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延迟焦化装置冷焦水和切焦水的处理工艺优化
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延迟焦化装置冷焦水和切焦水的处理工艺优化
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对比冷切焦水处理三种工艺流程
（中国石化工程建设公司，北京
摘要：在对比冷切焦水处理三种工艺流程的基础上，总结冷焦水密闭处理流程的优越性，对冷切焦水处理流程的改进进行了一定程度的探讨。
随着炼油工艺技术的发展，近几年延迟焦化装置在各大炼油厂建成投产的较多，通过各大炼油厂延迟焦化装置的建成投产，给炼油厂很好的经济效益。除了延迟焦化工艺技术有不断的新技术发展外，冷切焦水处理工艺技术也有了新的发展。冷切焦水是焦化装置水力除焦的重要部分，由于冷切焦水是重复利用，因此对冷切焦水的水质处理的好坏尤为重要，水质处理的好可节省新鲜水的资源，带来更好的冷焦和切焦效果，水处理流程和设备的选用得当可以带来更好的水处理效果和更好的环境效果。
以下分别对冷切焦水处理流程的几种形式和目前采用的流程加以介绍：
1、 敞开式流程：
多年来冷、切焦水处理系统一直采用传统的敞开式流程，既冷焦水系统为焦炭塔溢流和放空水进隔油池隔油后进沉淀池，然后用冷焦热水泵提升到凉水塔冷却后进冷焦冷水池，再用冷焦冷水泵提升到焦炭塔冷焦。
切焦水系统为切焦水进入一、二级沉淀池，然后用切焦水提升泵进切焦水储水罐，再由高压水泵加压后切焦。
冷、切焦水的特点：冷、切焦水中主要含有的是油和粉焦，冷焦水中含油量较高,粉焦含量大, 水温高。如何有效去除冷焦水中的油和粉焦,是冷焦水隔油部分的关键。早期延迟焦化装置冷焦水处理采用的是平流式隔油池、冷焦水储水池、污油池、粉焦池。这几个池子联合布置，平流式隔油池大部分是地下或半地下式，站在池顶可以看到水面上漂油、收油状况及水质外观，
池体采用钢筋混凝土结构,土建专业能够按照要求设计, 池底排污问题比较好解决,而且原来池与池之间联合布置，池子之间的联接管道很少。平面布置图见上图。
冷焦水降温最早采用普通带填料的逆流式机械通风钢筋混凝土冷却塔，与处理一般循环水的塔一样，塔里的结构也是风机、收水器、喷头、填料，出现的问题是冷却塔运转一段时间后,填料被冷焦水中的粉焦堵得满满的，没有过水的能力，冷却塔无法继续使用。近些年采用的塔是空的冷却塔，把塔体里的填料全部拿掉，塔放在水池的盖板上，但冷却塔在冷却水的同时，也变成了一个污染源，又黑又脏的冷焦水在风的吹动下，从冷却塔的进风口漂到空气中，这些水漂到哪里，那就变成黑色的，装置里凡是能落到这种水的地方都是黑的，这也是造成装置污染的一个主要原因。
上述传统流程平面布置池子比较多，占地面积比较大，对环境的污染较严重，尤其对高含硫原油的重油炼出的焦炭，经冷焦后的水采用凉水塔冷却，使冷焦水中含硫组分挥发到大气中造成空气的严重污染。
2、 半敞开式流程：
半敞开式流程主要是将隔油池改为隔油罐，污油池改为污油罐，由敞开水罐，
冷焦水中污油主要来源于焦炭塔中的油气。焦炭塔中油气剩余量越大，冷焦水中污油含量也越多。有效去除冷焦水中的污油,是由地下式或半地下式隔油池改为地上式隔油罐的几大难点之一。隔油的工作原理是：用沉淀方法去除污水中的漂浮油品。含油污水中的油品比重一般小于水，容易从水中分离而漂浮到水面上；污水中的固体杂质，当比重大于水比重时，容易从水中分离沉淀于水底。隔油不但能除油而且也可去除水中的固体杂质。
油珠的上浮速度：
u=18μg(ρy?ρe)d2
由上式看出，油颗粒的上升速度决定于油的比重、粒度大小、水温、污水中油及悬浮物的含量等。
油比重对直径小的油颗粒上升速度无显著影响，随着油颗粒直径增大，其影响也显著增加。
