煉油廠酸性水罐排放氣惡臭治理技術工業應用

2013-07-26 08:51:12王海波廖昌建劉忠生戴金玲

當代化工 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）

酸性水罐區是煉油廠最大的污水罐區，罐頂氣中含有高濃度H2S、NH3、有機硫化物、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，有機硫化物濃度為300～1 000 mg/m3。罐頂氣直接排放，易發生中毒事件，產生惡臭污染和浪費油氣資源[1,2]。因此，國內外都十分重視酸性水罐區氣體污染物的減排和治理。

國內已有或曾采用過的酸性水罐區排放氣處理技術，都以脫除H2S為重點，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酸性水罐排放氣的特點開發的“柴油低溫臨界吸收－堿液脫硫”成套工藝技術。廢氣經過該技術治理后，油氣回收率高達 95%，凈化氣可達標排放[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”技術對其酸性水罐排放氣進行了治理，排放廢氣治理裝置規模為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過匯集后，經液環壓縮機引氣、壓縮至低溫吸收塔內，液環壓縮機排氣壓力為 0.1 ~0.2 MPa，吸收塔內吸收溫度為 6~10℃。罐頂排放氣在吸收塔內經過冷卻、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入脫硫反應器中，脫硫反應器的工作介質為堿液，氣體中的硫化氫與堿液中和反應可將氣體中的大部分硫化氫吸收，從而使得凈化氣體能達標排放。

酸性水罐排放氣油氣回收吸收油采用常二線柴油餾分油。貧吸收油進惡臭治理裝置的溫度約80~95 ℃，貧吸收油經過換熱、制冷后，冷卻至6~15℃進入吸收塔。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一步加工。

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

1.2 關鍵設備操作參數

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

表1 裝置關鍵設備操作參數Table 1 The operating parameters of device

2 工藝設備

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

（1）低溫吸收塔

吸收塔采用高效填料吸收塔，塔內設置有吸收油分布器、高效傳質填料、高效除霧器等內構件，可實現良好的傳質交換。

（2）制冷機組

制冷機組為集成設備，機組內壓縮機采用螺桿式壓縮機，壓縮制冷工質采用R22。機組內工質蒸發器為高效板式換熱器。機組連續運行，其制冷量為60~120 kW。

（3）富油泵

富油泵為離心泵，材質為碳鋼，泵的流量為10~30 m3/h，電機功率為18.5 kW。油泵連續運行。

（4）液環壓縮機

廢氣壓縮機為液環式，壓縮機入口真空度可達-50 kPa，電機功率為75 kW。壓縮機為間斷運行，日工作時間6~12 h。

（5）換熱器

本裝置內貧富吸收油換熱采用板式換熱器，可實現吸收油中大部分的冷量回收，冷量回收的效率高達80%，實現了較好的節能效果。

（6）脫硫反應器

脫硫反應器為立筒式結構，反應器內設置有氣體分布器，散裝填料和除霧器等構件。廢氣由反應器底部進入，經過內部構件和填料實現了良好傳質效果，反應器內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利用了污水汽提車間現有的DCS系統。通過DCS系統檢測與控制裝置的工藝參數，在計算機屏幕上形象、直觀地顯示工藝流程、控制畫面、實時和歷史數據曲線、以及報警信息等。

裝置運轉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，液環壓縮機循環工作液液位控制，以及制冷機組制冷溫度控制等。

(1) 制冷機組制冷溫度調節

制冷機組制冷劑蒸發管道設置傳感器，通過控制制冷劑的加載或減載使被冷卻介質溫度保持在設定的范圍內。

(2) 吸收塔壓力調節

吸收塔頂設置壓力檢測，通過調節塔頂氣出口閥門的開度，使吸收塔壓力保持穩定。

(3) 廢氣進料流量調節

廢氣入口管道設置一臺流量變送器和一臺氣動調節閥，通過改變調節閥的開度改變廢氣的進料量。

(4) 貧油進料流量調節

貧油入口管道設置一臺流量變送器和一臺氣動調節閥，通過改變調節閥的開度改變貧油的進料量。

(5) 吸收塔液位調節

吸收塔設置液位檢測，通過調節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定。

(6)液環壓縮機分液罐液位調節

液環壓縮機分液罐設置液位變送器，達到高限時打開排液閥，至液位正常時關閥；達到低限時打開補液閥，至液位正常時關閥。

(7)動設備的啟停

制冷機組正常啟動、停止由DCS按照程序執行相應操作。當DCS發出制冷機組故障停車命令，或電氣專業發出制冷機組停車命令時，制冷機組按照故障停車程序停機。泵、液環壓縮機等動設備的啟停按照常規考慮。

4 裝置運行效果

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，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壓縮機一般間斷操作。惡臭治理裝置對廢氣的凈化效果明顯，裝置實際運行數據見表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準》和《惡臭污染物排放標準》限值要求。

5 總結

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