清罐污油凈化處理集成技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

李海華，夏長平，王大壽，沈鵬飛，姚 飛，黃 華

（1.中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086；2.湖南長嶺石化科技開發(fā)有限公司，湖南岳陽 414012）

在原油儲罐實(shí)施機(jī)械清洗作業(yè)過程中，不可避免會產(chǎn)生一定數(shù)量的清罐污油[1，2]。清罐污油中含有大量原本罐底沉積的水、瀝青質(zhì)以及機(jī)械雜質(zhì)等物質(zhì)，成分復(fù)雜。這些物質(zhì)形成較穩(wěn)定的乳化狀態(tài)，造成清罐污油黏稠度較高，品質(zhì)較差，很難進(jìn)行處理[3]。清罐污油如不及時(shí)處理，長期存放在污油儲罐里，會影響到煉廠正常運(yùn)行所必須的罐容，同時(shí)還存在重大的安全環(huán)保隱患。

惠州石化將清罐污油輸送至焦化裝置回?zé)挘越鉀Q污油處理去向[4]。回?zé)挸跗谘b置運(yùn)行正常，受污油影響較小[5，6]，不過長期回?zé)挸霈F(xiàn)石油焦產(chǎn)品灰分超標(biāo)、氯離子腐蝕重沸器管線、管束的汽蝕和沖刷等問題[7]。清罐污油若直接回?zé)捫柽M(jìn)行凈化處理，使其達(dá)到回?zé)捯骩8，9]。為解決清罐污油的凈化處理問題，惠州石化構(gòu)建了一套集成式凈化處理裝置，進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。

1 裝置概況

裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為42 kt/a，操作彈性為60%～110%。裝置運(yùn)行指標(biāo)為凈化后污油水含量和固含量均≤5 %，外排污水油含量≤1 500 mg/L，固渣水含量≤85%，尾氣非甲烷總烴≤120 mg/m3，苯≤4 mg/m3，甲苯≤15 mg/m3，二甲苯≤20 mg/m3，硫化氫≤10 mg/m3，氨≤20 mg/m3，臭氣濃度≤1 000（無量綱）。裝置于2019 年建成后，對裝置連續(xù)運(yùn)行一個月情況進(jìn)行監(jiān)測考察，本文主要對裝置在此期間運(yùn)行情況進(jìn)行介紹。

2 工業(yè)試驗(yàn)

2.1 原料性質(zhì)及分析方法

由于清罐污油存放時(shí)間較長，罐體不同位置處物料性質(zhì)可能存在一定差異。因此，為控制最適宜的工藝條件，試驗(yàn)前分別對污油罐上層、中層和下層位置進(jìn)行采樣分析，具體如表1 所示。由表中分析測試數(shù)據(jù)可以看出，不同罐位清罐污油的性質(zhì)差異較大，試驗(yàn)操作時(shí)需留意物料變化。

2.2 工藝流程

清罐污油凈化處理試驗(yàn)裝置采用集成式工藝流程，主要包括粗過濾和兩相分離，膜傳質(zhì)和油水分離，切水凈化處理以及尾氣凈化處理過程（見圖1）。

2.2.1 粗過濾和兩相分離單元 清罐污油來自廠區(qū)污油儲罐，首先通過籃式過濾器過濾掉較大固渣后，由污油泵輸送入臥螺離心機(jī)進(jìn)行固液兩相分離。離心產(chǎn)生的固渣裝桶外委，濾液自流入污油緩沖罐。

2.2.2 膜傳質(zhì)和油水分離單元 濾液換熱后輸送至一級膜接觸器與注水充分傳質(zhì)混合，其中，注水經(jīng)換熱器換熱后，由一級膜接觸器側(cè)孔注入，與污油濾液在膜接觸器中充分接觸混合。油水物料經(jīng)油水分離器沉降分離后，上層油相經(jīng)進(jìn)入二級膜接觸器進(jìn)行二次傳質(zhì)混合。經(jīng)二級油水分離器再次沉降分離后，通過調(diào)控裝置系統(tǒng)壓力將凈化污油輸送至焦化裝置回?zé)挕?/p>

2.2.3 切水凈化處理單元 油水分離器產(chǎn)生的含油切水經(jīng)氣浮凈化處理，達(dá)標(biāo)廢水排放至污水池，通過污水泵將其輸送至污水處理系統(tǒng)。上層浮渣進(jìn)入浮渣槽，進(jìn)行脫水，脫水后的固渣裝桶，濾液返回氣浮。

2.2.4 尾氣凈化處理單元 臥螺離心機(jī)和氣浮與尾氣凈化處理單元連接，通過抽風(fēng)機(jī)將尾氣送入油吸收池。經(jīng)兩級油膜吸收后，進(jìn)入碳纖維濾筒，在碳纖維吸附作用下，尾氣達(dá)標(biāo)排放。

2.3 操作條件

優(yōu)化和考察各單元運(yùn)行條件的，確定裝置運(yùn)行的最佳條件（見表2）。

2.4 試驗(yàn)情況

裝置連續(xù)運(yùn)行31 d，共處理清罐污油3 810.4 t，平均處理量5.1 t/h。期間即使外界物料性質(zhì)變化頻繁，裝置總體運(yùn)行仍比較平穩(wěn)，未出現(xiàn)較大波動，外輸或外排物料性質(zhì)完全滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

