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摘 要：重油催化裂化烟气脱硫装置水系统存在结垢、外排液pH值波动大和化学需氧量（COD）高、消泡段补水不足等问题。通过原因分析，分别采取了系统补水替换，氧化工序注碱和供风模式优化，改造消泡段补水流程等措施。措施实施后，装置改用苯乙烯工艺凝液或净化水作为补水，装置内结垢消除；氧化罐三路同时注碱改为A罐单路注碱，外排水pH值合格率由60%提升至100%；氧化罐三罐按6∶3∶1配比注风，延长氧化反应时间，外排水COD降低33.4%；消泡段注水流程改造后，消泡段浆液标准密度、总盐含量以及氯离子浓度大幅降低，消泡段上部设备腐蚀速率显著减缓，同时，外排净化烟气的粉尘浓度进一步下降，提升了装置环保水平。关键词：烟气脱硫 净化水 COD 氧化 节能减排催化裂化烟气脱硫装置水系统优化及效果杨斌，曾光乐（中国石化巴陵分公司，湖南岳阳414014）收稿日期：2018-5-5作者简介：杨斌，硕士，工程师。2012年毕业于湖南大学化学专业，目前主要从事石油炼制生产技术管理工作。随着环保意识的不断加强，环境保护工作也越来越被国家和人们所重视[1]。巴陵石化公司炼油事业部于2014年在105万t/a重油催化裂化装置配套新建了烟气脱硫除尘装置，有效实现了重油催化裂化装置的污染物减排，装置在实际运行中出现了系统内结垢、外排水pH值波动大、精制净化水使用过程中排水化学需氧量（COD）超高、消泡段补水不足致使设备腐蚀严重等问题。1问题产生原因分析1.1系统内结垢烟气脱硫除尘装置原设计采用新鲜水作为补水，但新鲜水中存在部分钙离子、镁离子等，当综合塔pH值控制呈弱碱性时，即会引起系统结垢，致使浆液循环泵入口过滤网、胀鼓式过滤器滤芯等堵塞，从而导致泵入口过滤网清理频繁，胀鼓式过滤器滤芯通透性变差，使用寿命变短。1.2外排水pH值波动较大烟气脱硫浆液经胀鼓式过滤器处理得到的上清液主要成分为Na2SO3和NaHSO3，与空气中的氧发生反应生成硫酸钠，呈酸性，需加入碱调节pH值至6~9再引入排液池。装置原设计采用A、B、C三个串联的氧化罐对上清液进行氧化和pH值调节，工艺流程见图1。但在这种“三釜反应”模式下，前后罐之间的pH值变化响应需要一定反应时间，三路控制碱量易导致变量因素增多，废水pH值波动较大，不能达标排放。1.3精制净化水COD超高重油催化裂化装置产生的精制净化水总量约20t/h，用于常压电脱盐约8t/h，其余约12t/h可用于烟气脱硫装置的补水，但水中还原性物质较多，COD较高，其水质情况见表1，若全部用于烟气脱硫装置的补水时，将导致出装置废水COD超标。实际运行数据表明，当烟气脱硫装置净化水使用量达到6t/h时，外排废水COD已达到680mg/L，不能满足后过程优化2018年12月·第3卷·第6期石油石化绿色低碳GreenPetroleum&Petrochemicals2018年.第6期-59-杨斌，曾光乐．催化裂化烟气脱硫装置水系统优化及效果部污水预处理单元所要求的烟气脱硫废水COD小于600mg/L的要求。1.4消泡段补水不足原设计消泡段液位靠间断补新鲜水维持，平均补水量约3t/h，溢流量较小，水无法得到及时、有效地置换，使得消泡段水标准密度、总盐含量（TDS）以及氯离子含量长期处于高位，导致消泡段上部设备腐蚀严重；同时，外排净化烟气粉尘浓度偏高，接近环保要求上限。2改造及优化措施2.1补水改用回收水炼油装置拥有苯乙烯工艺凝液、精制净化水等水源，利用这些水源替代烟气脱硫除尘装置的新鲜水作为补水，既可以减少系统结垢现象，又能减少装置水耗。不同水源水质基本情况见表2。表1 精制净化水水质情况        mg/L序号pH值CODCr硫离子氨氮挥发酚水中油19.08215029.0255.1647.521.4129.23221118.7250.7141.216.2438.97221122.1251.7142.112.1848.94203035.7454.3351.311.0659.12201037.4451.7242.310.2069.01217044.2449.1240.912.85平均值9.06213031.2152.1244.213.99表2 不同水源水质情况         mg/L水源Ca2+pH值CODCr油含量新鲜水81.787.381.870.85工艺凝液2.658.018.522.08净化水1.249.06213013.99图1上清液氧化及碱处理工艺流程上清液排液池氧化风氧化风至综合塔关关关ABC碱液MMM从表2可以看出，苯乙烯工艺凝液中Ca2+含量为2.65mg/L，明显比新鲜水中Ca2+含量低（81.78mg/L），且COD与新鲜水相差不大，因此，改造采用了苯乙烯工艺凝液替代新鲜水用于装置补水的方案；精制净化水中Ca2+含量也明显比新鲜水低，但COD较高，用于装置补水将不能满足后部污水预处理单元要求，只有降低其COD，才能用于装置补水。2.2氧化工序工艺优化2.2.1A罐单路注碱考虑到在氧气足够的情况下，Na2SO3和NaHSO3的氧化反应速度较快，在A氧化罐就已基本完成氧化反应，即A氧化罐分配风量占总风量40%以上时，停用B、C氧化罐注碱，B、C氧化罐出口pH值不会立即发生变化，而是随A氧化罐出口pH值变化而同步缓慢变化；停注A氧化罐碱液，A氧化罐出口pH值迅速下降。因此，将氧化罐三罐同时注碱改为A氧化罐单路注碱控制模式，减少控制变量影响，使出装置废水pH值达标排放。2.2.2调整氧化罐注风量考虑到氧化反应效果主要和温度、氧化剂浓度-60-石油石化绿色低碳2018年.第3卷以及反应时间有关[2]，而在目前氧化体系中，反应温度几乎恒定在50℃，鼓风机风量已经达到最大负荷，尽可能地增加A反应釜内的溶解氧含量，有效增加氧化反应时间成为唯一可行途径。通过优化运行发现，在A罐单路注碱量满足NaHSO3氧化的条件下，将氧化风总量按6∶3∶1依次分配至A、B、C三罐时，氧化效果大幅度提高。