海南煉化油泥干化裝置運行及分析

孫武（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 儋州 578101）

0 引言

隨著我國經濟的發展，石油的消耗量不斷地增加，煉廠不斷新建與擴建，產生的固廢油泥量不斷地增加，油泥對環境的危害不斷地加劇，同時油泥中含有大量污油無法回收，資源浪費嚴重，因此油泥干化處理技術是長期困擾石化企業實現清潔化、環境友好生產的難題之一。油泥處理技術的現狀：（1）油泥直接進入焦化。2016年“土十條”提出后，煉油化工成為重點監管行業，油泥進焦化一方面導致焦炭灰分含量上升，影響質量，另一方面導致除焦時產生更嚴重的惡臭氣味，相當于將污染物進行了轉移，并沒有徹底進行無害化處理；（2）調質—機械分離處理技術：調質—機械分離技術是指在污油泥中按比例加入一定量的化學藥劑，并通過改變污油泥的各種理化性質，使污油泥實現固液分離的一種工藝方法；（3）超熱蒸汽噴射處理：超熱蒸汽高溫噴射處理是來自日本的干化技術，從日本引進的設備，使用高溫過熱蒸汽，即500 ℃以上的過熱蒸汽作為熱源噴射油泥，使其在高溫下汽化。但缺點是能耗高，系統處理能力小，系統堵塞嚴重，設備磨損腐蝕嚴重，處理運行費用高，產品干泥冷卻不充分，存在自燃風險，同時也存在很大的臭味；（4）熱萃取：熱萃取技術是由撫順石化研究院開發而來，采用了溶劑油熱萃取破乳的方法，該工藝以煉廠溶劑油為輸送和傳熱介質，以低壓蒸汽為熱源，在強制循環的條件下實現了污泥中水的脫除，污泥中的油和固體物轉移到溶劑油中，經沉降分離的固體物送脫油干燥系統后得到濕粉狀固體。該工藝技術在應用過程中具有原油回收率高、能耗低、不易產生二次污染等優勢，但由于超臨界萃取劑成本較大，在大規模推廣方面難度較高；（5）熱脫附：以天然氣為燃料，間接加熱污染物，將污染物中的水、原油或多環芳烴等有機物加熱蒸發，與固體殘渣脫附分離。蒸發出的脫附汽通過噴淋冷卻及尾氣回收系統，回收油組分資源，凈化處理不凝氣和污水。經處理后的干化污泥含水率＜5%，含油率＜2%，實現含油污泥的減量化、資源化和無害化處理。裝置包括進料系統、熱脫附系統、脫附汽、不凝氣處理系統及自動控制系統等，但其仍有不足，存在進料分布不均勻，局部溫度過高，出料含水率高時容易堵塞等問題。

中國石化海南煉油化工有限公司（簡稱海南煉化）是一家以煉油化工為主營業務的生產企業，原油綜合加工能力為 800 萬噸/年。擁有 800 萬噸/年常減壓蒸餾、310 萬噸/年催化原料預處理、280 萬噸/年重油催化裂化、80 萬噸/年脫硫脫硫醇、60 萬噸/年氣體分餾、10 萬噸/年甲基叔丁基醚、120 萬噸/年連續重整、20 萬噸/年異構化、120 萬噸/年加氫裂化、6 萬標立/小時制氫、200 萬噸/年柴油加氫精制、 30 萬噸/年與70 萬噸/年航煤加氫精制、8 萬噸/年硫磺回收和溶劑再生、180 噸/小時酸性水汽提、20 萬噸/年聚丙烯和合資建設的 8 萬噸/年苯乙烯等 17套煉油化工生產裝置及相應的油品儲運設施、公用工程系統。

海南煉化原三泥處理系統只是采用傳統的污泥重力濃縮和離心脫水處理，處理后的污泥含水率約為 85%左右，之后污泥通過污泥泵被送入焚燒裝置。但原有 裝置處理后的污泥含水率高，需要焚燒處理的污泥量大，且焚燒溫度高達 1 100 ℃，能耗高，焚燒過程中產生的廢氣處理困難。

為此，海南煉化在2018年新建了一套油泥干化裝置使用酸化破乳工藝處理油泥，目的是處理污水處理廠的大量油泥及活性污泥，實現減量化處理。

1 處理過程

本文中污泥干化裝置包括新建油泥破乳及除油處理、污泥調理、污泥濃縮、污泥脫水和污泥干化單元。其中，油泥破乳和污泥干化單元采用湖北匯豐方圓環?？萍加邢薰鹃_發的“無害化處理石化行業中底油泥、浮渣和活性污泥的方法”這一專利技術和成套設備。原污泥離心脫水系統因運行效果不佳，更換為新的離心脫水系統。

裝置處理規模為7 t/h，其中油泥（底油泥和浮渣）的處理規模為5 t/h（含固率1.5%，含油率10%）；活性污泥的處理規模為2 t/h（含固率1.5%）。

干燥機按入口污泥含水率85%設計，處理能力為0.7 t/h，操作彈性60%～120%。設計年開工時間為8 000 h。處理后干化污泥含固率達85%以上，呈顆粒狀，熱值高。

1.1 工藝流程簡述

本文中三泥干化處理技術的關鍵是通過加入特定的破乳劑破壞油泥的乳化狀態，使其實現油、水、泥三相分離。不僅可有效回收油泥中的油，更主要的是能將難處理的油泥轉化為常規污泥，在低溫下實現干化。在調理器中，加入調理劑對破乳污泥進行調理，調理后的污泥被送入泥水分離器中，與活性污泥一起在泥水分離器中進行重力濃縮。泥水分離器頂部的游離水溢流出裝置，底部的泥水混合物被送入離心脫水機中進行機械脫水，脫水污泥通過螺旋輸送器重力落入污泥罐中，又經污泥罐底部的污泥泵提升至干燥機中，由低壓蒸汽作為熱源對脫水污泥進行干化處理。干化后的污泥送入干泥倉中，定期裝袋外運。而干燥機頂部排濕氣體通過引風機排至洗氣塔中，在洗氣塔內進行洗氣凈化，之后被送入氣體凈化裝置。罐頂氣統一被送入罐頂氣脫硫塔進行脫硫處理，而后排入氣體凈化裝置。具體流程如圖1所示。