一般污水在隔油池的停留时间1.5~2.5小时，就可以获得良好的脱油效果。如果时间再增长，还可以提高脱油率。
含油污水的脱油效率还与原水含油量有关，原水含油量越高，脱油效率越高，但相应出水中含油量也增加。
由隔油池改成隔油罐，在水平流速和池深方面条件不能满足，这方面的缺陷可由增加停留时间来弥补。
冷焦水的冷却也是一个难点。冷焦水内含有粉焦，水中的粉焦粒径有大有小，大颗粒的好去除，小粒径的粉焦难去除，但在流速合适时或者遇到障碍物，这些小粒径的粉焦就会沉淀，堵塞管道或冷却塔里的相关部位，因此选择冷却塔时要考虑不容易堵塞、对外部环境污染小的塔型，喷雾推进通风冷却塔就是改进型冷却塔。
喷雾推进通风冷却塔由塔体、风筒、淋水板及具有喷雾和抽风双重效果的喷雾推进雾化装置组成。其中喷雾推进雾化装置是本塔的核心部件，它包括旋转水室、旋流雾化喷头、风叶等，本塔以循环水中的压力为动力源，循环水以雾状从喷头喷出的同时，带动叶片旋转，使热水雾流与冷风得到充分的热交换，达到循环水降温的目的。这种塔的优点是：合理的塔体结构有效地
降低了水的外溅，最大限度的减少了漂水量。射流雾化喷头，喷嘴直径大，喷嘴水流速度快，塔内无大量填料，不易堵塞，不易结垢。塔体结构简单，维护方便，运行成本低，只要循环水系统水泵工作，塔就可以处于工作状态。缺点是对高硫重油产出的焦炭，冷焦水中的臭味对周围环境有影响。
3、 全密闭式流程：
随着敞开式、半敞开式流程的改进，尤其是对高含硫原油的重油炼出的焦炭，经冷焦后的水采用凉水塔冷却，使冷焦水中含硫组分挥发到大气中造成空气的严重污染。因此，为能达到冷切焦水系统装置化、密闭化，减少对环境的污染，采用全密闭式流程体现了装置化、环保型。近几年来在设计中广泛采用。
全密闭式流程说明如下：
a)冷焦水系统
焦炭塔运行至冷焦时，开启冷焦冷水泵，将冷焦水从冷焦水储罐送入焦炭塔进行冷焦，冷焦溢流水排入溢流储水罐,放空水排入放空储水罐，储水罐上部设周边环形集油槽,污油浮至水面，溢流排入集油槽，通过管道进入污油罐，粉焦沉至罐底。污油罐中的污油沉降至含水率合格后，通过污油泵送往全厂污油罐。冷焦溢流储水罐及放空储水罐出水经冷焦热水泵加压经离心分离器后送至旋流分离器进一步除油，再经空冷器冷却降温，空冷器出水送至冷焦水储水罐储存再用。冷焦水内粉焦沉降至罐底，罐底定期排污，自流排至粉焦池。粉焦池内粉焦，由粉焦泵送往储焦池。
b)切焦水系统
高压水泵从切焦水储水罐吸水,供给焦炭塔进行水力除焦, 焦炭和切焦水从焦炭塔一起排入贮焦池，切焦水进入一次沉淀池，大颗粒粉焦沉淀下来，出水再进入二次沉淀池。沉淀池内设三道格网，拦截粉焦。沉淀池出水经切焦水提升泵加压送至离心分离器进一步去除粉焦后，送入切焦水储水罐储存，供下一次高压水泵切焦用,同时微细粉焦将在储罐内继续沉淀,切焦水储罐沉淀的微小粉焦,可以定期清扫,排入粉焦池。
目前推荐流程采用密闭化处理冷切焦水，减少环境污染，并可将机泵、
离心分离器、旋流分离器、空气冷却器布置在同一框架处，减少占地面积，布置紧凑并使冷切焦水系统装置化。
冷切焦水全密闭处理系统流程图见下图。
冷切焦水处理流程的改进和优化，可使水处理过程密闭化、装置化，
提高处理效果，减少新鲜水用量，从根本上解决环境污染所带来的一系列问题，使水力除焦用水得到更进一步的提高。
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延迟焦化技术是如何炼成的？
延迟焦化是炼厂加工劣质重油不可或缺的手段之一，有深度加工来自厂内其他装置的尾料、改善炼厂柴汽比、为乙烯工业及重整装置提供原料等重要作用。在我国，延迟焦化的作用也非常重要，被喻为炼油业的“五朵金花”之一。
但是在延迟焦化技术的发展过程中，也曾经因为环境污染等问题引起人们的颇多争议。
