煉油廠酸性水罐排放氣惡臭治理技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

2013-07-26 08:51:12王海波廖昌建劉忠生戴金玲

當(dāng)代化工 2013年4期

王海波，廖昌建，劉忠生，戴金玲

（中國石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順 113001）

酸性水罐區(qū)是煉油廠最大的污水罐區(qū)，罐頂氣中含有高濃度H2S、NH3、有機(jī)硫化物、油氣、水蒸汽和空氣。其中，排放氣中油氣濃度一般在2×105～5×105mg/m3范圍內(nèi)，有機(jī)硫化物濃度為300～1 000 mg/m3。罐頂氣直接排放，易發(fā)生中毒事件，產(chǎn)生惡臭污染和浪費(fèi)油氣資源[1,2]。因此，國內(nèi)外都十分重視酸性水罐區(qū)氣體污染物的減排和治理。

國內(nèi)已有或曾采用過的酸性水罐區(qū)排放氣處理技術(shù)，都以脫除H2S為重點(diǎn)，如吸附法、氫氧化鈉堿液吸收法、吸收氧化法等，其均未回收排放氣中的大量油氣[3]。撫順石油化工研究院根據(jù)酸性水罐排放氣的特點(diǎn)開發(fā)的“柴油低溫臨界吸收－堿液脫硫”成套工藝技術(shù)。廢氣經(jīng)過該技術(shù)治理后，油氣回收率高達(dá) 95%，凈化氣可達(dá)標(biāo)排放[5]，同時排放氣中的絕大部分油氣資源得到了回收。某煉油廠采用了“柴油低溫臨界吸收－堿液脫硫”技術(shù)對其酸性水罐排放氣進(jìn)行了治理，排放廢氣治理裝置規(guī)模為500 m3/h。

1 工藝流程

1.1 工藝流程及吸收原理

某煉廠酸性水罐頂排放氣惡臭治理工藝主要包括油氣回收和堿液脫硫兩部分，工藝流程如圖1。

圖1 排放氣治理工藝流程Fig.1 The process of effluent gas treatment

酸性水罐排放的廢氣先經(jīng)過匯集后，經(jīng)液環(huán)壓縮機(jī)引氣、壓縮至低溫吸收塔內(nèi)，液環(huán)壓縮機(jī)排氣壓力為 0.1 ~0.2 MPa，吸收塔內(nèi)吸收溫度為 6~10℃。罐頂排放氣在吸收塔內(nèi)經(jīng)過冷卻、冷凝、溶解等過程后，氣體中的絕大部分油氣被低溫柴油吸收。吸收塔頂排出的凈化氣體再進(jìn)入脫硫反應(yīng)器中，脫硫反應(yīng)器的工作介質(zhì)為堿液，氣體中的硫化氫與堿液中和反應(yīng)可將氣體中的大部分硫化氫吸收，從而使得凈化氣體能達(dá)標(biāo)排放。

酸性水罐排放氣油氣回收吸收油采用常二線柴油餾分油。貧吸收油進(jìn)惡臭治理裝置的溫度約80~95 ℃，貧吸收油經(jīng)過換熱、制冷后，冷卻至6~15℃進(jìn)入吸收塔。低溫貧吸收油吸收油氣組分后由塔底排出，塔底的富吸收油經(jīng)過油泵增壓，與貧吸收油換熱回收冷量后，富吸收油升溫至48~63 ℃，排出本裝置至煉廠加氫裝置進(jìn)一步加工。

脫硫反應(yīng)器中的堿液為間歇更換，更換周期1~3月/次。硫化氫與堿液反應(yīng)后將生成堿渣，更換出的堿渣排放至酸性水罐內(nèi)。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備操作參數(shù)

在酸性水罐頂排放氣治理過程中，主要控制油氣吸收傳質(zhì)、傳熱過程的溫度和壓力。工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)詳見表1。

表1 裝置關(guān)鍵設(shè)備操作參數(shù)Table 1 The operating parameters of device

2 工藝設(shè)備

酸性水罐排放氣油氣回收及惡臭治理裝置中主要設(shè)備有低溫吸收塔、制冷機(jī)組、油泵、液環(huán)壓縮機(jī)、板式換熱器和脫硫反應(yīng)器等。

（1）低溫吸收塔

吸收塔采用高效填料吸收塔，塔內(nèi)設(shè)置有吸收油分布器、高效傳質(zhì)填料、高效除霧器等內(nèi)構(gòu)件，可實(shí)現(xiàn)良好的傳質(zhì)交換。

（2）制冷機(jī)組

制冷機(jī)組為集成設(shè)備，機(jī)組內(nèi)壓縮機(jī)采用螺桿式壓縮機(jī)，壓縮制冷工質(zhì)采用R22。機(jī)組內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)器為高效板式換熱器。機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，其制冷量為60~120 kW。

