化工企業污水汽提裝置問題解決及生產優化

王金娥　雷天升　于建奇　張碩

摘 要： 對污水汽提裝置原料水含油高、攜帶焦粉問題，采用了實驗分析方法， 進行了不同廠家的緩蝕劑、破乳劑混合投加試驗，原料水含油由661.7 mg/L降至了151.6 mg/L；針對焦粉含量高問題選擇了實驗方法進行了焦粉含量分析，進行了無機、有機絮凝劑投加實驗，得出了明礬加入量為1 000 mg/L時就能取得較好效果的結論。投加絮凝劑后，原料水中攜帶的焦粉由34.28 mg/L降至了6.59 mg/L。針對污水汽提裝置結垢問題，經過分析確定了結垢物質為CaCO3，并進一步分析了污水汽提裝置各種用水Ca2+含量；分析了延遲焦化、催化裂化裝置各種工業助劑的Ca2+含量，找到了主要Ca2+來源，采取了相應措施，目前結垢問題基本解決。

關 鍵 詞：污水汽提；石油類；結垢；焦粉；處理能力不足

中圖分類號：X703 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2017）07-1333-04

Problem Solving and Production Optimization of Wastewater

Stripping Unit in Chemical Enterprises

WANG Jin-e，LEI Tian-sheng，YU jian-qi，ZHANG Shuo

（Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co.， Ltd.， Shandong Dezhou 253000， China）

Abstract： The raw water of wastewater stripping unit has high and coke powder content. Mixed dosing test of corrosion inhibitors and demulsifiers from different manufacturers was carried out by experimental analysis method， the oil content decreased from 661.7 mg/L to 151.6 mg/L； aiming at the problem of high coke powder content， the experimental method was used to analyze coke powder content， the inorganic and organic flocculants dosing experiment was carried out. It's concluded that， when the addition amount of alums was 1 000 mg/L， good treatment effect was obtained. After adding the flocculant， the coke powder content decreased from 34.28 mg/L to 6.59 mg/L. Aiming at scaling problem of sewage stripping unit， scale substances were analyzed， and Ca2+ content in various wastewater in the sewage stripping unit was further analyzed as well as Ca2+content in all kinds of industrial additives in delayed coking and catalytic cracking units， the main source of Ca2+ was found out， the corresponding measures were put forward.

Key words： Water stripping； Petroleum； Scale； Coke powder； Insufficient processing power capacity

污水汽提裝置是環保裝置， 在企業污水處理流程中擔負著處理催化裂化、延遲焦化等裝置產生的酸性水、削減上游污染物排放濃度的任務。污水汽提裝置的穩定運行是污水處理場排水穩定達標的基礎[1]。同時隨著國家對環保管理的越趨嚴格，環境標準中各項排放指標的大幅度降低，也對其運行的穩定性和處理效果有了更高的要求。因此，影響汽提裝置運行效果的原料水脫氣問題、含油問題、攜帶焦粉問題以及處理能力不足的問題就顯得尤為明顯和重要。本文對污水汽提裝置的現狀及發展趨勢進行了詳細的闡述，并結合企業污水汽提裝置實際運行存在的問題給出了解決措施和改造方案[2，3]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

（1）污水含油的測定

吸附柱：內徑100 mm、長約200 mm的玻璃層析柱。紅外分光光度計。

分液漏斗：1 000 mL。

容量瓶：50、100、1 000 mL。

玻璃砂芯漏斗：G-1型40 mL。

采樣瓶：玻璃瓶。

（2）污水含焦粉顆粒的測定

燒杯或寬頸的錐形燒瓶、稱量瓶、玻璃漏斗、吸濾瓶、水流泵或真空泵、干燥器、水浴、紅外線燈炮、微孔玻璃濾器：坩鍋式，濾板孔徑4.5～9 μm。

1.2 實驗原理

污水含焦粉顆粒分析的實驗原理：稱取一定量的試樣，用已恒重的濾器過濾，被留在濾器上的雜質即為所稱物質重量[4]。

1.3 配方選擇

①空白水樣；

②空白水樣加入緩蝕劑；

③空白水樣加入緩蝕劑、破乳劑。每組空白水樣取100 mL，加入20 mg/L緩蝕劑、400 mg/L破乳劑。

2 實驗結果及分析

2.1 反相破乳劑作用原理

經比較，選擇RF-01反相破乳劑，該劑由多種活性官能團的高分子化合與某些活躍的金屬離子組成，其與處理的污水除有電性中和作用之外，還有“架橋”作用，可改善油包水乳液的界面張力，最終完成油水分離。該產品為中性均勻水溶性液體，可利用注劑泵連續加入污水中，加入過程中需與污水進行充分混合[5，6]。

2.2 無機絮凝劑實驗

根據無機絮凝劑K2SO4.12H2O（以下簡稱明礬）的凈水功能采取加入明礬的方法進行7組試驗，分別按0.25、0.3、0.4、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g明礬加入到200 mL水樣中，加入明礬后溶液瞬時變為灰黑色并同時有絮狀沉淀生成，反應迅速，沉降10 min后基本達到相同分離效果。灰黑色絮狀沉淀沉降在瓶底（圖1）[7]。

