专利名称：对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法及装置，具体是一种适用于石油炼制企业酸性水汽提工艺中对含硫化物、氨、挥发烃等的酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法及装置，以减少或杜绝酸性水原料罐无恶臭气体排出。
背景技术：
酸性水汽提工艺是对炼油化工行业原油一次和二次加工工艺(如常减压、催化裂化、加氢裂化、加氢精制、重整、延迟焦化、硫磺回收等)产生的酸性水进行处理的工艺。该工艺对保护环境和节能减排具有重要意义。目前酸性水汽提工艺主要流程有:单塔加压侧线抽出汽提、双塔加压汽提、单塔低压全抽出汽提等。无论何种流程，自上游各装置来的酸性水均首先进入酸性水闪蒸罐(酸性水脱气罐)进行气、油、水分离。脱除气、油后的酸性水则进入酸性水原料罐。由于酸性水原料罐的设置高度一般在15米以上，为了能将酸性水从酸性水脱气罐中自由流入酸性水原料罐中，酸性水脱气罐操作压力通常设置为0.15
0.25MPa，酸性水在脱气罐中的停留时间一般为10 20分钟。酸性水原料罐对酸性水起到均质和除油的重要作用，该罐需有足够的缓冲能力。经酸性水原料罐均质和除油的酸性水经酸性水原料泵升压再与净化水换热后，进入汽提塔将H2S和NH3等有害组分汽提出去(在双塔汽提流程中，脱硫化氢塔分离出H2S和CO2等酸性气，脱氨塔分离出富氨汽；在单塔汽提流程中，酸性气从塔顶排出，富氨汽从侧线抽出)。汽提产生的酸性气一般采用克劳斯工艺进一步生产硫磺，汽提产生的富氨汽可以经过2 3级分凝过程得到较高纯度的氨气。汽提塔底的净化水与酸性水换热，再经过净化水空冷器或净化水冷却器冷却至40°C左右后，一部分回用于炼油装置，另一部分送至污水处理场进一步处理。酸性水原料罐常设 计为拱顶罐。根据AP1-650/620等标准，罐的操作压力一般在-50mmH20柱 200mmH20之间，故罐顶有与大气连通(或经过水封连通)的呼吸口，因而酸性水中的污染物如氨、硫化氢、有机硫化物、挥发性有机化合物等恶臭介质含量过多时，就会从酸性水原料罐中逸出并排放到大气中。酸性水罐顶挥发性气体的组成复杂，主要恶臭成分是硫化氢(H2S)及氨氮(NH3-N)等。如镇海炼化公司酸性水罐顶挥发性气体中除含20% 50%的烃外，主要恶臭成分是:H2S, 10 300mg/m3 ；甲硫醇，5 40mg/m3 ；甲硫酿，10 200mg/m3 ;二甲基二硫，10 400mg/m3 ;其他还有甲基乙基硫和乙硫醇等。这些气体若不进行处理，将严重污染环境和影响人身健康。我国于1993年正式颁布了《GB14554-1993恶臭污染物排放标准》，规定了硫化氢、甲硫醇、甲硫醚等9个控制项目及相应的采样和监测分析方法。酸性水汽提装置恶臭治理方法主要包括三种类型:一是吸附回收，采用各种适宜的固体吸附剂进行吸附，然后吸附剂进行再生或无害化处理；二是吸收法回收，采用各种相应的溶剂吸收挥发烃；三是冷凝法回收，通过深度冷凝的方式回收大部分挥发烃。在这三种技术的基础上，又有各种改进工艺。三种类型的工艺各有如下优点和不足:吸附法:在有氧气存在的情况下，某些吸附剂及其吸附的物质有发生自燃的危险；另外吸附法具有压降较大、对原料气杂质含量要求较高的缺点，如果废脱硫剂无法处理将产生二次污染，该技术一般适于处理量较小、压降要求不高的精脱硫场合。吸收法回收:主要采用由碱液、氧化剂、催化剂组成的混合溶剂作为吸收剂，在吸收塔中循环吸收，适合处理大流量及高含硫气体的脱硫，脱硫溶剂可再生循环使用，总体运行成本较吸附法较低，但该法存在着如下缺点:(I)废脱硫溶剂较难处理，存在二次污染；
(2)设备较多，设备维护工作量大；(3)工艺较复杂，操作费用高；(4)脱硫精度相对低。例如，CN102642969A公开了一种采用吸收法脱臭的炼油厂酸性水预处理方法，该方法除具备上述缺点外，还存在以下问题:酸性水原料罐为常压罐，CN102642969A中的“脱臭设备6”一般装载大量的用于气、液接触的填料等设施，随着运转时间的增加，该设备压降很快大于200mmH20柱(约2kPa)，此时恶臭气体就会“短路”，从“正压水封罐4”和“安全水封罐5”中逸出，“脱臭设备6”完全失去保护作用。冷凝法:采用两级或三级机械制冷深度冷凝，需采用制冷剂将部分烃类化合物和恶臭物质冷凝；有的工艺采用氨蒸发冷凝器，制冷剂液氨可以来自酸性水汽提装置的氨压缩机系统，蒸发产生的氨再返回去压缩循环；但冷凝法一般要与其它方法配合使用，如从冷凝器排出的不凝气体需再经活性炭床层吸附处理后才能达标排放；冷凝法同样存在流程较长，操作费用较高的缺点。