延迟焦化加热炉管注水改为注干气消除含硫污水污染
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经过计算 ,注水、注气两种方法能量消耗见表 2。 由表2可以看出 ,注水法能耗要比注入干气法高 。注
表 2 注水 、注气能耗比较
GJ/ h
耗能 项目
压缩机轴功率 注水 0～6 0. 6～2. 1 泵轴 MPa MPa 功率
注水法
0
0 0. 011
注气法
催化干气 1. 07 0. 69 0
焦化干气 1. 04 0. 66 0
注干气的流程见图 1 。
图 1 注干气流程
注干气流程和控制方法与注水相似 ,只是将注 水的两台泵换为两台压缩机 ,软水罐改为干气缓冲 罐 。为避免切换压缩机时影响炉管注干气 ,压缩机 出口可增设一台干气缓冲罐 。
干气经压缩升压至 2. 1MPa (取决于入炉处压 力) ,经流量控制进入加热炉的辐射段 (原注水位 置) 。为维持炉管线速不变 ,注干气量为原注水量 乘以干气与水相对分子质量之比的系数 ,干气相对 分子质量越小 ,注干气量越少 。 4 注水与注气的比较 4. 1 比较基础
Pang Guici
( Research Institute of Petroleum Processing , Beijing 100083)
Abstract In delayed coking process , water is injected to the heater coil as a dilution medium in order to
注气法 (焦化气) 注水法 注水 + 污水汽提 ①
忽略
100
117
无
2. 8
2. 8
473. 1 无
基准
3. 1 无 140. 6
5. 3 420 140. 6
100
99
124
①未计氨回收及污水处理增加的消耗 。
表 4 列出了注干气 、注水公用工程消耗及操作 费用的比较 。由表 4 可以看出 ,注干气法与注水法 操作费用大致相当 ,但考虑到污水汽提的费用则注 水法要高 。
虽然注气的流程与注水相似 ,但压缩机比水泵要 贵得多 ,单从两个注入流程看 ,注气法的投资要比注 水法高。但是由于不再产生焦化分馏塔的污水 ,因而 减少了这部分污水的预处理 、处理的设备费用 。
对于含硫含氨的废水预处理有多种流程 ,以工 艺简单 、设备少的单塔加压有侧线抽出的流程为例 进行分析比较[3] 。预处理后的废水部分可以回用 , 或送污水处理场 ,由于其水量在炼油厂所占份额较 小 ,在比较时忽略此项 。表 3 列出了注水法和注气 法设备构成 。
参考文献
1 刘天齐主编. 石油化工环境保护手册. 北京 : 烃加工出版社 , 1990 ,15
2 侯芙生主编. 炼油工程师手册. 北京 :石油出版社 ,1995 ,1168 3 侯祥麟主编. 中国炼油技术. 北京 :中国石化出版社 ,1991 ,676
INJECTION OF D RY GAS INTO DELAYED CO KER HEATER COIL AS AN AL TERNATIVE DIL UTION MEDIUM FOR RED UCTION OF SOUR WATER POLL UTION
3. 6
20
1. 0
9. 0
0. 3
52
5. 4
278
0
668
193
99
10
1 794
110
287
11
6 445
由表 1 可以看到 ,与常减压蒸馏、催化裂化装置 分馏塔塔顶废水比较 ,延迟焦化分馏塔塔顶分水水质 最差。如何消除这部分废水的污染源 ,对于改善延迟 焦化装置以至全厂环境污染状况都具有重要意义 。 3 加热炉注水改为注干气 3. 1 注水改为注干气的意义 延迟焦化加热炉注水的目的主要是通过水汽
22. 95
706. 4
15. 3
130. 3 1 357. 3
32. 3
438. 5 1 016. 6
16. 2
395
11 165. 5 48. 3
24 033
常压塔塔顶分离器
2. 30
9. 1
减压塔塔顶分离器
2. 30
8. 8
催化分馏塔塔顶分离器
0. 65
4
焦化分馏塔塔顶分离器
0. 625
于其投资低 ,轻质油收率高 ,受到人们的普遍重视 。 硫 、氮化合物及化学耗氧量均很高 (见表 1[1 ,2]) ,是
近年来延迟焦化在我国发展很快 ,但延迟焦化也是 较难处理的污水 。
表 1 炼油厂一些含硫污水的水质和排放量
废水来源 胜利原油
装置能力/ Mt·a - 1
水量/ t·h - 1
杂质含量/ mg·L - 1
2 延迟焦化的污染源 延迟焦化的污染源 ,除一般装置共同的燃烧废
气 、循环冷却水排污及噪声以外 ,还有冷焦 、除焦废 水和由加热炉注水而产生的含硫污水 。目前冷焦 、 除焦的废水一般都经过隔油 、过滤等措施循环使
造 ,以减少或消除对环境的污染 。