（3）富油泵

富油泵為離心泵，材質(zhì)為碳鋼，泵的流量為10~30 m3/h，電機(jī)功率為18.5 kW。油泵連續(xù)運(yùn)行。

（4）液環(huán)壓縮機(jī)

廢氣壓縮機(jī)為液環(huán)式，壓縮機(jī)入口真空度可達(dá)-50 kPa，電機(jī)功率為75 kW。壓縮機(jī)為間斷運(yùn)行，日工作時間6~12 h。

（5）換熱器

本裝置內(nèi)貧富吸收油換熱采用板式換熱器，可實(shí)現(xiàn)吸收油中大部分的冷量回收，冷量回收的效率高達(dá)80%，實(shí)現(xiàn)了較好的節(jié)能效果。

（6）脫硫反應(yīng)器

脫硫反應(yīng)器為立筒式結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有氣體分布器，散裝填料和除霧器等構(gòu)件。廢氣由反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)過內(nèi)部構(gòu)件和填料實(shí)現(xiàn)了良好傳質(zhì)效果，反應(yīng)器內(nèi)的堿液為間歇更換使用。

3 儀表控制

某煉油廠酸性水罐頂排放氣惡臭治理裝置的控制系統(tǒng)利用了污水汽提車間現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)。通過DCS系統(tǒng)檢測與控制裝置的工藝參數(shù)，在計(jì)算機(jī)屏幕上形象、直觀地顯示工藝流程、控制畫面、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)曲線、以及報(bào)警信息等。

裝置運(yùn)轉(zhuǎn)控制方案主要有吸收油和廢氣流量控制，吸收塔壓力控制和液位控制，液環(huán)壓縮機(jī)循環(huán)工作液液位控制，以及制冷機(jī)組制冷溫度控制等。

(1) 制冷機(jī)組制冷溫度調(diào)節(jié)

制冷機(jī)組制冷劑蒸發(fā)管道設(shè)置傳感器，通過控制制冷劑的加載或減載使被冷卻介質(zhì)溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。

(2) 吸收塔壓力調(diào)節(jié)

吸收塔頂設(shè)置壓力檢測，通過調(diào)節(jié)塔頂氣出口閥門的開度，使吸收塔壓力保持穩(wěn)定。

(3) 廢氣進(jìn)料流量調(diào)節(jié)

廢氣入口管道設(shè)置一臺流量變送器和一臺氣動調(diào)節(jié)閥，通過改變調(diào)節(jié)閥的開度改變廢氣的進(jìn)料量。

(4) 貧油進(jìn)料流量調(diào)節(jié)

貧油入口管道設(shè)置一臺流量變送器和一臺氣動調(diào)節(jié)閥，通過改變調(diào)節(jié)閥的開度改變貧油的進(jìn)料量。

(5) 吸收塔液位調(diào)節(jié)

吸收塔設(shè)置液位檢測，通過調(diào)節(jié)富油泵出口閥門的開度，改變富油外排量，使吸收塔液位保持穩(wěn)定。

(6)液環(huán)壓縮機(jī)分液罐液位調(diào)節(jié)

液環(huán)壓縮機(jī)分液罐設(shè)置液位變送器，達(dá)到高限時打開排液閥，至液位正常時關(guān)閥；達(dá)到低限時打開補(bǔ)液閥，至液位正常時關(guān)閥。

(7)動設(shè)備的啟停

制冷機(jī)組正常啟動、停止由DCS按照程序執(zhí)行相應(yīng)操作。當(dāng)DCS發(fā)出制冷機(jī)組故障停車命令，或電氣專業(yè)發(fā)出制冷機(jī)組停車命令時，制冷機(jī)組按照故障停車程序停機(jī)。泵、液環(huán)壓縮機(jī)等動設(shè)備的啟停按照常規(guī)考慮。

4 裝置運(yùn)行效果

某煉油廠酸性水罐頂排放氣治理裝置圖見圖2。

圖2 酸性水罐頂排放氣治理裝置圖Fig. 2 The effluent gas treatment device

酸性水罐排放氣氣量隨天氣變化密切相關(guān)，酸性水罐白天呼氣，夜晚吸氣。所以惡臭治理裝置中引氣用的液環(huán)壓縮機(jī)一般間斷操作。惡臭治理裝置對廢氣的凈化效果明顯，裝置實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2、表3。由表可知，凈化氣的烴排放濃度小于25 g/m3，硫化氫排放濃度小于10 mg/m3，油氣回收率達(dá)95%。凈化氣中污染物排放濃度符合《儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值要求。

5 總結(jié)

“柴油低溫臨界吸收－堿液脫硫”惡臭治理技術(shù)在某煉油廠酸性水罐排放氣治理上已得到了成功應(yīng)用，油氣回收率高達(dá)95%，裝置運(yùn)行穩(wěn)定。廢氣經(jīng)過治理后完全符合《儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放限值要求。裝置年回收油氣量可達(dá)300 t以上，該惡臭治理與油氣回收技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。