针对以上缺点，本发明从酸性水汽提装置的工艺特点出发，找出酸性水原料罐顶逸出大量 气体的根本原因，从而针对性地开发出一种正常操作状态下酸性水原料罐无恶臭气体排出、投资及运行费用低、操作及维护简单、没有二次污染的新工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法。本发明的另一目的在于提供一种用于实现所述对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法的装置。本发明根据石油炼制企业中含硫化物、氨、挥发烃等的酸性水汽提装置工艺流程特点，深入分析酸性水原料罐排放气污染情况，提供了一种不同于现有技术方法的、流程简单的酸性水罐区排放气污染综合治理的方法及装置。前面已经述及酸性水原料罐是常压罐，若罐内酸性水中易挥发组分含量过高，在温度和压力波动时，这些易挥发组分必然会从大罐中释放出，不但造成环境污染也会产生安全隐患。本发明的一个关键在于通过最大限度地降低酸性水原料罐中易挥发组分的浓度来实现罐区排放气污染治理。根据本发明的具体实施方案，本发明提供了一种对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法，该方法包括:在来自上游装置的酸性水进入酸性水脱气罐前设置第一换热器，该第一换热器为酸性水进料-净化水出料换热器，使来自上游装置的酸性水进入该第一换热器被加热至55°C 60°C，然后进入酸性水脱气罐；控制酸性水脱气罐操作压力为0.05 0.lOMPa，温度为55°C 60°C，于该酸性水脱气罐中进行闪蒸以脱除酸性水中低分子碳烃化合物及硫化氢；并控制酸性水在酸性水脱气罐内50%液位操作时停留时间在2h以上；酸性水脱气罐设有排放气管线以将闪蒸产生的闪蒸气排出酸性水脱气罐；酸性水脱气罐中脱除碳烃化合物及硫化氢后的酸性水被冷却至35°C 45°C后顺序进入第一级酸性水原料罐、第二级酸性水原料罐进行均质和沉降分离除油；第二级酸性水原料罐后设置酸性水原料泵，汽提塔前设有第二换热器，该第二换热器为酸性水进料-净化水出料换热器，经酸性水原料罐均质和除油后的酸性水经酸性水原料泵升压再进入第二换热器与来自汽提塔的净化水换热后，进入汽提塔进行汽提；来自汽提塔的净化水进入第二换热器与进入汽提塔的酸性水换热，再进入酸性水脱气罐前设置的第一换热器，在该第一换热器中将来自上游装置的酸性水加热至55°C 60°C，然后再经净化水空冷器或净化水冷却器冷却后回用于炼油装置和/或送至污水处理场进一步处理。本发明中，所 述“前”、“后”是指按照酸性水主流的上下流流动方向而言，物流的上游方向定义为“前”，下游方向定义为“后”。在本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，酸性水脱气罐的操作是本发明的一个关键治理措施。现有技术中，含H2s、NH3、油类等杂质、压力约0.35
0.45MPa的来自上游装置的炼油厂酸性水一般首先进入酸性水脱气罐。本发明的技术方案中，相比于现有技术的酸性水脱气罐的操作，适当地提高了酸性水脱气罐操作温度(先将进酸性水脱气罐的酸性水通过所述的第一换热器被加热至55°C 60°C，使酸性水脱气罐在较高的操作温度下操作)，并降低了酸性水脱气罐操作压力(由常规的0.15 0.25MPa下调至0.05 0.1OMPa)，且适当延长了酸性水在脱气罐中的停留时间(要求50%液位操作时酸性水在该罐的停留时间在2h以上)，采用本发明的技术方案，能够有效将酸性水中低分子碳烃化合物及硫化氢闪蒸出去，低分子碳烃化合物从酸性水中分离的比较彻底，且能有效除掉酸性水所携带的不凝气，之后再将离开酸性水脱气罐的酸性水冷却(具体可以采用设置一冷却器等所属领域的通常做法)至35°C 45°C后进入酸性水原料罐，确保有害气体不在酸性水原料罐中排放出。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，所述酸性水脱气罐内闪蒸产生闪蒸气物流，闪蒸气物流可以经酸性水脱气罐排放气管线直接排入全厂低压瓦斯管网或气柜，由全厂统一进行气体回收和脱硫处理；或者直接排入硫磺回收尾气焚烧炉或酸性气火炬；或者经胺吸收塔将排放气中H2S吸收后再进行焚烧或排放。