表1 清罐污油原料樣品性質(zhì)Tab.1 Characteristics of tank cleaning waste oil

圖1 清罐污油凈化處理集成式裝置工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of integrated unit for purification of tank cleaning waste oil

表2 主要操作條件Tab.2 Main operating conditions of the unit

裝置連續(xù)運(yùn)行考察期間，分別對原料及凈化后污油水含量和固含量、外排污水油含量、固渣水含量以及尾氣性質(zhì)等進(jìn)行分析監(jiān)測，考察裝置運(yùn)行效果。

2.4.1 原料及凈化后污油監(jiān)測 原料及凈化后污油每天采樣，跟蹤分析監(jiān)測（見圖2）。從圖2 可以看出，本次考察過程中原料污油水含量最大值為65.0 %，最低值為14.2 %，均值為34.9 %，凈化后污油水含量最大值為4.2 %，最小值為0.6 %，均值為2.2 %。雖然原料水含量波動較大，性質(zhì)差異較大，但凈化污油水含量全部達(dá)標(biāo)，波動較小，裝置運(yùn)行穩(wěn)定。

圖2 原料及凈化后污油水含量監(jiān)測Fig.2 Monitoring diagram of the water content of raw waste oil and purified waste oil

原料及凈化后污油固含量監(jiān)測圖（見圖3），本次考察過程中原料污油固含量最大值為28.2 %，最小值為4.0 %，均值為9.9 %，凈化后污油固含量最大值為1.5 %，最小值為0.1 %，均值為0.7 %。凈化污油固含量同樣全部達(dá)標(biāo)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定。

圖3 原料及凈化后污油固含量監(jiān)測Fig.3 Monitoring diagram of the solid content of raw waste oil and purified waste oil

圖4 外排水中油含量監(jiān)測Fig.4 Monitoring diagram of the oil content in external drainage

2.4.2 外排污水監(jiān)測 外排污水油含量監(jiān)測圖（見圖4），本次考察過程中水中油含量最大值為96.5 mg/L，最小值為7.0 mg/L，均值為44.0 mg/L。外排污水油含量遠(yuǎn)低于技術(shù)指標(biāo)要求，切水凈化處理效果較好。

2.4.3 固渣監(jiān)測 離心機(jī)和浮渣脫水機(jī)產(chǎn)生固渣水含量監(jiān)測圖（見圖5），本次考察過程離心機(jī)和浮渣脫水后產(chǎn)生固渣水含量最大值分別為63.8 %和76.5 %，最小值為45.6%和55.2%，均值分別為56.3%和68.2 %。固渣水含量同樣低于技術(shù)指標(biāo)要求，脫水效果較好。

2.4.4 尾氣監(jiān)測 分別于第15 d 和第30 d 對外排尾氣進(jìn)行了采樣（見表3），由表3 中兩次采樣的分析數(shù)據(jù)可知，裝置尾氣中各項(xiàng)指標(biāo)均正常，尾氣凈化處理單元運(yùn)行良好。

2.4.5 能耗 裝置界區(qū)外設(shè)有新鮮水、凈化風(fēng)、蒸汽流量計(jì)和電表，能耗計(jì)算過程可按照計(jì)量數(shù)據(jù)。具體能耗（見表4）。

表3 外排尾氣分析監(jiān)測Tab.3 Analysis and monitoring datum of exhaust gas

表4 公用工程消耗統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of utilities consumption

2.4.6 物料衡算 根據(jù)以上物料輸入和輸出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對裝置連續(xù)運(yùn)行階段進(jìn)行物料衡算（見表5）。由表5 數(shù)據(jù)可知，排除藥劑的入方物料稍小于出方物料，裝置出入方物料基本平衡。

表5 輸入與輸出物料統(tǒng)計(jì)Tab.5 Statistics of input and output materials

3 結(jié)論

為適應(yīng)新時(shí)代煉化企業(yè)的發(fā)展要求，污油凈化處理技術(shù)已不僅僅是污油的脫水、脫固凈化處理，還需包含污油凈化處理過程中產(chǎn)生廢水、廢氣和廢渣等的集成技術(shù)。在前期構(gòu)建42 kt/a 清罐污油凈化處理集成式裝置并優(yōu)化操作條件的基礎(chǔ)上，考察了裝置連續(xù)運(yùn)行情況，并對輸入及輸出物料進(jìn)行監(jiān)測。其中，原料污油水含量和固含量較高，且性質(zhì)波動較大，凈化后污油水含量最小值可達(dá)0.6 %，最小固含量為0.1 %；外排污水中油含量低于100 mg/L，最小可達(dá)7 mg/L；固渣中水含量低于70 %，裝置外排尾氣各項(xiàng)指標(biāo)同樣滿足技術(shù)要求。另外，裝置運(yùn)行能耗較低，輸入與輸出物料基本平衡。

清罐污油若不能通過焦化裝置回?zé)挘荒芡馕幚恚瑤砭薮蟮奶幚沓杀疽约按罅康挠推防速M(fèi)。連續(xù)運(yùn)行考察期間，裝置共處理清罐污油3 810.4 t，回收凈化污油2 246.4 t，外委固渣195.2 t，且凈化后污油全部輸送至焦化裝置正常回?zé)挘够b置運(yùn)行正常，系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)未發(fā)生較大波動。清罐污油凈化處理集成技術(shù)可大大降低企業(yè)環(huán)保成本，并使凈化后污油滿足回?zé)捯螅瑤眍~外經(jīng)濟(jì)效益，具有較好的開發(fā)和應(yīng)用前景。