丁辛醇装置污染源分析与治理

丁辛醇装置污染源分析与治理

张柏斌

中国石油四川石化有限责任公司 四川 成都 611930

摘要：随着市场经济的不断进步，化工工业经历非常罕见的高速发展，同时化工污染也逐渐影响到社会的进步及个人的健康问题，由此产生的污染问题引起人们越来越多的关注。本文主要对丁辛醇装置废气及废水的主要污染源进行分析，阐述四川石化丁辛醇装置相应环保设施与工艺处理方法。

关键词：丁辛醇废气；废水

1 前言

丁辛醇装置是从英国Davy公司引进的成套大型化工生产装置，采用低压羰基合成生产工艺，以丙烯和合成气为原料，生产正丁醇、异丁醇、辛醇。装置包括三个生产单元，羰基合成单元包括原料净化、羰基合成反应、丁醛分离与稳定、异构物分离、醛储存及催化剂制备。丁醇单元包括混合醛的加氢、精制和异构物分离，辛醇单元包括缩合、辛烯醛加氢、精制、真空系统和水气提系统，装置还包括蒸汽系统、储罐区和公用工程系统。

2 污染源分析与控制对策

2.1废气

2.1.1丁辛醇装置废气污染源

1）羰基反应系统废气排放量是600-800kg/h，其排放的废气主要由29V%丙烯、46V%丙烷、14V%氮气、3.6V%氢气组成；2）低压蒸发系统废气排放量是70-110kg/h，其排放的废气主要由19.8V%丙烷、8.2V%丙烯、68.4V%氮气、3.6V%氢气组成；3）汽提稳定系统废气排放量是200-400kg/h，其排放的废气主要由22.2V%丙烷、38.3V%丙烯、28.6V%CO、10.2V%氢气组成；4）丁醇/辛醇加氢系统废气排放量是小于1kg/h，其排放的废气主要由8V%甲烷、17V%氮气、73V%氢气组成；以上4种系统排放的废气都排放至燃料气管网。5）丁醛/丁醇罐区废气排放量是38kg/h，其排放的废气主要为天然气、氮气、少量丁醛及醇类挥发物，排放至低压火炬。6）丁醇精馏系统废气排放量是48kg/h，其排放的废气主要是氮气、丁醇及甲烷，排放至主火炬。7）辛醇精馏系统废气排放量是38kg/h，其排放的废气主要是氮气、辛醇、水，排放经真空系统及膜回收至大气。以上排放废气都是连续排放。

2.1.2丁辛醇装置废气分析及控制对策

（一）丁醛羰基反应、丁醇/辛醇加氢各系统驰放气

主要成分为丙烯、丙烷、氢气、氮气、CO，为了防止系统内惰性气体及丙烷的积累而进行连续排放。排放量较大、压力高，正常生产流量稳定时，首先经过气液分离，液相经地下管网排至废液罐，气相作为燃料气输送至电厂锅炉进行燃烧。在非正常工况时，此类尾气改排放至高压主火炬进行集中燃烧，确保装置各系统压力可控，同时也避免对电厂锅炉造成冲击。

近年来国家在提倡节能环保，低碳生产。驰放气作为装置的副产物，其中富含丙烯、丙烷，作为燃料气烧掉，会造成资源的浪费和效益的流失，很有必要加以回收利用，降本增效。目前，国内同类装置中，大庆石化采用“吸收-精馏-再精馏”的工艺线路，驰放气中丙烯、丙烷收率90%，丙烯纯度大于96%，丙烷纯度达到99%。除此以外，通过有机蒸汽膜分离技术等手段也在研究实验中。作为国内规模较大的丁辛醇生产装置，驰放气回收利用，是一个重要的改进提升空间。

（二）丁醛、丁醇、辛醇储罐排放气

罐区在日常收料、送料、气温变化等因素会造成罐压的变化，罐内气体为了维持压力会通过呼吸阀进行排气，排放的尾气通过低压火炬管网输送至低压火炬分离罐进行气液分离，不凝气与火炬燃料气一同进入地面火炬系统进行燃烧。为保证火炬气的正常燃烧，火炬系统设置了自动点火系统、火炬头温度监测、视频监控等，确保火炬气充分燃烧后排放。

