独山子石化 | 炼油厂单塔汽提装置含氨废气治理技术的研究

石油石化工程与装备2018-09-18 13:36:10

值得关注!!

作者 | 谢军  焦忠红  雷雨

单位 | 中国石油独山子石化公司  新疆独山子 833699 

作者简介:谢军(1985—),男,工程师,湖南省岳阳市人,2009年毕业于南京工业大学化学工程与工艺专业,目前主要从事石油化工行业炼油废水、废气的处理和研究工作。


摘要:以独山子石化公司炼油厂单塔汽提装置氨水罐为研究对象,分析了氨水罐在运行过程中含氨废气产生的原因,并结合国内外含氨废气治理技术,以及装置实际运行情况,利用污水处理厂的大体量环境,将氨水罐内气相引入污水处理生物除臭系统进行处理,实现了治理含氨废气的目的,取得很好的环保效益和社会效益,具有较好的推广价值。

关键词:炼油厂;单塔汽提;氨水罐;含氨废气


随着我国工业化、城镇化的深入推进,能源资源消耗量持续增加,导致大气污染防治压力继续扩大。PM2.5成因表明,一次和二次污染源几乎覆盖了炼化行业的全部主要大气污染源,主要污染物包括SO2、烟粉尘、NOX、NH3和VOCS。PM2.5污染防控要求企业采取多污染物协同防控措施,促使企业全面提升大气污染防治水平,特别是对行业特征污染物无组织排放的控制。再连同污染物排放达标升级、污染物减排约束性要求、相关规划计划要求,将对石油石化行业产生全面而深远的影响。含氨废气不仅是一项重要的恶臭污染物,还是大气细微颗粒物的重要前体物,已经受到社会各企业的高度关注。中国石油独山子石化公司炼油厂高度重视对厂区恶臭源的治理,不断投入环保设施来降低各类污染物排放量,从而有效改善周边大气环境质量。


1氨水罐概况及含氨废气产生原因分析


1.1 氨水罐概况


独山子石化公司炼油厂50万吨/年酸性水汽提装置主要承担炼油老区各装置排放酸性水的集中处理,采用单塔加压侧线抽出工艺,分为预处理单元、汽提单元、氨精制单元,主要产品为液氨,输送至I催化脱硫脱硝装置或外售。氨水罐是氨精制单元的重要设备,设计为100m3常压拱顶罐,储罐尺寸Φ5260×5876mm。


 氨水罐主要作为装置氨精制切液和液氨除油收储罐,收储介质含有高浓度硫铵盐溶液、油和液氨。氨水罐正常操作介质为氨水和酸性水,罐顶气相挥发组分主要为氨气和硫化氢,经过水封后高点排入大气。在实际运行过程中易出现氨气和硫化氢气体溢出,污染大气环境的现象。该罐目前是装置正常运行状况下的主要恶臭源之一。


图-1 氨水罐工艺流程


1.2 氨水罐含氨废气产生原因分析


从图1可知,氨水罐产生含氨废气的来源主要有三个方面:①预处理单元的除油器系统利用酸性水进行反冲洗操作,导致酸性水进入氨水罐,而酸性水中氨氮浓度近三年平均在7756.41~10262.1mg/L(表1);②氨精制单元进行的结晶切液、吸附切液、氨气压缩机除油、分油包除油、液氨储罐除油切杂操作,以及收集异常状态下氨系统安全阀起跳排放的氨介质,导致大量含氨介质进入氨水罐;③在成品液氨外售充装的过程中产生的氨气泄放至氨水罐内。综合上述原因可以看出,氨水罐内氨水极易饱和,从而导致大量含氨废气溢出,污染周边大气环境。严重时溢出含氨废气NH3浓度高达50mg/m3,威胁员工生命安全。

表1 除油器出口酸性水氨氮浓度

2含氨废气治理方法及实施


2.1 国内外含氨废气治理方法


当前,对含氨恶臭气体进行治理的方法主要有吸附法、燃烧法、生物处理法以及氧化法等多种方法。吸附法可以吸附含氨尾气中氨和硫化氢,同时可以再生利用,是一种有效的处理方法。其中氯化钙复合吸附剂吸附法处理含氨尾气具有吸附量高、选择性好、稳定性好以及容易脱附等优点[1]。


抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发了“低温馏分油吸收-碱液吸收”工艺,处理酸性水罐顶恶臭气相,实现污染物的减排和治理。该方法主要利用催化裂化分馏塔或常压塔的粗柴油,经过降温后送入吸收塔,与酸性水罐区的排放气进行逆流接触,吸收油气、NH3和H2S。


吸收塔顶气进入二级碱液吸收,进一步去除H2S。该工艺NH3回收率可达60%~90%,H2S和有机硫化物回收率接近100%,总烃回收率可达95%,苯系物回收率90%~99%[2]。


