浅谈延迟焦化装置处理含油污泥的技术应用

浅谈延迟焦化装置处理含油污泥的技术应用

徐德新

新疆星美石油管道有限公司新疆轮胎县841600

摘要：乌石化、洛阳石化等公司采用延迟焦化装置处理含油污泥技术成熟，并取得了良好的经济、环保效益。本文介绍了延迟焦化装置处理含油污泥的技术方案，并重点介绍在小给水阶段通过给水线向焦炭塔底部注入含油污泥进行掺炼的技术方案，该方案成功利用焦炭高温余热作为载体，有效处理了含油污泥，实现了封闭环境下含油污泥的无害化与资源化处理，且石油焦产品质量仍然满足3B级产品标准要求，适宜推广。

关键词：延迟焦化装置；含油污泥；掺炼；焦炭高温余热

含油污泥是炼油污水处理装置吕的池底泥、浮渣、活性污泥、油气车间三相分离后产生的油泥的总称，俗称为三泥。三泥中含有大量的苯系物、蒽、芘、酚类等有害物质，臭性、毒性强烈，处理不当，容易污染地下水、土壤与大气，由于其性质特殊，脱水、处理难度与成本较高，是炼油企业需要解决的环保难题。三泥处理的主要方法有：掺烧或焚烧法、溶济萃取法、生物处理法、固液分离法、热洗涤法、仿佛法及综合利用等。20世纪70年代开始，出现了将含油江南水乡重新送入焦化装置中处理的技术，焦化过程中会释放大量废弃热量或者过热余热，能够使含油污泥中有机组分在高温热下裂解，并生成焦化气液产物，石油焦会捕获固体物质并使其在石油焦上沉积，该技术原理从根本上解决了含油污泥处理难题。该技术在我国也有了广泛的应用与改进。

一、延迟焦化装置处理含油污泥的技术原理

该处理过程实质上是重质油深度热处理过程，是烃类物质热转化反应过程，重质油经高温热裂解与热缩合后，最终会生成焦化气液产物与焦炭。泵升压后，含油污泥会与冷焦水一起被注入到焦炭塔中，塔底350℃以上高温焦床会使含油污泥骤热汽化，使浮渣中90%左右的水与轻质烃直接气化并形成气流。浮渣中300℃以上重质烃与灰分会被气流携带沿着焦床中的油气孔道快速上升，到达塔顶时体积会膨胀，流速下降，固体灰分与难以汽化的重质烃就会沉降下来，并进入到焦炭塔基部泡沫焦层中，该焦层温度高达400℃，重质烃会与泡沫层中包含的自由相成分进一步发生焦化反应，逐渐缩小体积，最终变成焦炭。该反应过程见下图：

图1延迟焦化装置处理含油污泥技术流程

二、国内含油污泥掺炼方案

1、焦炭塔顶部掺炼

从焦炭塔顶部将含油污泥注入，作为焦炭塔急冷油中的一部分，共同参与到焦化反应中。油气会一起进入到分馏塔中完成分离，其他杂质污泥则会均匀进入到焦炭塔中，并在焦炭塔中均匀分布，在一定程度上影响焦炭灰分。油气线速较高时，含油污泥中的各种机械杂质也会进入到分馏塔中，并阻塞塔盘，进而影响塔内操作，使大油气线加速结焦。含油污泥进入分馏塔，对产品质量影响较大，重质油组分与固体物质会在分馏塔底积聚，和焦化原料混合，一起进入到加热炉中，辐射进料中包含的固体杂质能够增强加热炉炉管结焦程度，含油污泥中的大量水，也会注入到焦炭塔顶，并大量汽化，引发焦炭塔顶温度的剧烈波动，进而使焦炭塔油气法兰污泥，导致安全事故。

2、焦炭塔底部掺炼

含油污泥进入到焦炭塔底部，塔内余热使其汽化分离。可通过两种方式回炼，第一，焦炭塔吹汽时，从吹汽线将含油污泥小到焦炭塔中；第二，焦炭塔小给水阶段，从给水线中将含油污泥注入到焦炭塔中。两种方式都是以焦炭塔中固有的400℃焦炭为反应介质，利用其余热，蒸出含油污泥中水分与油分，降解部分重质油，使油气直接进入到放空系统中进行回收，含油污泥中大部分重质油成分与固体杂质则会继续积聚在焦炭塔中，在除焦反应时，和焦炭共同进入到焦池中。含油污泥基本不会参与到焦池的焦化反应中，因此，会在一定程度上影响焦炭质量指标的挥发分与灰分，因此，对含油污泥的回炼量需要有一定限制。由于该方案是在吹气或小给水阶段将含油污泥注入到焦炭塔中，因此不会影响分馏塔操作，操作更简单，也容易控制。

