含油凝結水處理技術在煉油廠的應用

黃代存

(中石油云南石化有限公司，云南 昆明 650399)

根據中國石油天然氣股份有限公司進口含硫原油技術改造工程的總體部署，某石化公司通過改擴建進一步擴大加工規模，原油加工量從10.5 Mt/a的規模提升至20 Mt/a，并具備16 Mt/a含硫原油的加工能力，原油加工能力比原來提高近一倍。為了處理新建裝置排放的含油凝結水，建設了含油凝結水系統，經過除油、除鐵、脫氣、除有機物等處理后作為一級除鹽水送至熱電廠化水站。該系統的投運既回收了凝結水，又使凝結水的余熱得到充分利用，為公司節約了寶貴的水資源，對于節約能源、減少污水排放、降低運行成本，促進環保和合理利用水資源等方面的工作具有積極的推動作用[1-2]。

1 工藝流程

含油凝結水系統設計處理規模為450 t/h，主要回收新區渣油加氫、重整、蒸餾、硫磺4套裝置排放的含油凝結水。生產新區各裝置來的高溫含油凝結水首先進入擴容器，在擴容器內降壓擴容汽化，使來水溫度降低，避免了來水因含汽發生水擊損壞設備的情況。擴容器閃蒸后在隔油罐進行靜置懸浮除油處理，經凝結水泵加壓后與除鹽水進行換熱實現了熱量回收，換熱后凝結水溫度降至50～60 ℃，進入到預處理過濾器和表面冷凝液過濾器，去除水中的懸浮物、油以及部分氧化鐵。考慮到夏季除鹽水溫度較高，會有部分熱量無法消耗，因此采用海水作為旁路冷卻。表面冷凝液過濾器出水經海水冷卻器或直通進入真空除氣塔，去除水中的氧氣及二氧化碳等氣體，經中間水泵加壓后進入活性炭過濾器，去除水中的有機物及懸浮物，再經過精密過濾器進一步去除水中殘余的油及氧化鐵顆粒，然后經混床處理后作為鍋爐補水。含油凝結水系統工藝如圖1所示。

圖1 含油凝結水系統工藝流程

2 設計水質

凝結水就理論而言由蒸汽冷凝而成，水質較為干凈，但是由于裝置換熱器泄漏、管道腐蝕等原因影響回收水質，因此設計時主要考慮對油和鐵的去除，同時由于采用離子交換混床進行深處理，對進水的懸浮物、有機物、電導率和總硅做出控制要求，含油凝結水系統設計水質如表1所示。

表1 含油凝結水系統設計水質

3 主要設備

3.1 預處理器

預處理器主要去除凝結水中的懸浮物和部分的氧化鐵顆粒，它的使用可有效降低后續設備的運行負擔，減少運行成本，預處理器設計參數見表2。預處理器為焊接碳鋼結構的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設備本體內部襯有二層高溫橡膠，襯膠總厚度為5 mm，接管襯膠到法蘭的密封面，設備全部采用硫化罐整體硫化。預處理器配水裝置為穹形板形式，每臺預處理器配有2個窺視孔，分別布置在設備上室及設備下室的中部，窺視鏡直徑為50 mm，視鏡材質透明、耐腐蝕，并有足夠的強度承受來自交換器內部的壓力，窺視孔法蘭內表面和器壁內表面持平。

表2 預處理器設計參數

3.2 表面冷凝液過濾器

預處理器出水進入表面冷凝液過濾器，它是凝結水的前處理設備，主要去除凝結水中的油，表面冷凝液過濾器設計參數如表3所示。表面冷凝液過濾器為焊接復合鋼板結構的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設置了濾芯、配水裝置、反沖洗裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為穹形板形式，每臺表面冷凝液過濾器配有2個窺視孔，它們分別布置在設備上室及設備下室的中部，窺視鏡直徑為50 mm。視鏡材質透明、耐腐蝕，并有足夠的強度承受來自交換器內部的壓力，窺視孔法蘭內表面和器壁內表面持平。