洛阳分公司炼油污水处理装置恶臭气相主要为高浓度油气,含有少量的H2S、CH4和NH3等。该公司采用了抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发的“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧”技术。废气先经过碱洗,脱除H2S和NH3;再进入装有活性炭的吸附罐进行均化,最后进入催化燃烧单元进行处理。此催化燃烧工艺对H2S的去除率达100%,总烃的去除率达85%以上[3]。


生物法主要分为生物滤池法和生物滴率法,处理机理为恶臭气体与生物表面水膜接触并溶于水中;液相中的恶臭物质作为营养物质被微生物吸收;经过新陈代谢,恶臭物质被分解、利用和转化。生物法可以处理成分复杂的恶臭气体,总去除效率在90%左右,不产生二次污染,运行成本低[4-5]。


2.2 含氨废气治理方法的选择


炼油厂第三联合车间工业水30000Nm3/h生物除臭设施建于2011年,采用洗涤-生物滤床过滤联合除臭工艺技术,主要用于处理来自水处理装置2000m3隔油池、2500m3均质池、5000m3均质池污水中无序排放的恶臭气体。装置建设投用至今,除臭出口废气中的主要指标硫化氢、氨气、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、臭气浓度均满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)和《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的要求,运行效果较好。


30000Nm3/h生物除臭设施实际运行平均处理量为20000Nm3/h,存在较大的处理余量。结合装置实际运行情况、可行性和经济性,确定利用污水厂的大环境,将氨水罐含氨废气引入污水厂臭气集气系统,稀释后进入30000Nm3/h生物除臭设施处理(图2)。

图-2  含氨废气治理方法


2.3 含氨废气治理方法的实施


根据装置实际运行情况,进行了如下改进措施:

①更换预处理除油器系统滤芯,以提高除油效果,降低除油器系统反冲洗频次;

②、将两级结晶罐原有石棉保温拆除,更换新保温,以提高装置关键参数结晶罐温度的控制效果;

③、在液氨进成品液氨罐之前,增加液氨提纯设施,以提高液氨质量,减少液氨罐除油切杂频次。

④、优化液氨充装操作,将充装时产生的氨气由进入氨水罐改输送至氨蒸发器,依次进入氨气缓冲罐后,再进入氨气压缩机循环处理。

⑤、将氨水罐顶原有呼吸阀拆除,罐顶增加抽出管线至污水处理系统2000m3隔油池入口(图3),将罐内挥发溢出气相引至臭气集气系统,进入除臭设施进行处理。

⑥、考虑到氨水罐现有水封罐无正负压功能,在氨水罐罐顶增加超压、负压压力平衡设施,以满足超压负压条件下氨水罐安全运行要求。

⑦、氨水罐内增加混合分布器、新水喷淋设施,消减氨介质排放过程中罐体震动和溶解虹吸防冻问题,消除运行安全隐患。

图-3 氨水罐改造后工艺流程



3含氨废气治理效果分析


经过改造,主要取得了如下方面的效果:①、除油器系统更换滤芯后,除油器反冲洗频次由每两天一次降低为每周五一次,有效降低了氨水罐内的氨氮和硫化物浓度;增加液氨提纯设施后,成品液氨油含量降低,提高了液氨质量,减少了液氨储罐向氨水罐切液除杂的频次;更换新保温后,两级结晶罐切液至氨水罐频次下降;充装时产生的氨气由进入氨水罐改输送至氨蒸发器,再进入氨气压缩机循环处理,进一步降低了氨水罐氨负荷。这一系列的工艺优化,大大减少了氨水罐内含氨废气的浓度,为后续生物处理提供了保障。

表2 氨浓度监测数据

②、将氨水罐内气相引入污水处理厂除臭系统进行处理后,从实际运行情况来看(表2),氨水罐周围环境质量实现大幅提升,为员工的生命安全提供了保障,产生的环保效益和社会效益显著。


4结语


随着现代企业产能的不断扩大,生产加工工艺越来越精细化和复杂化,必然导致污染物总量持续增加,而国家环保法规的要求越来越严格,要彻底根治含氨废气对大气环境质量的影响,还需要采用新方法、新技术从源头上进行治理,实现全过程减排。

 

 

参考文献

[1] 李涛,罗兴,王丹等.含氨尾气的氨吸附研究 [J]. 应用化工 ,2013,42(09) :1553-1555

[2] 方向晨,刘忠生,郭兵兵等.炼厂酸性水罐区气体减排和治理新技术[J]. 炼油技术与工程,2012,42(3) :58-62

[3] 刘永斌,程俊梅,程彬彬.催化燃烧技术在炼油污水处理厂恶臭治理中的应用 [J]. 炼油技术与工程,2011,41(11):54-57

[4] 潘勇延,韩忠明.新型生物滴滤法在污水处理厂恶臭气体治理中的应用 [J]. 环境保护与治理,2015,15(09):32-36

[5] 方向晨,刘忠生,王学海.炼油企业恶臭气体治理技术 [J]. 石油化工安全环保技术,2008,24(05):48-50


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