3、小给水阶段注入焦炭塔底部的安全方案

在吹气阶段向焦炭塔注入含油污泥，会使其水温过低，造成水击问题，引发焦炭塔与管线的剧烈震动，容易炸焦，甚至会使焦床崩塌，对后续冷焦与除焦操作产生影响。因此，要确保装置平稳且不影响其正常生产，可在大吹气后小给水阶段注入焦炭塔底部进行掺炼。同时还能够辅助小给水加速高温焦炭的冷却。高温焦炭的余热，则能够使轻油组分加热汽化为油气，从焦炭塔顶部逸出后进入接触冷却系统中，固体杂质会被焦炭层表面吸附，一起进入到焦池中变成焦炭产品，在密闭环保环境下实现了含油污泥的处理。为提高处理的完全性与安全性，减少对于焦炭质量的不良影响，可在掺炼前，缩短焦炭塔的吹汽时间约0.5h，尽可能增加掺炼时的焦炭温度。在注入含油污泥时，要注意控制掺炼量，量过大容易使焦炭层温度降低过快，缩短其中的重质油反应时间，对重质油裂解不利；含油污泥组分、颗粒度与黏温性质有较大差异，容易影响油泥泵运行工况，造成掺炼过程中的含油污泥注入断量，泡沫层软焦会出现回落并阻塞通道，因此，需要将掺炼量控制好，使含油污泥的回炼量控制在30t/h以内，同时需要注入适量冷焦水。在冷焦期间需要适当增加给水时间，慢慢增加冷焦水量，含油污泥注入停止后，重新加大给水量即可。为确保处理效果，焦炭温度下降到320℃以下时，及时停止注入含油污泥。乌鲁木齐石化与洛阳石化等公司采用该方案后，掺炼过程中，延迟焦化装置能够平衡生产，且不会对石油焦产品质量有较大影响，其质量指标仍为3B级标准。每个生焦周期根据延迟焦化装置负荷量，可掺炼含油污泥达10t以上，每年可处理千吨以上含油污泥，具有很强的环保效益，节约了大量水资源，也使后续产品有了更高的利用价值，经济效益得以增加。乌硬化每年三泥掺炼可产生450万以上的经济效益。

三、延迟焦化装置掺炼含油污泥技术的注意事项

1、严格控制掺炼温度

含油污泥掺炼的主要载体是焦炭塔余热，促使其中的各种烃类物质汽化、裂解，并参与到焦化反应中，因此，掺炼温度的选择与控制至关重要。大吹汽阶段结束后，通过给水线注入含油污泥，注入1h后，及时控制注入量，避免焦炭塔超压，当塔顶温度降低到270℃或焦炭温度下降到320℃时，要及时停止掺炼。

2、严格控制含油污泥掺炼量与掺炼速度

掺炼速度需分析含油污泥性质、塔顶温度降低速度、焦炭塔压力，合理选择掺炼速度，不宜过速或过缓，要注意掺炼过程对于石油焦产品的质量与焦炭塔正常操作的影响，不断调整掺炼量与掺炼速度。在不影响石油焦产品质量的前提下，将掺炼量控制在合理范围内。若装置长时间在较低负荷状态时，可以适当延长生焦周期，减少焦炭挥发分，降低掺炼过程对于石油焦质量影响。在生产过程中，要实时监控含油污泥性状，加强化验分析频次与精准度，不断摸索、积累经验用于实际生产；对掺炼过程采取精细化管理，确保焦炭塔平稳、正常操作；利用专业优化模拟软件模拟含油污泥掺炼全流程，不断寻找最佳掺炼方案。

3、加强设备优化与检修

含油污泥装车前或管道输送前，加强第一级过滤，降低含油污泥杂质在原料罐中的含量，确保含油污泥原料罐与输送泵能够正常运行；及时更新或升级设备，运用高精度的流量计量设备与自动控制仪表，确保掺炼过程处于安全、完全可控状态下；输送泵选择螺杆泵或者渣浆泵，并设置双泵，做好备件储备与维修；对输送泵与仪表加强维护保养；生焦后期可将加热炉出口温度适当提高1-3℃，降低焦炭塔顶部焦炭挥发分，以减少掺炼过程对石油焦质量的影响。

结语

延迟焦化装置处理含油污泥有显著的环保效果与经济效益，利用焦炭高温余热对含油污泥进行处理，能够保证掺炼过程无害化、安全化、减量化，能够有效回收含油污泥中的有效烃类物质，降低污染物排放量，节约水资源，同时合理控制掺炼速度、掺炼量与掺炼温度，不会对石油焦产品质量产生较大影响，产品仍然能够满足3B级产品标准。

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