首先是冷焦水和切焦水的污染问题。在延迟焦化装置除焦过程中，会产生大量含有硫化物、重油、焦粉和水等的冷焦水和切焦水。一些企业冷焦水处理采用露天逐级沉降，对装置区的大气污染仍较重，气味较大；一些企业冷焦水和切焦水未能实现循环使用，给全厂的污水处理系统造成很大压力。
随着“自循环”等新型工艺的发展，冷焦水、切焦水污染的问题得到了解决。冷焦水和切焦水水质不同，长期实践证明，把两股水进行分流、分别处理的效果更好。处理后废水不外排，形成各自的自循环系统。与此同时，水力除焦技术也在不断发展。水力除焦一般以水力马达驱动，可有效减少噪音和保证钻杆的平稳性。水力除焦器钻孔和切焦状态可在焦炭塔内自动切换。自动顶盖机和底盖机的应用，可缩短除焦周期，提高除焦作业的安全性。部分焦化装置采用密闭除焦，减少了污染。使用旋流分离器用于延迟焦化的水处理系统，脱除水中的固体和焦粉，可以减少切焦水泵、阀门及管线的磨损。
其次是恶臭气体和粉尘的问题。改良后的工艺着眼于“封闭回收”。焦炭塔吹汽放空气体的处理主要采用塔式油吸收接触冷却技术，即焦炭塔吹汽放空气体密闭进入放空冷却塔，引入蜡油降温后进行分离处理，分离为不凝气、污水和污油后，分别密闭回收或排放。放空冷却塔放空气体的治理历经多次改进，终成目前的全密闭放空系统。采用封闭式吹汽放空排放技术不仅可以减少吹汽放空油气和蒸汽对环境的污染，而且可以回收大量污油，提高装置的经济效益。
冷焦水隔油罐出口的恶臭治理的办法有两种：一种是在罐顶增设两台吸附罐，罐内填充吸附剂。吸附剂可根据放空气体所含恶臭物质来选取，两台吸附罐交替使用。另一种方法是将冷焦热水罐罐顶气体引入水封罐，用水或稀碱溶液吸收气体中的易溶于水或稀碱液的硫化氢或硫醇等恶臭气体，通过水封罐净化后的气体排入大气，这样可降低恶臭气体对周围环境的污染。
然后是副产的尾渣问题。在原油的生产加工中，最后剩余的油渣经焦化技术对其进一步减压渣油、二次加工尾油等重质油高温深度加工处理后留下的残渣就是石油焦，其含碳量在80％以上。
高硫焦做气化原料时，硫分会转变为硫化氢，在后续脱硫工段又会转换为单质硫，不会排放到大气中。同时，还可以把高硫焦的硫直接提取，得到低硫焦和硫黄，以弥补中国缺硫的状况。
石油焦中硫的含量决定了石油焦的最终用途，由于大多数的石油焦都是高硫石油焦，所以在石油焦的利用上，通过燃烧回收热量依然是主导方向。目前，国内高硫石油焦利用主要掺煤在循环流化床锅炉及煤粉锅炉进行燃烧，而炼厂内产出的石油焦直接进热电锅炉进行一体化处理为比较合理的利用途径。
当前，循环流化床锅炉（CFB）和焦气化—热电联合循环工艺（IGCC）发展较快。大型循环流化床锅炉技术日趋成熟，规模不断提升，同时国产化程度不断提高，使投资不断下降，由于循环流化床技术在环保性、可靠性以及经济性等方面表现良好，为高硫石油焦的利用奠定了基础。国内如镇海炼化、上海石化、齐鲁石化、青岛炼化等都采用了CFB运行方案，并取得较好效果。IGCC也已经在中国石化福建一体化项目中引进并投入商业运行，但由于投资大、运行周期与炼厂汽电平衡匹配等问题，目前该技术还未普遍化。
最后是污油问题。延迟焦化装置排出的污油较多，占加工量的1．5％～2．5％，其中绝大部分为焦炭塔凝析油放空污油。欧阳振宇告诉记者，在原料罐、焦化塔设置多处回炼口，对装置产生的轻、重污油进行回炼，可减少装置塔底污油量。而且延迟焦化装置可处理其他装置产生的轻重污油及污水处理场产生的污泥，减少炼油厂危险废物的处理量。实现放空污油回炼后，柴油收率比回炼前增加0．8％。
随着这些问题的逐一解决，延迟焦化工艺被历练成为渣油深加工的主要工艺之一。我国中国石化茂名、长岭、金陵、扬子、上海等炼油厂都采用RHT＋DC的总流程配置方案说明，尽管RHT装置可提高液体产品收率和硫的回收率，但其技术仍有局限性。不过，对于炼厂而言，延迟焦化装置仍是不可或缺的重油加工装置，是保证炼油厂在加工原油方面具有适当灵活性的必要手段。
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