用 ;由加热炉注水产生的分馏塔顶污水 ,需经过汽
延迟焦化是渣油深度加工的重要手段之一 ,由 提等处理措施后排往污水处理场 。这种废水中 ,
毕业 ,从事工艺工程放大工作 。曾获国家科技进步三等奖 ,中 石化科技进步一等奖 2 项 ,三等奖 12 项 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 8 期 庞桂赐. 延迟焦化加热炉管注水改为注干气消除含硫污水污染
延迟焦化装置处理能力为 1. 0Mt/ a ,加工渣油 量为 138. 8t/ h ,注入软水量为 2. 8t/ h (以渣油量的 2 %计) 。注入焦化气时 ,注入量为 3. 63t/ h (焦化气 平均相对分子质量按 23. 5 计) ,注入催化裂化干气 时为 3. 08t/ h (催化干气平均相对分子质量按 20 计) 。加热炉出口温度为 500 ℃,入辐射段处压力 为 2. 0MPa 。 4. 2 能量消耗
表 3 设备构成比较
台
项 目 注气法
塔
无
容器
2
机泵
2 (压缩机)
冷却器
1
换热器
再沸器
小计
5
注水法 无 1
2 (水泵)
1
4
注水 + 污水汽提 ① 1 4
4 (水泵) 4 2 1 16
①未计氨回收及污水处理有关设备 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
摘要 将延迟焦化炉管注水改为注干气 ,可以消除因注水而产生的含硫污水污染 。通过计算 得知 ,注水改为注干气 ,能量消耗降低 ,投资虽有所增加 ,但可以由减少的污水汽提及处理设施的费 用中得到补偿 。因此 ,注水改为注干气在新建延迟焦化装置中是值得考虑的 。
关键词 :延迟焦化 注气 注水 环境保护
suppress coke formation. Through calculation , it is proposed to use dry gas as an alternative dilution medium for the reductions of sour water and energy consumption as well . Although the proposed method might increase the investment , however , this increase might be offset by the reduction of the investment of the wastewater treatment plant . Key Words : delayed coking ; gas injection ; water injection ; environmental protection
国外动态
天然气制合成油的发展前景
据统计 ,目前已有 11 套新的天然气制合成油 ( GTL) 装 置正在规划建设之中 。地点包括尼日利亚 、埃塞俄比亚 、澳 大利亚 、卡塔尔 、南非 、印度尼西亚 、埃及 、委内瑞拉 、特立尼 达2多巴哥 、玻利维亚和巴布亚新几内亚 。装置规模为 225 ～450kt/ a 。潜在的新增地点包括伊朗 、印度和美国怀俄明
1 前 言 保护生存环境已成为当前人类面临的十分严峻
炼油工艺中污染相对严重的装置之一 ,需要设法予 以改进 。
的课题。国际上对环境的保护已从治标转向治本 , 即从治理产生的污染发展到采用无污染的环境友好 绿色化学技术 。现在许多炼油及石油化工技术是五 六十年代发展的 ,存在不少对环境污染的问题。因 此要对现有工艺技术从环保的角度出发进行技术改
化 ,加大炉管中物料线速 ,防止渣油在炉管中结焦 。 用注水的办法增加炉管线速是最简便的办法 ,但从 环境保护和能耗角度考虑 ,注水未必是适宜的 。如
收稿日期 :2000208225 ;修改稿收到日期 :2000212212 。 作者简介 :庞桂赐 ,教授级高工 ,1964 年北京石油学院研究生
24
石 油 炼 制 与 化 工 2001 年 第 32 卷
由表 3 设备构成可以看出 ,虽然注气法因购置压缩 机会增加投资 ,但可以从减少了污水汽提等设施的 费用中得到补偿 。
表 4 公用工程消耗比较
单 耗 冷却水/ t·h - 1 软水/ t·h - 1 电/ kW·h 蒸汽/ kg·h - 1 燃料/ kg·h - 1 相对操作费
石 油 炼 制 与 化 工 2001 年 8 月 PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS 第 32 卷第 8 期
wenku.baidu.com
延迟焦化加热炉管注水改为注干气消除含硫污水污染
庞 桂 赐
(石油化工科学研究院 ,北京 100083)
LPG
3. 69