從圖1可以看出，當加入量在0.25～0.5 g/mL時，隨絮凝劑加入量的增加，沉降時間有明顯的下降，但當絮凝劑量繼續增加時，沉降時間不發生明顯的縮短，成本反而上升。綜合考慮成本、效果因素，選擇加入1000 mg/L，效果就很好，絮凝速度快，沉降也比較快。

3 實際采取的措施及結論

3.1 污水汽提裝置原料含油高的解決措施

（1）在油水分離器后增設二次脫水設施，延長油水分離時間為延長停留時間，在分餾塔油水分離后增加了二次脫水罐，如圖2所示，二次脫水罐實際容積17 m3，漂油側容積11.3 m3，液位按85%控制計算，有效容積9.6 m3，停留時間增加1.2 h[8]。

減少分餾塔污水產生量，延長油水分離器內油水分離時間為降低分餾塔油水分離器負荷，增加污水停留時間，將加熱爐注水由4.2 t/h降至3.9 t/h，相對增加污水在油水分離器的停留時間。校驗測量儀表，確定最佳液位控制值對油水分離器油水界位（沉桶）液面計進行了校驗，通過反復調整油水界位，最終將油水分離器油水界位由原來的65%提高至90%，保證油水分離效[9]。

（2）優化油水分離器操作，提高油水分離效率通對油水分離器結構進行分析，油水分離器現有2個入口，一個是油、水入口（北側），距分離器底部脫水口3.8 m，而且其前部設有擋板，另一入口為油汽入口（南側），距分離器底部脫水口2.0 m，且油氣入口管分布管與油、水入口管分布管形式不同，經工藝操作調整，找到最佳的2個入口流量比例，改善了油水分離器的油水分離狀態，相對延長了油水停留時間，降低了油水分離器內油水乳化狀態，使含油基本穩定在250～300 mg/L之間，除油效率達到90%以上。

（3）在二油水分離器前投加破乳劑，提高油水分離效果由于在二次脫水罐投加破乳劑對提高油水分離效果明顯，因此，在延遲焦化裝置分餾塔污水進入油水分離器前投加破乳劑，改善油水分離效果， 降低二次脫水罐排水含油。

3.2 污水汽提裝置原料含油高的解決效果

在采取了上述措施后，通過分析對比發現：注劑前，污水含油平均在661.7 mg/L，且集中在500～

1 000 mg/L之間波動。注劑后，破乳除油效果顯著，污水含油平均值降至151.6 mg/L，且集中在100～200 mg/L范圍內，達到送污水汽提裝置標準。延遲焦化裝置采取措施前、后污水含油情況詳見圖3、4。

通過對生產操作的優化調整，對設備、設施的維修，考察緩蝕劑與破乳劑混合投加的效果，使焦化油水分離器排水石油類含量由675 mg/L下降到200 mg/L以下，解決了催化污水汽提原料水罐噴瓦斯等問題，保證了污水汽提裝置安全、平穩的運行。

3.3 污水汽提裝置原料攜帶焦粉解決措施

（1）穩定操作，避免大幅度波動，尤其是操作壓力要控制平穩，不要有太大的變化。

（2）換塔操作期間，四通閥切換要提前調整。焦炭塔頂可以添加消泡劑來減輕夾帶焦粉，控制焦炭塔頂溫低于420 ℃，防止油氣在大瓦斯線及后續設備繼續反應結焦。

（3）注消泡劑控制好焦碳塔的泡沫層高度防止焦粉帶入分餾塔，加強分餾塔下部的油氣洗滌，防止焦粉帶到分餾塔上部。

（4）注入絮凝劑沉降焦粉顆粒。通過實驗可以得知，在污水中加入一定量的無機絮凝劑明礬就可以使焦粉快速沉淀下來，達到去除的目的。因此采取延遲焦化污水在入污水汽提裝置前加入絮凝劑等手段，去除焦化污水中的焦粉[10]。設計流程如圖5。

利用舊恒升化工醚化裝置兩臺閑置儲罐500T-9、10#罐，將延遲焦化裝置污水直接送至500T-9、10#罐，途中通過注劑泵加入絮凝劑，使絮凝劑與延遲焦化裝置污水一起送至500T-9、10#罐絮凝，沉淀后經過P1、P2送至污水汽提裝置原料水罐，以達到去除焦粉顆粒的目的。

3.4 污水汽提裝置機泵結垢物質分析及確定

采集污水汽提裝置泵6201內結垢物質，進行分析試驗：

第一步：取結垢物質少許，加入鹽酸。樣品劇烈反應，放出大量氣體。分析氣體性質：無色，無味，能使pH試紙呈紅色。可以推斷為二氧化碳。反應結束后，溶液無色透明，說明該物質在酸性溶液中溶解良好。初步斷定該結垢物質為碳酸鹽沉淀[11，12]。