表3 表面冷凝液過濾器設計參數

3.3 活性炭過濾器

表面冷凝液過濾器出水經真空塔進入活性炭過濾器，活性炭過濾器內部裝填了椰殼活性炭，主要用于去除水中的有機物、懸浮物等雜質，活性炭過濾器設計參數如表4所示。活性炭過濾器為焊接碳鋼結構的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，設備本體內部襯有2層高溫橡膠，襯膠總厚度為5 mm。活性炭過濾器內設有配水裝置、集水裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為五通管式，材質為SUS304，繞絲縫隙寬度為0.45～0.55 mm，下部集水裝置為襯膠多孔板配水帽，水帽為SUS304不銹鋼繞絲管式水帽，水帽縫隙為0.20～0.25 mm，單個水帽流量為1 t/h。每臺活性炭過濾器配有3個窺視孔，分別布置在活性炭填料頂部接口、活性炭填料底部處以及活性炭反洗膨脹最高處。

表4 活性炭過濾器設計參數

3.4 精密過濾器

精密過濾器是系統的精處理設備，內部裝有不銹鋼繞絲濾芯，進一步去處水中的氧化鐵雜質顆粒及少量的油，精密過濾器設計參數如表5所示。精密過濾器為焊接復合鋼板結構的柱形容器，頂部、底部為橢圓封頭，內部設置濾芯、配水裝置、反沖洗裝置、窺視孔和人孔等，配水裝置為穹形板形式，確保水流均勻防止偏流，每臺精密過濾器配有2個窺視孔，并配有標準的DN500 mm人孔。

表5 精密過濾器設計參數

4 運行情況

4.1 運行控制

回收的凝結水經擴容器后進入隔油罐，在隔油罐出口安裝了在線油分析儀表，如果含油量超標，說明上游裝置換熱器有泄漏，需將凝結水切換排放至煉廠污水處理系統。預處理器、表面冷凝液過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器的反洗由運行壓差或運行時間控制，當達到設計的運行壓差或運行時間，則表明過濾周期結束應進行反沖洗，反洗通過分散控制系統(DCS)自動進入反洗程序，反洗結束后重新自動投入運行[3-4]。真空除氣塔利用水在飽和溫度狀態下氣體的溶解度接近于零的特點，去除水中所溶解的二氧化碳和氧等氣體，主要控制水溫和塔內負壓。凝結水混床出口安裝了在線電導率和二氧化硅分析儀，達到報警值進行混床再生操作。含油凝結水處理系統主要運行控制指標如表6所示。

表6 含油凝結水處理系統運行控制指標

4.2 運行效果

正常運行后，含油凝結水系統主要運行數據如表7所示。

表7 含油凝結水系統主要運行數據

由表7的運行數據可以看出：該系統除油除鐵效果明顯，系統出水含油量平均值為0.1 mg/L，總鐵平均值為10 μg/L，總硅平均值為30 μg/L，有機物平均值為4 mg/L，系統對油、鐵、硅等主要污染物的去除率達80%，對有機物的去除率達50%以上，出水水質合格穩定，達到設計要求。

4.3 運行中應注意的問題

(1)裝置安裝完成后，進水前必須對設備和管線進行單獨吹掃，防止在施工過程中雜物或焊渣等雜質進入設備。

(2)投運初期應加強設備的反洗頻率，即使反洗壓差、運行的周期都沒達到反洗條件或出水各項指標均合格，也應對設備進行反沖洗，以保護濾芯。

(3)設備運行一定時間后，如出現多次反洗后進、出口壓差仍降不下或出水水質達不到規定要求時，濾芯失效。

(4)各排放凝結水裝置應設置取樣點，以便水質異常時及時進行排查，將超標凝結水切換至污水廠，確保系統運行。

(5)在運行中發現凝結水存在帶汽的問題，導致管線水擊并且擴容器大量排放蒸汽，造成熱量和水量的損失，各上游裝置應加強管理，定期對疏水閥進行檢查。

5 結語

該系統通過采用靜止隔油、預處理過濾、活性炭吸附、精密過濾的方式，逐步去除來水中的油、鐵等污染物，各處理單元針對不同的污染物分單體處理，使出水水質得到保證。系統出水作為一級除鹽水進入到電廠化水混床，既避免了含油凝結水排放污染環境，又為公司節約了寶貴的水資源。該系統投運后，每年可回收水量2.5 Mt，為公司節約自來水消耗費用880萬元，同時又通過余熱利用回收熱量50.2 GJ/h，是公司節能增效的一個重要措施。由系統運行情況看，系統設備運轉穩定可靠、工藝選擇合理、出水水質良好、系統自動化程度高、操作簡單，是含油凝結水處理技術在煉油廠的成功應用[5]。