具体地说，根据闪蒸气物流气体组成、流量等，并结合炼厂的具体情况，该闪蒸气物流可以有如下去向:(I)如果炼厂有全厂低压瓦斯管网或气柜，这些气体可经酸性水脱气罐排放气管线直接排入全厂低压瓦斯管网或气柜，由全厂统一进行气体回收和脱硫处理；(2)如果炼厂没有全厂低压瓦斯管网或气柜，当经酸性水脱气罐排放气管线排放的排放气中H2S含量低时，可直接排入硫磺回收尾气焚烧炉或酸性气火炬；当排放气中H2S含量高时，可增加一台小型的胺吸收塔，将排放气中H2S吸收后再进行焚烧或排放。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，在进行平面布置时，酸性水脱气罐的底部比第一级酸性水原料罐最高液位至少高5m，以使酸性水脱气罐中的酸性水能克服阻力降(主要是指酸性水脱气罐与第一级酸性水原料罐之间管道设备的阻力降，例如管道和用于冷却酸性水原料的冷却器等的阻力降)且能自由流入第一级酸性水原料罐中。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，控制第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐中酸性水总的有效停留时间大于或等于72h。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，在第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐之间设置“倒U型管”，酸性水只有在第一级酸性水原料罐达到一定的高度后才能通过“倒U型管”进入第二级酸性水原料罐；优选地，所述“倒U型管”的高度为酸性水原料罐高度的85%。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，第一级酸性水原 料罐和第二级酸性水原料罐的体积和高径比相同；优选地，控制第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐的高径比不大于1.5及罐的高度不大于15m。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，所述第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐分别设置氮封调节阀，用氮气使储罐(第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐)压力维持在50mmH20柱 150mmH20柱之间；优选地，还设置有安全水封罐以保障第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐中的压力。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，控制第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐中油层厚度为600mm 900mm。酸性水汽提装置酸性水中油含量一般在500 3000mg/L之间，目前仍普遍采用基于水和油密度不同的大罐重力沉降法使油水分离并将油及时移出酸性水原料罐。本发明中将酸性水原料罐中油层厚度控制在600_ 900mm,形成油封,能有效地阻止H2S等恶臭气体组分从酸性水原料罐中排出。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，所述第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐可以分别设置多液位抽出口及界位计以灵活调节酸性水原料罐的油层厚度和油层位置。界位计应能全部观测到多液位抽出口所在位置的油、水界位情况，并将信号传递到中央控制室。优选地，相邻液位抽出口的间距为300臟 450臟。根据本发明的具体实施方案，本发明的对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法中，所述汽提塔内的操作过程可以参照所属领域的常规操进行，本发明不再赘述。本发明的方案可以应用于单塔汽提或是双塔汽提。汽提塔中会产生净化水(例如，单塔汽提中汽提塔塔底的净化水，或双塔汽提中脱氨塔塔底的净化水)，在现有技术的相关流程中，该净化水经与进塔的酸性水物流换热后，温度一般为65 75°C，该温度的净化水再经净化水冷却器(或净化水空冷器)冷至40°C左右而引出工艺装置回用于炼油装置和/或送至污水处理场进一步处理。在本发明的技术方案中，是使该与进塔的酸性水物流换热后(即，经所述第二换热器换热后)的温度为65 75°C的净化水再进入酸性水脱气罐前设置的第一换热器，在该第一换热器中将来自上游装置的酸性水加热至55°C 60°C，然后再经净化水空冷器或净化水冷却器冷却至35°C 45°C后回用于炼油装置和/或送至污水处理场进一步处理。
