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浮渣

浮渣是指浮在表面的渣。浮渣的处理是完善气浮清净系统的重要环节。要充分回收浮渣中的蔗糖,还要防止浮渣中的杂质复溶。如果处理不当,就会降低总的效果,甚至产生副作用。

该石化企业所产浮渣大部分利用焦炭塔的剩余热量,采用部分代替冷却高温焦炭的冷焦水的方法来消化浮渣。这种处理方式操作简单,容易控制,处理过程中浮渣替代(或部分替代)延迟焦炭塔冷焦过程的冷却水(通称小给水使用,不影响分馏塔操作,同时对焦炭的质量几乎没有影响。

浮渣进入焦炭塔后,轻油组分蒸发进入空冷,冷却后进入放空塔,放空塔顶油气经水冷后直接进入火炬系统。火炬压缩机入口过滤器发现大量黑色残渣堵塞,压缩机出口间断出现黑色黏稠物质,特别是下半年尤为严重,造成压缩机停机19 次,严重影响了压缩机的正常运行。化验数据显示,焦化放空塔和火炬压缩机的堵塞物质残炭值均为32-,碳氢比例含量也接近,是相同物质的不同形态。

火炬气系统累计清渣近百吨,压缩机设备、部件粘附大量黑色黏稠物质。该石化企业火炬系统分为南北火炬,焦化放空气进入了北火炬,形成了黑色黏稠物质,而南火炬却完好无损,说明焦化浮渣回炼是火炬压缩机产生黑色黏稠物质的直接原因 [1]

根据焦化装置出现的空冷堵塞、火炬压缩机故障,调研了约15个省市其他炼化公司的47套焦化装置,这些装置的主要处理方式为焦化回炼、焦化回炼+循环流化床(CFB)锅炉焚烧、萃取脱水以及离心机脱水等,且运行状况尚可,也有部分装置出现了空冷堵塞的现象。按企业划分,又可以分为浮渣全消化企业、部分浮渣需要外委的企业,以及应用新型浮渣处理技术的企业。分述如下:

1.焦化回炼全消化企业。此类企业通过将浮渣送入焦化装置进行升温脱水、回收油品的方式,可以很好地解决浮渣的后路问题, 环境污染小,且可充分利用剩余热量,是一举两得的处理方式。但由于浮渣含水较多, 增加了焦化装置的工作强度。通过这种方式进行浮渣全处理的企业一般具有较大的焦化处理能力或多个焦炭塔进行连续处理,大直径的塔可容纳高含水浮渣的膨胀汽化。这类企业主要有金陵石化、扬子石化、镇海石化等,进塔方式有焦炭塔底和放空塔回流两种。

2.焦化回炼+CFB锅炉焚烧全消化企业。由于炼厂浮渣产量较大, 除了焦化装置处理能力大、焦炭塔多的炼厂外,单靠焦化回炼毕竟不能全部消化浮渣, 因此部分企业选用将浮渣直接输入CFB锅炉喷嘴进行焚烧的方式。这种方式流程简单、操作方便、运行稳定,是进行浮渣处理的补充选择之一。只有荆门石化采用这种方式进行浮渣全消化处理,效果较好。

1.焦化+干化方式外委企业。大多数企业的焦化装置只能掺炼部分浮渣,又未设置循环流化床(CFB)锅炉,只能通过脱水以后进行外委处理。外委处理主要为焚烧方式,不仅需要庞大的设备投资,且要消耗大量的燃料油。数据显示,焚烧1kg浮渣需要消耗9kg燃料油,成本较高;且每吨干化后的浮渣要收取3000 元的处理费用,对炼油企业来说,又是一笔不小的成本开支。

2.脱水后直接外委企业。最早从事浮渣回炼进焦化装置的企业,如福建炼化,由于冷焦水系统出现了一些问题,为防止浮渣回炼对焦化装置的运行造成影响, 将浮渣改为直接进入炭黑装置焚烧。而那些没有投用浮渣进焦化装置回炼、又不能进行焚烧的企业, 就只能采用脱水后直接外委的方式。这种方式脱水效果很好,但投资成本很高,运行成本也较高 [2]

1.浮渣进焦化塔顶。广州石化的浮渣从焦炭塔顶注入,起到代替急冷油的作用,注入量为0.7t/h,每日处理浮渣20t,预热及换塔调整期间停止注入,运行一段时间后,分馏系统及整体未出现堵塞、结垢等异常现象。

2.浮渣进放空塔作回流。扬子石化的浮渣进入放空塔作回流,运行效果尚可,基本可以处理全厂的浮渣。

3.萃取脱水。该技术可脱除95-的水分,但萃取工艺较为复杂,要用到航煤、蒸汽等产品。该技术主要采用中国石化抚顺石油化工研究院的技术,国内共有广州石化、安庆石化、洛阳石化三套工业化装置, 但仅安庆石化的萃取脱水装置尚在运行,能对全厂90-的浮渣进行消化。

