙水量根據焦炭塔2的規模和實際操作情況確定，可為放空塔汙水總量的10-90% ；其中，強化混合後的汙水送焦炭至焦炭塔2，利用高溫餘熱汽提出放空塔頂汙水中的硫化物，經過焦炭塔汽提後的放空塔頂汙水中硫化物含量不大於200mg/L，氨氮含量不大於100mg/L。本發明的主要優點在於1、本發明採用冷凝-破乳-重力沉降-旋流強化-混合-高溫汽提的耦合工藝對放空塔頂汙水進行淨化處理，為解決延遲焦化裝置放空塔頂汙水含油含硫問題提供了新的思路；2、利用焦炭塔高溫餘熱對放空塔頂汙水進行汽提，儘可能地回收了焦炭塔熱量， 成為焦化裝置節能降耗的重要突破口，脫除了汙水中硫化物，改善了汙水水質，避免了因放空塔頂汙水排放引起的環境問題；3、採用多級除油步驟，高效地回收了放空塔頂汙水夾帶的汙油，減少了裝置加工損失，降低了裝置運行成本，提高了裝置經濟效益；4、採用液液混合器對放空汙水和冷焦水進行充分混合，然後作為冷焦小給水，有效地利用了放空塔頂汙水，減少了冷焦水用量。實施例下面結合具體的實施例進一步闡述本發明。但是，應該明白，這些實施例僅用於說明本發明而不構成對本發明範圍的限制。下列實施例中未註明具體條件的試驗方法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數按重量計。^MM 1 中國石化青島煉油化工有限唐仵公司250萬噸/年延識#1化裝置放薴塔頂汙水處理工藝實施方式上述處理工藝採用了本發明的方法，其工藝流程如圖1所示。延遲焦化裝置放空塔頂汙水來源於焦炭塔冷焦時大吹汽、給水過程中產生的蒸汽冷凝水，每天需要冷兩塔焦。中國石化青島煉油化工有限責任公司焦炭塔每塔焦冷焦過程中需要冷卻約4000m3的油氣、80噸的水蒸汽。放空塔頂油氣、蒸汽混合物經過空冷和水冷之後由150°C左右冷凝至60°C左右的油水混合物。每天產生20噸左右汙油。其中，小給水初期主要是要冷卻50-60t/h的水蒸汽。放空塔頂汙水的分析數據如下硫化物為886mg/l，pH值為7. 87，氨氮為256mg/l， COD 為 8995mg/l (油含量為 10-20% )。此外，放空塔頂汙水每天約為200t，最大流量為60t/h，溫度為60°C左右。本發明方法在中國石化青島煉油化工有限責任公司延遲焦化裝置放空塔頂汙水處理新工藝及設備項目投用以來，運行平穩，各項指標達到並滿足工業生產和環境協調要求，放空塔頂汙油回收率大於95 %，密閉回收放空塔頂汙油約19t/天，減少焦炭塔冷焦水用量約IOOt/天，同時放空塔頂汙水利用焦炭塔的高溫餘熱汽提出汙水中的硫化物和氨氮，經密閉排放送至低壓瓦斯系統，進入汽提塔汙水中硫化物和氨氮含量分別為200mg/L、 100mg/L，達到了預期的指標。並且，本發明的方法還可以用於其它裝置的含硫汙水處理。在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求
1.一種利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法，該方法包括以下步驟(a)放空塔頂油氣餾出經過換熱冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理， 水、油、焦粉三相混合物在破乳劑的作用下重力沉降，所得的浮油沉降回用；(b)所得的三相混合物進行旋流除油處理，分離出的汙油回收，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水與冷焦小給水強化混合或者脫除焦粉顆粒；(c)對經強化混合或者脫除焦粉顆粒的放空塔頂汙水進行汽提，得到的放空塔頂汙水中的硫化物排放至低壓瓦斯系統或者脫硫系統。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，經步驟(a)處理後的汙水溫度為20-70°C， 汙水中大於30%的汙油被去除，汙水中的油含量不大於5體積％，以汙水的體積計。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，經步驟(b)的旋流除油處理後，汙水中的油含量不大於300mg/L。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法還包括對步驟(b)中分離出的汙油加破乳劑靜止處理後回收利用。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，從步驟(a)中的重力沉降預處理至步驟(b) 中的旋流除油處理整個過程的系統壓力損失不超過0. 2MPa。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(b)中，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水送至液液混合器與冷焦小給水強化混合後作為焦炭塔小給水，該液液混合器的出口溫度均勻度彡95%。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，進行汽提的放空塔頂汙水的量為放空塔汙水總量的10-90體積％。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，經步驟(c)中汽提後的放空塔頂汙水中硫化物的含量不大於200mg/L，氨氮含量不大於100mg/L。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水經焦粉分離器脫除焦粉顆粒，該焦粉分離器對15 μ m焦粉的去除率不低於95%。
10.如權利要求1-9中任一項所述的方法，其特徵在於，步驟(b)中對所得的三相混合物進行旋流除油處理採用旋流強化除油設施或動態旋流除油設施進行。
全文摘要
本發明涉及利用焦炭塔餘熱汽提放空塔頂汙水的方法，該方法包括以下步驟(a)放空塔頂油氣餾出經過換熱冷卻後，不凝氣去低壓瓦斯系統或者脫硫系統處理，水、油、焦粉三相混合物在破乳劑的作用下重力沉降，所得的浮油沉降回用；(b)所得的三相混合物進行旋流除油處理，分離出的汙油回收，分離出的夾帶焦粉及微量油滴的汙水與冷焦小給水強化混合或者脫除焦粉顆粒；(c)對經強化混合或者脫除焦粉顆粒的放空塔頂汙水進行汽提，得到的放空塔頂汙水中的硫化物排放至低壓瓦斯系統或者脫硫系統。
文檔編號C02F1/16GK102491578SQ20111044617
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者劉彥昌, 呂文杰, 楊強, 汪華林, 袁志祥, 郭守學, 韓言青, 黃淵 申請人:中國石化青島煉油化工有限責任公司, 華東理工大學