通常，单塔汽提或双塔汽提中均会有循环液，例如单塔汽提中的一、二、三级分凝液或双塔汽提中的氨汽提塔塔顶回流罐的液相，现有技术中一般是将这些液相直接返回至酸性水原料罐。然而，这些返回物流(循环液)中，H2s、NH3组成含量与酸性水原料中的组成含量有明显的不同，例如对于单塔加压侧线抽出汽提，抚顺石油二厂150t/h酸性水汽提装置(简称装置I)和呼和浩特石化公司25t/h酸性水汽提装置(简称装置2)的一、二、三级分凝液返回量和组成如表I所示:表I酸性水原料及各级分凝液量和组成
权利要求
1.一种对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法，该方法包括: 在来自上游装置的酸性水进入酸性水脱气罐前设置第一换热器，该第一换热器为酸性水进料-净化水出料换热器，使来自上游装置的酸性水进入该第一换热器被加热至55°c 60°C，然后进入酸性水脱气罐； 控制酸性水脱气罐操作压力为0.05 0.lOMPa，温度为55°C 60°C，于该酸性水脱气罐中进行闪蒸以脱除酸性水中低分子碳烃化合物及硫化氢；并控制酸性水在酸性水脱气罐内50%液位操作时停留时间在2h以上；酸性水脱气罐设有排放气管线以将闪蒸产生的闪蒸气排出酸性水脱气罐； 酸性水脱气罐中脱除碳烃化合物及硫化氢后的酸性水被冷却至35°C 45°C后顺序进入第一级酸性水原料罐、第二级酸性水原料罐进行均质和沉降分离除油； 第二级酸性水原料罐后设置酸性水原料泵，汽提塔前设有第二换热器，该第二换热器为酸性水进料-净化水出料换热器，经酸性水原料罐均质和除油后的酸性水经酸性水原料泵升压再进入第二换热器与来自汽提塔的净化水换热后，进入汽提塔进行汽提； 来自汽提塔的净化水进入第二换热器与进入汽提塔的酸性水换热，再进入酸性水脱气罐前设置的第一换热器，在该第一换热器中将来自上游装置的酸性水加热至55°C 60°C，然后再经净化水空冷器或净化水冷却器冷却后回用于炼油装置和/或送至污水处理场进一步处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸性水脱气罐内闪蒸产生的闪蒸气物流经酸性水脱气罐排放气管线直接排入全厂低压瓦斯管网或气柜，由全厂统一进行气体回收和脱硫处理；或者直接排入硫磺回收尾气焚烧炉或酸性气火炬；或者经胺吸收塔将排放气中H2S吸收后再进行焚烧或排放。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行平面布置时，酸性水脱气罐的底部比第一级酸性水原料罐最高液位至少高5m，以使酸性水脱气罐中的酸性水能克服阻力降且能自由流入第一级酸性水原料罐中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，控制第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐中酸性水总的有效停留时间大于或等于72h ;优选地，其中，在第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐之间设置“倒U型管”，酸性水只有在第一级酸性水原料罐达到一定的高度后才能通过“倒U型管”进入第二级酸性水原料罐；更优选地，所述“倒U型管”的高度为酸性水原料罐高度的85%。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐的体积和高径比相同；优选地，控制第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐的高径比不大于1.5及罐的高度不大于15m。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐分别设置氮封调节阀，用氮气使第一级酸性水原料罐与第二级酸性水原料罐压力维持在50mmH20柱 150mmH20柱之间；优选地,还设置有安全水封罐以保障第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐中的压力。