4.大连某公司开发的生物药剂浮渣减量化技术采用生物药剂, 在高温下可将水分脱除70-,然后送至CFB 锅炉焚烧。

5.细胞壁破裂污泥处理技术。通过使用高温蒸汽,在短短30s内将浮渣中水分细胞壁破裂,水分脱除率可达90-,是新型的浮渣处理技术 [2]

1.空冷堵塞后清焦不彻底。焦化装置空冷堵塞后,对空冷及其管线进行了清理,由于拆卸困难,又不能影响正常生产,清理工作非常缓慢,清理效果也不理想,残存的堵塞物质继续对空冷造成影响。停止浮渣回炼后,焦化装置仍然出现了空冷堵塞及焦炭塔预热管线不畅通的现象(预热管线同时作为浮渣进料管线)。

2.焦化回炼量大幅度增加。焦化装置开始掺炼自身沉降罐浮渣,并将进料量从原来的117t 提高到246t,大量的浮渣夹带药剂进入焦炭塔,并带入火炬压缩机内,造成焦化-火炬系统发生串联的堵塞现象。

3.焦化装置沉降罐气浮装置药剂加入量过大。有文献研究显示,常用的防渗堵漏高分子灌浆材料为甲基丙烯酸缩水甘油酯化学改性聚丙烯酸胺, 在其侧基上引入可聚合的双键,在只需要加入水溶性引发体系而无需加入交联剂的条件下,即可形成不溶且富有弹性的水凝胶。

而浮渣的产生过程中要加入絮凝药剂PAM(聚丙烯酰胺), 药剂配方的比例过大有可能生成水凝胶类物质,与油泥等其他杂质混合形成堵塞。以前回炼的浮渣为污水处理场浮渣,药剂添加量一直未做大的变动。为保证焦化装置放空污油沉降罐的油品顺利进装置回炼, 新上一套气浮装置,利用PAM 药剂产生的浮渣作为第二股浮渣送入焦炭塔回炼(每周一次)。由于药剂配方比例太大,造成焦化装置空冷出现堵塞现象。

1.浮选药剂,降低浮渣产量。从各企业的浮渣处理情况来看, 全消化污水浮渣的企业有金陵石化、青岛大炼油,浮渣减量效果明显的有九江石化,它们的共同特点是都采用了江苏振邦生产的ZBH-203复配浮选剂, 这种药剂可以将浮渣产量减少一半,从而大大降低浮渣处理难度。将每日浮渣量由原来的60t降到20t,降低了对焦化装置的影响,同时提高了脱水效果。

2.降低焦化回炼量,保持平稳进料。鉴于焦化装置浮渣进料量过大,将进料量限定为20t/h,从而保证浮渣进料的平稳运行。由于改用药剂后浮渣量大幅降低,焦化装置回炼量基本能消化污水浮渣的产量,有望实现焦化浮渣全消化。

3.加强对焦化空冷的维护和管理。浮渣回炼造成堵塞主要发生在空冷部位,因此加强了对空冷的维护与管理,要求班组每次停用以后立即进行吹扫,减少固体物质积存,保证空冷翅片管畅通 [3]

通过对国内部分炼厂污水处理浮选药剂、浮渣处理方式的调研,发现采用单配方药剂和新型复配浮选药剂的企业浮渣产量较少,回炼效果较好。利用焦化回炼处理浮渣是的主流趋势。

本石化企业出现的焦化空冷及火炬堵塞现象具有特殊性:一方面与焦化沉降罐浮选药剂用量有关,这是导致出现堵塞的主要原因;另一方面,以前焦化空冷运行情况一直良好, 并未出现堵塞现象,因而正常生产中没有用蒸汽吹扫过空冷管束,发生堵塞后制定了及时吹扫程序,增强了畅通性。因此,空冷堵塞问题的解决是多方面综合因素起作用的结果。

尽管通过更换药剂可以实现浮渣全消化,但若加工能力进一步扩大后, 浮渣量将相应增加,焦化装置是否能提高浮渣掺炼量仍然是个未知数,而CFB 锅炉虽然可以消耗部分库存,但国家规定固体废物焚烧的温度要高于1200℃,而CFB锅炉温度只有900℃,一旦标准开始执行,将无法进行焚烧。因此,怎样进一步提高浮渣脱水效果是下一步需要考虑的问题。

已经开发了高温浮渣细胞壁破裂处理技术,运行速度快,处理效果好,能脱除90-的水分,减量效果十分明显,且处理装置气味小、对环境污染小,值得进一步考察。而采用高效离心机,脱水效果也不错,投资费用较低。建议对浮渣脱水技术进一步调研分析,选择适合企业浮渣特点、投资低、效果好的浮渣处理技术,不断降低浮渣的处理负荷,减少三废处理成本,增加企业效益 [2]

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