海南炼化油泥干化装置运行及分析

孙武（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 儋州 578101）

0 引言

随着我国经济的发展，石油的消耗量不断地增加，炼厂不断新建与扩建，产生的固废油泥量不断地增加，油泥对环境的危害不断地加剧，同时油泥中含有大量污油无法回收，资源浪费严重，因此油泥干化处理技术是长期困扰石化企业实现清洁化、环境友好生产的难题之一。油泥处理技术的现状：（1）油泥直接进入焦化。2016年“土十条”提出后，炼油化工成为重点监管行业，油泥进焦化一方面导致焦炭灰分含量上升，影响质量，另一方面导致除焦时产生更严重的恶臭气味，相当于将污染物进行了转移，并没有彻底进行无害化处理；（2）调质—机械分离处理技术：调质—机械分离技术是指在污油泥中按比例加入一定量的化学药剂，并通过改变污油泥的各种理化性质，使污油泥实现固液分离的一种工艺方法；（3）超热蒸汽喷射处理：超热蒸汽高温喷射处理是来自日本的干化技术，从日本引进的设备，使用高温过热蒸汽，即500 ℃以上的过热蒸汽作为热源喷射油泥，使其在高温下汽化。但缺点是能耗高，系统处理能力小，系统堵塞严重，设备磨损腐蚀严重，处理运行费用高，产品干泥冷却不充分，存在自燃风险，同时也存在很大的臭味；（4）热萃取：热萃取技术是由抚顺石化研究院开发而来，采用了溶剂油热萃取破乳的方法，该工艺以炼厂溶剂油为输送和传热介质，以低压蒸汽为热源，在强制循环的条件下实现了污泥中水的脱除，污泥中的油和固体物转移到溶剂油中，经沉降分离的固体物送脱油干燥系统后得到湿粉状固体。该工艺技术在应用过程中具有原油回收率高、能耗低、不易产生二次污染等优势，但由于超临界萃取剂成本较大，在大规模推广方面难度较高；（5）热脱附：以天然气为燃料，间接加热污染物，将污染物中的水、原油或多环芳烃等有机物加热蒸发，与固体残渣脱附分离。蒸发出的脱附汽通过喷淋冷却及尾气回收系统，回收油组分资源，净化处理不凝气和污水。经处理后的干化污泥含水率＜5%，含油率＜2%，实现含油污泥的减量化、资源化和无害化处理。装置包括进料系统、热脱附系统、脱附汽、不凝气处理系统及自动控制系统等，但其仍有不足，存在进料分布不均匀，局部温度过高，出料含水率高时容易堵塞等问题。

中国石化海南炼油化工有限公司（简称海南炼化）是一家以炼油化工为主营业务的生产企业，原油综合加工能力为 800 万吨/年。拥有 800 万吨/年常减压蒸馏、310 万吨/年催化原料预处理、280 万吨/年重油催化裂化、80 万吨/年脱硫脱硫醇、60 万吨/年气体分馏、10 万吨/年甲基叔丁基醚、120 万吨/年连续重整、20 万吨/年异构化、120 万吨/年加氢裂化、6 万标立/小时制氢、200 万吨/年柴油加氢精制、 30 万吨/年与70 万吨/年航煤加氢精制、8 万吨/年硫磺回收和溶剂再生、180 吨/小时酸性水汽提、20 万吨/年聚丙烯和合资建设的 8 万吨/年苯乙烯等 17套炼油化工生产装置及相应的油品储运设施、公用工程系统。

海南炼化原三泥处理系统只是采用传统的污泥重力浓缩和离心脱水处理，处理后的污泥含水率约为 85%左右，之后污泥通过污泥泵被送入焚烧装置。但原有 装置处理后的污泥含水率高，需要焚烧处理的污泥量大，且焚烧温度高达 1 100 ℃，能耗高，焚烧过程中产生的废气处理困难。

为此，海南炼化在2018年新建了一套油泥干化装置使用酸化破乳工艺处理油泥，目的是处理污水处理厂的大量油泥及活性污泥，实现减量化处理。

1 处理过程

本文中污泥干化装置包括新建油泥破乳及除油处理、污泥调理、污泥浓缩、污泥脱水和污泥干化单元。其中，油泥破乳和污泥干化单元采用湖北汇丰方圆环保科技有限公司开发的“无害化处理石化行业中底油泥、浮渣和活性污泥的方法”这一专利技术和成套设备。原污泥离心脱水系统因运行效果不佳，更换为新的离心脱水系统。

装置处理规模为7 t/h，其中油泥（底油泥和浮渣）的处理规模为5 t/h（含固率1.5%，含油率10%）；活性污泥的处理规模为2 t/h（含固率1.5%）。

干燥机按入口污泥含水率85%设计，处理能力为0.7 t/h，操作弹性60%～120%。设计年开工时间为8 000 h。处理后干化污泥含固率达85%以上，呈颗粒状，热值高。

1.1 工艺流程简述

本文中三泥干化处理技术的关键是通过加入特定的破乳剂破坏油泥的乳化状态，使其实现油、水、泥三相分离。不仅可有效回收油泥中的油，更主要的是能将难处理的油泥转化为常规污泥，在低温下实现干化。在调理器中，加入调理剂对破乳污泥进行调理，调理后的污泥被送入泥水分离器中，与活性污泥一起在泥水分离器中进行重力浓缩。泥水分离器顶部的游离水溢流出装置，底部的泥水混合物被送入离心脱水机中进行机械脱水，脱水污泥通过螺旋输送器重力落入污泥罐中，又经污泥罐底部的污泥泵提升至干燥机中，由低压蒸汽作为热源对脱水污泥进行干化处理。干化后的污泥送入干泥仓中，定期装袋外运。而干燥机顶部排湿气体通过引风机排至洗气塔中，在洗气塔内进行洗气净化，之后被送入气体净化装置。罐顶气统一被送入罐顶气脱硫塔进行脱硫处理，而后排入气体净化装置。具体流程如图1所示。