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，控制第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐中油层厚度为600mm 900mm。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一级酸性水原料罐和第二级酸性水原料罐分别设置多液位抽出口及界位计以灵活调节酸性水原料罐的油层厚度和油层位置；优选地，相邻液位抽出口的间距为300mm 450mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述汽提为单塔汽提或双塔汽提，将来自单塔汽提或双塔汽提的循环液送入一个循环液缓冲罐中，再用循环液升压泵将循环液缓冲罐中的循环液升压后送至所述酸性水原料泵的出口管线上与来自第二级酸性水原料罐的酸性水混合，混合后的酸性水物流进一步经过静态混合器进行均质后，再进入第二换热器与来自汽提塔的净化水换热后进入汽提塔；优选地，所述循环液缓冲罐按50%液位操作时循环液停留时间为Ih设计，控制循环液缓冲罐内温度35°C 45°C，压力0.3 0.5MPa，该循环液缓冲罐内闪蒸产生气体，闪蒸出的气体排放至酸性水脱气罐排放气管线上。
10.一种用于实现权利要求1 9任一项所述对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法的装置，该装置包括: 按照酸性水流动上下游方向依序设置的第一换热器、酸性水脱气罐、第一级酸性水原料罐、第二级酸性水原料罐、酸性水原料泵、第二换热器以及汽提塔； 其中，所述第一换热器为酸性水进料-净化水出料换热器，用于使来自上游装置的酸性水进入该第一换热器被加热至55°C 60°C，然后进入酸性水脱气罐； 所述酸性水脱气罐为按照酸性水在其内50%液位操作时停留时间在2h以上而设计的脱气罐，且该酸性水脱气罐设有排放气管线以将闪蒸产生的闪蒸气排出酸性水脱气罐；所述第一级酸性水原料罐、第二级酸性水原料罐串联设置，第二级酸性水原料罐后设置酸性水原料泵，汽提塔前设有第二换热器，用于使第二级酸性水原料罐内的酸性水经酸性水原料泵升压再进入第二换热器与来自汽提塔的净化水换热后进入汽提塔； 优选地，所述用于实现权利要求1 9任一项所述对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法的装置还包括一个循环液缓冲罐，该循环液缓冲罐设有供来自汽提塔的循环液进入的入口，还设有循环液出口，循环液出口连接循环液升压泵，循环液升压泵的出口管线连接在所述酸性水原料 泵的出口管线上，并于该连接处的下游设置静态混合器，静态混合器下游连接所述第二换热器，从而用于使来自汽提塔的循环液先送入循环液缓冲罐中，再经循环液升压泵升压后送至所述酸性水原料泵的出口管线上与来自第二级酸性水原料罐的酸性水混合，混合后的酸性水物流进一步经过静态混合器进行均质后再进入第二换热器；并且，所述循环液缓冲罐还设置气体出口，该气体出口通过管线连接至酸性水脱气罐排放气管线上，以将循环液缓冲罐闪蒸出的气体排放至酸性水脱气罐排放气管线上。
全文摘要
本发明提供一种对酸性水原料罐排放气污染进行综合治理的方法及装置，所述方法包括在酸性水脱气罐前设置第一换热器，使来自上游装置的酸性水进入该第一换热器被加热至55℃～60℃，进入酸性水脱气罐于0.05～0.10MPa压力下闪蒸脱除低分子碳烃化合物及硫化氢，之后被冷却至35℃～45℃顺序进入第一级酸性水原料罐、第二级酸性水原料罐进行均质和沉降分离除油；再与净化水换热后进入汽提塔汽提；汽提塔的净化水与进塔酸性水换热，再进入第一换热器将来自上游装置的酸性水加热。利用本发明的技术，正常状态下酸性水原料罐无恶臭气体排出，不需要外部的吸附剂、吸收剂或是冷冻剂等，投资运行费用低，操作维护简单，无二次污染。
文档编号C02F9/10GK103112984SQ20131005858
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者刘成军, 李胜山, 谢崇亮, 王国旗, 潘万群, 温世昌, 周璇 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气华东勘察设计研究院