第二步：再取結垢物質少許，加入鹽酸（1∶1）溶解完全。然后向溶液中加入稀硫酸，有白色沉淀，逐漸加大溶液酸性，當pH值為1時仍然不溶解。說明這種白色沉淀不溶于強酸。可以認為是生成鈣鹽沉淀。

第三步：通過對結垢內物質進行酸稀釋，測定溶液的鈣、鎂離子含量后反算結垢物質內鈣含量為 39.58%，鎂含量為0.17%。推算結垢物質中碳酸鈣含量為98.95%，碳酸鎂含量為0.60%，因此結垢物質基本為碳酸鈣。并且由于碳酸鎂在水中溶解度（0.227 g/L）幾乎是碳酸鈣在水中溶解度（0.053 g/L）4倍，因此碳酸鈣比碳酸鎂難溶，優先沉淀析出[13，14]。

4 總 結

恒升化工污水汽提裝置的工藝路線采用的是單塔加壓側線抽出汽提工藝。該裝置于2006年10月25日與催化裂化裝置同步建成并投入生產，處理催化裂化裝置產生的含硫、含氨污水，原設計處理能力為16萬t/a。2008年隨催化裂化裝置同步擴能改造，將汽提塔部分塔板改為填料后，處理能力達到25萬t/a，從此沒有再進行過改造。2011年以后由于環保要求的提高以及當時大量節水的要求，延遲焦化裝置產生的酸性水送污水汽提裝置處理，使污水汽提裝置總加工量達到30 t/h，污水汽提裝置處于超負荷運行狀態。同時，由于該裝置原料水石油類含量偏高、攜帶不易沉降的焦粉顆粒等，污水汽提裝置操作出現了異常變化，造成污水汽提裝置處理量不斷下滑、排水氨氮超標、沖擊下游污水處理裝置，造成總排水質惡化，限制污水回用總量。污水汽提裝置是環保裝置，擔負著催化裂化裝置、延遲焦化裝置酸性水的處理任務。如果該裝置出現操作異常，催化裂化裝置、延遲焦化裝置產生的酸性水將直接排入下水，會對下游的污水處理場造成堿沖擊。所以該裝置的正常運轉在環保工作中有非常重要的作用。本文著重研究了延遲焦化裝置污水含油高、攜帶焦粉的原因及解決措施；污水汽提裝置結垢的原因及解決措施以及影響污水汽提裝置加工能力的因素及解決措施。其中分餾塔塔頂產物中含有大量酚類和石油類，揮發酚含量較高，而酚類在水中具有表面活性劑的功能，油、水無法充分分離。由于延遲焦化裝置固有的工藝特點，在其周期性生產期間，換塔操作會造成塔內氣速增加，使得膠質、瀝青質形成的焦粉晶體被攜帶至分餾塔，雖經分餾塔的洗滌作用但仍有部分細小的焦粉顆粒被攜帶至塔頂產品，在油水分離器的油水分離過程中進入污水系統帶入污水汽提裝置。由于延遲焦化及催化裂化污水一同進入污水汽提裝置本身已超出了裝置負荷，再加上塔盤的結垢的影響，使得污水汽提裝置加工能力嚴重不足，全塔壓降增大，無法滿足催化裂化、延遲焦化裝置酸性水量的處理要求。經過各種原因分析及準確定位，主汽提塔進行了改造，主要改造內容有兩點：一是塔頂6.5 m3 QH-1型散堆填料全部更新為BY-W型散堆填料，且使本次改造在塔板開孔率僅為8.01%的情況下也能滿足大加工量的要求。改造后，污水汽提裝置按設計值進行了標定，即冷進料1 t/h，熱進料30 t/h，蒸汽量5.5 t/h，塔頂壓力控制0.56 MPa。從標定結果看：本次改造達到預期目標，改造后加工量調整范圍明顯增加，標定當天加工量從21 t/h時逐漸調整到31 t/h，汽提塔操作正常，調整順利無阻滯。在加工量提高到31 t/h凈水氨氮質量滿足設計要求。當原料水處理量31 t/h（冷、熱進料之和）時，凈化水質量相對穩定，氨氮量在30.3～37.2 mg/L范圍內，滿足設計的氨氮指標≯65 mg/L的要求，同時解決了側線硫含量較高的問題。全塔壓降由改造前的0.14 MPa降至0.04 MPa。恒升化工污水汽提裝置問題整改后，可實現凈化水的梯級回用，按凈化水產生量為20 t/h、工業用水成本為2.13 元/t、全年開工時間按8 400 h計算。為企業創效：2.13×20×8400=35.78萬元/a由于凈化水質量的好轉，恒升化工老區污水場總排水實現終水回用，按終水回用量平均為90 t/h、工業水成本為2.13元/t、全年開工時間按8400 h計算。為企業間接創效：2.13×90×8400=161.03萬元/a以上總創效益為：5.78+161.03=196.81萬元/a。

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