（三）丁醛异构物、丁醇精馏系统排放气

由于异构物、丁醇精馏系统压力较低(30-55kPa.g)，排放量较小，经装置高压火炬罐进行气液分离后送往工厂高压主火炬进行集中燃烧。

（四）辛醇精馏系统排放气

辛醇精馏系统为真空系统，尾气主要为辛醇、水、少量轻组分。经真空系统抽提至油水分离器，液相有机物排放至水汽提塔或者辛醇精馏系统重新回收。为进一步处理尾气中的辛醇等污染物，装置增设一套膜法有机蒸汽(VOC)回收系统，该技术基本原理是利用了特殊的高分子膜对VOC的优先透过性的特点，让VOC/惰性气体的混合气在一定压差推动下，选择性透过膜，使VOC优先透过膜富集回收，而惰性气体（氮气、氧气等）则被截留排放，达到分离的目的。这个过程使得有机物得以进行一步脱除，确保尾气有机物的完全回收，排放清洁、达标。

2.2废水

2.2.1丁辛醇装置废水污染源

丁辛醇装置废水污染主要包括生产废水、生产废液及生活污水。具体有：1）水汽提塔的废水排放量为1-2 t/h，水质COD≤500mg/L，连续排放至生产废水地下罐；2）缩合废水的废水排放量为0.33 t/h，水质COD：80000 mg/L，连续送至污水处理厂处理；3）气相加氢转化器的废水排放量大约30t/周，水质中含有5.37mg/L总溶解固体、0.21mg/L硅、9mg/L悬浮物，PH值（25℃）：8.51，间歇排放至生产废水地下罐；4）装置清洁用水和生活用水的废水水质COD≤200mg/L，清洁用水的废水间歇排放至生产废水地下罐，生活用水的废水则间歇排放至化粪池；5）污染雨水间歇排放至污染雨水池，排放水质COD≤500mg/L。

2.2.2丁辛醇装置废水分析及控制对策

（一）水汽提塔排水

水汽提塔接收的污水主要包括精馏单元靴筒排放水、缩合系统闪蒸罐蒸汽凝液，含有少量溶解的醛、醇物质，在水汽提塔内加入蒸汽进行蒸煮分离，塔顶冷凝有机物加以收集回收，塔底凝液冷切后排放至生产废水罐。正常情况下水汽提系统运行良好，COD小于300mg/L，完全到达工厂要求的排放标准。但在废水贮槽有机物较多时，塔底排水也有超标的情况，处理的措施有：定期校验上游精馏系统各靴筒液位，确保液位控制准确；定期将贮槽内上层的有机物排放回收。

（二）缩合废水

在辛醇单元，正丁醛缩合反应产生水，为保证系统催化剂（NaOH）的浓度及系统液位的稳定，必须将多余的缩合废水通过辛烯醛层析器进行排放，这部分水水量虽然小，常排放量0.34t/h，但碱性高，COD=80000mg/L max、BOD=50000mg/L max，处理难度大。此废水通过含盐污水总管与工厂其他含盐废水混合后送至综合污水处理厂生化处理。

缩合废水处理是辛醇化工生产中的一个难题，目前，国内外丁辛醇缩合废水处理方法有水蒸汽汽提法、酸化-萃取法、空气催化氧化法、焚烧法、气浮法、吸附沉降法、减压蒸馏浓缩法等。

（三）其他污水

除了生产废水，其他的污水主要包括生活污水、含油污水、污染雨水等。丁辛醇装置区根据排水的特点设置有生活污水排水系统、含油污水排水系统、污染雨水排水系统、及洁净雨水排水系统。

生活污水经管网收集后，排入化粪池，根据液位情况，由泵加压间歇送至污水厂处理

含油污水系统主要收集水汽提塔废水、机泵底盘含油污水，通过重力经含油污水地下管网进入生产废水收集池（25m³）。经机泵提升后，送至污水厂集中处理。

污染雨水系统主要收集污染区域（包括装置区、罐区）围堰内的初期雨水、地表冲洗水、使用过的消防水。通过重力经污染雨水地下管网进入污染雨水收集池（315m³）。经机泵提升后，送至污水厂集中生化处理。系统设置有雨水、污水交替切换阀，根据雨水的污染情况，控制装置内雨水的收集排放方式。

除了完备的污水系统管网，装置在土建过程中做了多层防渗处理，并在装置区、罐区还设置有防渗系统，实时监测污染物防渗情况，定期对地下水进行检测，确保污染地下水水质安全。