圖1 煉化油泥干化工藝流程

1.2 油泥干化裝置運行條件

（1）蒸汽熱源為0.6 MPa G飽和水蒸氣，最高溫度170 ℃。

（2）酸化破乳pH值控制在1.5～2，調理后pH控制在中性6～9。

（3）干燥機微負壓運行-1 kPa，干燥機內氧含量控制在2%以下。

1.3 設計注重安全設計

該項目十分注重安全設計：

（1）通過破乳回收污油調理后，輕質油被回收，油含量比較低。（2）裝置采用小于0.7 MPa低壓飽和水蒸汽（溫度不會超過170oC）作為熱源，在這樣的情況下進行干化更加安全。（3）通過低壓氮氣自動控制氧含量，控制干燥機內氧含量小于2%（氧含量的臨界值為4%～5%），防止燃爆。（4）通過干化后含水率降至5%～20%，達到充分減量，也不會因太干燥而產生大量粉塵。（5）干燥機在微負壓條件下運行，氣體不會外泄。（6）干燥機排泥溫度控制在50oC以下，防止干化污泥熱值比較高，發生自燃。（7）通過星型卸料器密閉卸料，使氣體無法進入到裝置內。

2 裝置運行分析

2.1 運行數據分析

油泥干化裝置于2019年10月一次投料試車成功，產出干化污泥。期間主要檢測結果如表1所示。

表1 污泥干化運行物料消耗和產出表

原料污泥平均處理量為4.883 t/h，其中油泥/浮渣平均處理量為3.572 t/h，活性污泥平均處理量為1.311 t/h。

離心脫水機平均進泥量為3.868 t/h，產干泥量平均為65.26 kg/h，污泥干化裝置減量化達到98.66%，其中污泥干化單元減量化達到83.41%。

經離心脫水機后污泥含水率84.5%，干化污泥含水率6.85%。

原料油泥處理量為3.572 t/h，油含量為37 094.57 mg/L，即原料油泥中含油132.5 kg/h。油泥分離裝置出油含量為5 720.78 mg/L，即含油20.43 kg/h，污油回收率為84.60%。具體數據如表2和表3所示。

表2 污泥干化運行原料和產品分析表

表3 污泥干化運行公用介質及三劑消耗表

2.2 運行費用分析

污水處理場每年預計產生的原料污泥量為39 064 t（其中油泥/浮渣量為28 576 t，活性污泥量為10 488 t），按最近一次海南煉化浮渣外委處理費用870元/噸計算，浮渣外委處理每年的費用約為3 399萬元。

經污泥干化裝置處理后，按照減量化98.66%計算（干化污泥含水率6.85%），預計全年產生干化污泥的量為523.5 t，按照危廢外委處置費用2 750元/噸計算，該523.5 t干化污泥外委處置費用為143.96萬元。

如表4所示，本污泥干化裝置的年運行費用（包括公用工程消耗、三劑消耗和電耗，不包括生產費用、職工薪酬、人工勞務和修理費）為99.88×39 064/10 000=390.17萬元，故每年可節約費用3 399-143.96-390.17=2 864.87萬元。

表4 污泥干化運行費用計算

3 優化改進措施

在運行的過程中根據項目現場的實際情況，采取了相應的優化措施，優化措施如下：

（1）油泥分離裝置至調理器原設計采用自流方式，運行一段時間后出現堵塞，后增加一氣動隔膜泵將油泥分離裝置內物料泵送至調理器，改進后運行良好，未出現堵塞現象。

（2）系統排氣管線偶爾有排氣不暢的情況，后在洗氣塔上增加了堿洗管線，定時堿洗，效果明顯，更有利于干燥機負壓控制。

4 該項目的優勢

（1）污油進行回收，回收率比較高，實現油泥的資源化；

（2）利用酸化破乳，乳化水轉化為游離水，為低溫干化創造有利條件。

（3）經過破乳和調理處理后，污泥的脫水性能改善，設有污泥濃縮器，可連續地運行進行泥水分離，大量污水澄清溢流排出，減少了脫水污泥的處理量。

（4）油泥干化系統是封閉的，控制干化后污泥的含水率，不會產生粉塵危害；

（5）在破乳階段將產生惡臭的硫化物全部去除，對低沸點的揮發性有機物進行了回收，廢氣都通過了洗氣除臭，現場無惡臭現象；

（6）干化減量化效果非常顯著。含水率從85%降低至6%能夠實現近84%的減量；

（7）油泥干化處理費用比較低。焚燒處理油泥費用為700～800元/噸，熱托付處理油泥費用為600～700元/噸，酸化破乳處理油泥運行費用為200～300元/噸左右。

5 結語

（1）油泥經破乳、污油回收、調理和濃縮處理后，再進行離心脫水處理和干化處理，可將污泥含水率由離心脫水后的84.5%降到6.85%，遠遠優于設計值30%，污泥減量高達83.69%，減量化效果非常顯著。

（2）采用本項干化處理技術，裝置處理費用為99.88元/噸，每年將節省費用2 864.87萬元，經濟效益非常顯著。

（3）本裝置運行良好，尤其在油泥處理上效果顯著，對集團公司其他兄弟公司的油泥處理提供了一種切實可行的方法。