图1 炼化油泥干化工艺流程

1.2 油泥干化装置运行条件

（1）蒸汽热源为0.6 MPa G饱和水蒸气，最高温度170 ℃。

（2）酸化破乳pH值控制在1.5～2，调理后pH控制在中性6～9。

（3）干燥机微负压运行-1 kPa，干燥机内氧含量控制在2%以下。

1.3 设计注重安全设计

该项目十分注重安全设计：

（1）通过破乳回收污油调理后，轻质油被回收，油含量比较低。（2）装置采用小于0.7 MPa低压饱和水蒸汽（温度不会超过170oC）作为热源，在这样的情况下进行干化更加安全。（3）通过低压氮气自动控制氧含量，控制干燥机内氧含量小于2%（氧含量的临界值为4%～5%），防止燃爆。（4）通过干化后含水率降至5%～20%，达到充分减量，也不会因太干燥而产生大量粉尘。（5）干燥机在微负压条件下运行，气体不会外泄。（6）干燥机排泥温度控制在50oC以下，防止干化污泥热值比较高，发生自燃。（7）通过星型卸料器密闭卸料，使气体无法进入到装置内。

2 装置运行分析

2.1 运行数据分析

油泥干化装置于2019年10月一次投料试车成功，产出干化污泥。期间主要检测结果如表1所示。

表1 污泥干化运行物料消耗和产出表

原料污泥平均处理量为4.883 t/h，其中油泥/浮渣平均处理量为3.572 t/h，活性污泥平均处理量为1.311 t/h。

离心脱水机平均进泥量为3.868 t/h，产干泥量平均为65.26 kg/h，污泥干化装置减量化达到98.66%，其中污泥干化单元减量化达到83.41%。

经离心脱水机后污泥含水率84.5%，干化污泥含水率6.85%。

原料油泥处理量为3.572 t/h，油含量为37 094.57 mg/L，即原料油泥中含油132.5 kg/h。油泥分离装置出油含量为5 720.78 mg/L，即含油20.43 kg/h，污油回收率为84.60%。具体数据如表2和表3所示。

表2 污泥干化运行原料和产品分析表

表3 污泥干化运行公用介质及三剂消耗表

2.2 运行费用分析

污水处理场每年预计产生的原料污泥量为39 064 t（其中油泥/浮渣量为28 576 t，活性污泥量为10 488 t），按最近一次海南炼化浮渣外委处理费用870元/吨计算，浮渣外委处理每年的费用约为3 399万元。

经污泥干化装置处理后，按照减量化98.66%计算（干化污泥含水率6.85%），预计全年产生干化污泥的量为523.5 t，按照危废外委处置费用2 750元/吨计算，该523.5 t干化污泥外委处置费用为143.96万元。

如表4所示，本污泥干化装置的年运行费用（包括公用工程消耗、三剂消耗和电耗，不包括生产费用、职工薪酬、人工劳务和修理费）为99.88×39 064/10 000=390.17万元，故每年可节约费用3 399-143.96-390.17=2 864.87万元。

表4 污泥干化运行费用计算

3 优化改进措施

在运行的过程中根据项目现场的实际情况，采取了相应的优化措施，优化措施如下：

（1）油泥分离装置至调理器原设计采用自流方式，运行一段时间后出现堵塞，后增加一气动隔膜泵将油泥分离装置内物料泵送至调理器，改进后运行良好，未出现堵塞现象。

（2）系统排气管线偶尔有排气不畅的情况，后在洗气塔上增加了碱洗管线，定时碱洗，效果明显，更有利于干燥机负压控制。

4 该项目的优势

（1）污油进行回收，回收率比较高，实现油泥的资源化；

（2）利用酸化破乳，乳化水转化为游离水，为低温干化创造有利条件。

（3）经过破乳和调理处理后，污泥的脱水性能改善，设有污泥浓缩器，可连续地运行进行泥水分离，大量污水澄清溢流排出，减少了脱水污泥的处理量。

（4）油泥干化系统是封闭的，控制干化后污泥的含水率，不会产生粉尘危害；

（5）在破乳阶段将产生恶臭的硫化物全部去除，对低沸点的挥发性有机物进行了回收，废气都通过了洗气除臭，现场无恶臭现象；

（6）干化减量化效果非常显著。含水率从85%降低至6%能够实现近84%的减量；

（7）油泥干化处理费用比较低。焚烧处理油泥费用为700～800元/吨，热托付处理油泥费用为600～700元/吨，酸化破乳处理油泥运行费用为200～300元/吨左右。

5 结语

（1）油泥经破乳、污油回收、调理和浓缩处理后，再进行离心脱水处理和干化处理，可将污泥含水率由离心脱水后的84.5%降到6.85%，远远优于设计值30%，污泥减量高达83.69%，减量化效果非常显著。

（2）采用本项干化处理技术，装置处理费用为99.88元/吨，每年将节省费用2 864.87万元，经济效益非常显著。

（3）本装置运行良好，尤其在油泥处理上效果显著，对集团公司其他兄弟公司的油泥处理提供了一种切实可行的方法。