2.3消泡段补水流程改造消泡段改造后的补水流程见图2，将精制净化水接入消泡段新鲜水管道，停用综合塔下部注水流程，同时将消泡段原新鲜水注水停用，全部改用精制净化水，消泡段水溢流量增大，水质明显改善。3.2外排水pH值控制效果优化前后C氧化罐出口pH值变化见图4。由图4可以看出，原工艺条件下，C氧化罐出口外排水pH值合格率只有60%，不能满足环保要求。将三路注碱改为A罐单路注碱后，C氧化罐出口pH值稳定控制在6~8之间，合格率达100%。图2改造后消泡段注水流程综合塔消泡段新鲜水净化烟气停用净化水关关改造停用图3改造前后净化水用量对排水COD的影响8007006005004003002003002001000024681012净化水用量/（t/h）外排水COD/（mg/L）优化前优化后图4优化前后C氧化罐出口pH值变化时间/天111098765415913172141335325453757294961C氧化罐出口pH值优化前优化后3优化效果3.1补水水源优化效果2015年7月将装置新鲜水全部用工艺凝液替换后，装置外排水各项指标达到GB18918—2002明沟污染物排放标准；其次，3台主要浆液循环泵入口过滤网清理频次从3次/月下降至1次/半年，胀鼓式过滤器滤芯通透性、稳定性从3个月延长至2年，全年节约设备维护、更新费用12万元。改造前后净化水用量对排水COD的影响见图3。由图3可以看出，氧化罐注风工艺优化后，氧化风总量按6∶3∶1依次分配至A、B、C三罐时，氧化效果大幅度提高，COD大幅降低；当富余净化水全部补入烟气脱硫除尘装置时，出装置废水COD为456mg/L，净化水回收利用可降低装置外排污水量约8640t，年节约排污费用达48万元。3.3消泡段注水流程改造效果改造前，消泡段水溢流量小，消泡段循环浆液得不到快速置换，水中较高的TDS、悬浮颗粒致使浆液密度大，喷嘴雾化效果变差[4]，削弱了浆液对粉尘的吸收。技术改造前后消泡段水质分析结果见表3。由表3可以看出，改造增加注水后，消泡段浆液的标准密度、TDS以及Cl－含量大幅下降，雾化增强提升了除尘效果，净化烟气粉尘浓度由改造前2018年.第6期-61-杨斌，曾光乐．催化裂化烟气脱硫装置水系统优化及效果40mg/m3降至15mg/m3，减少了粉尘对环境的污染。另外，Cl－含量的下降降低了设备腐蚀风险[3]，改造后消泡段上部腐蚀状况大为改善，见图5。OptimizationResultofWaterSysteminFCC-FGDUnitYangBin，ZengGuangle（SinopecBalingCompany，YueyangHunan414014，China）Abstract:ThewatersystemoftheheavyoilFCC-FGDunitsufferedfromproblemsoffouling,dischargewaterpHfluctuation,highchemicaloxygendemand(COD)andinadequatefilling-waterindefoamingsection.Throughanalysisofthecauses,themeasuressuchaschangingthefilling-watersupply,optimizingalkaliinjectionandairsupplymodeinoxidationsection,andmodifyingthefilling-waterflowhavebeenadoptedrespectively.Afteroptimization,FGDunitischangedtousestyrene-processcondensateortreatedwaterasfilling-water,whichhaseffectivelysolvedtheproblemoffoulingintheunit;AfterthealkaliisinjectedintooxidationtankAonlyinsteadofintothreeoxidationtanksimultaneously,dischargewaterpHqualifiedratehasincreasedfrom60%to100%;Thethreeoxidationtanksareinjectedwiththeairattheratioof6∶3∶1,coupledwithextendedoxidationreactiontime,thustheCODofdischargewaterhasdecreasedby33.4%;Aftermodifyingthefilling-waterflow,theliquidstandarddensity,totalsaltcontentandchlorideionconcentrationindefoamingsectionhavedecreasedsignificantly.Meanwhile,thedustconcentrationinthetreatedfluegasemissionhasreducedfurther,improvingenvironmentprotectioneffectfortheunit.Keywords:FGD；treatedwater；COD；oxidation；energysavingandemissionreduction表3 技术改造前后消泡段水质分析结果项目改造前改造后浆液悬浮物总颗粒/（mg/L）30575外排粉尘/（mg/m3）4015标准密度/（g/L）10761017TDS总量/（mg/L）118421232Cl－含量/（mg/L）380284结论使用苯乙烯工艺凝液和精制净化水替代新鲜水作为补水，解决了装置运行中系统结垢问题。将A、B、C3个氧化罐同时注碱改为A氧化罐单路注碱控制模式，外排水pH值波动消除，外排水pH值合格率达100%。A、B、C3罐按6∶3∶1配比供风，延长了有效氧化