0. 035
常温 ～500 ℃ 耗热能
9. 28
3. 11 4. 09 11. 44
塔顶 冷却 水能耗
合计
0. 42 9. 71
忽略 基准 0. 61
4. 87 5. 80 15. 77
入焦化干气总的能耗为 5. 80GJ / h ,而注水法则要 9. 71 GJ / h ,注气法 (除 LPG 外) 能耗较注水法能耗降 低 40 %以上 。主要原因是将水加热成 500 ℃蒸气 , 要较干气加热到同样温度需要消耗更多的热量 。 需要指出的是这部分热量还要带入分馏塔 ,将由塔 顶冷却器冷却水取走 ,按能量消耗换算规定 ,相当 消耗 418MJ / h 的能量 。
除了上述两种干气外 ,也对注 LPG进行了计算。 用LPG虽然可以不用压缩机 ,而用泵直接注入 ,但经 过焦化系统后 ,LPG变成了低压的气体 ,尚须压缩、吸 收、解吸、稳定等过程 ,再把 LPG 回收 ;同时由于 LPG 的相对分子质量较水大得多 ,为保持相同线速 ,需注 入更多的 LPG,使之总能量消耗远大于注水法 ,虽然 也不产生含硫污水 ,但不推荐此方案。 4. 3 设备投资和操作费
氨氮
硫化物 挥发酚
油类
氰化物
COD
常压塔塔顶分离器
3. 30
减压塔塔顶分离器
3. 30
催化分馏塔塔顶分离器
1. 20
焦化分馏塔塔顶分离器
0. 75
大庆原油
6
51. 2～151. 5 34. 67
10
320. 6
803. 3
10 1 114～1 355. 2 1 420
5
2 302～2 413 3 580
23
果改注水为注入石油炼制中产生的干气 ,也可以达 到增加炉管线速防止结焦的目的 ,这样就从根本上 消除了分馏塔塔顶污水的产生 (治本) ,避免了含硫 污水对环境的污染 。有的炼油厂焦化分馏塔塔顶 污水部分来自柴油汽提塔汽提蒸汽的凝结水 。实 际上焦化柴油等产品都是中间产品 ,需进一步加 工 ,因此汽提塔可以不开 。 注入干气的数量由注水时相同的线速来核定 。 由于干气的相对分子质量与水的相对分子质量相 近 ,其密度增大不多 ,因而对系统压降影响不大 ;由 于保持了炉管内线速相同 ,因此不会增加焦炭塔 、 分馏塔内的线速 ,不影响焦炭塔的容焦量 ,对延迟 焦化的操作不会产生大的影响 。 3. 2 注干气的实施方案
5 结 论 (1) 将焦化加热炉注水改为注干气 ,可以消除
含硫污水的污染 ,降低能耗 。 (2) 炼油厂有可利用的注干气气体 ,除了增加
两台压缩机外 ,其它设备均不需更动 ,改注水为注 干气是现实可行的 。
(3) 对于新建装置由于不需建设污水汽提设 施 ,总的投资不会增加 ;对于老装置改造 ,由于能耗 降低 ,冷却负荷减少 ,减少了污水汽提费用 ,因而可 以降低操作费用 。
表 2 注水 、注气能耗比较
GJ/ h
耗能 项目
压缩机轴功率 注水 0～6 0. 6～2. 1 泵轴 MPa MPa 功率
注水法
0
0 0. 011
注气法
催化干气 1. 07 0. 69 0
焦化干气 1. 04 0. 66 0
注干气的流程见图 1 。
图 1 注干气流程
注干气流程和控制方法与注水相似 ,只是将注 水的两台泵换为两台压缩机 ,软水罐改为干气缓冲 罐 。为避免切换压缩机时影响炉管注干气 ,压缩机 出口可增设一台干气缓冲罐 。
干气经压缩升压至 2. 1MPa (取决于入炉处压 力) ,经流量控制进入加热炉的辐射段 (原注水位 置) 。为维持炉管线速不变 ,注干气量为原注水量 乘以干气与水相对分子质量之比的系数 ,干气相对 分子质量越小 ,注干气量越少 。 4 注水与注气的比较 4. 1 比较基础
Pang Guici
( Research Institute of Petroleum Processing , Beijing 100083)
Abstract In delayed coking process , water is injected to the heater coil as a dilution medium in order to
注气法 (焦化气) 注水法 注水 + 污水汽提 ①
忽略
100
117
无
2. 8
2. 8
473. 1 无
基准
3. 1 无 140. 6
5. 3 420 140. 6
100
99
124
①未计氨回收及污水处理增加的消耗 。
表 4 列出了注干气 、注水公用工程消耗及操作 费用的比较 。由表 4 可以看出 ,注干气法与注水法 操作费用大致相当 ,但考虑到污水汽提的费用则注 水法要高 。
虽然注气的流程与注水相似 ,但压缩机比水泵要 贵得多 ,单从两个注入流程看 ,注气法的投资要比注 水法高。但是由于不再产生焦化分馏塔的污水 ,因而 减少了这部分污水的预处理 、处理的设备费用 。
对于含硫含氨的废水预处理有多种流程 ,以工 艺简单 、设备少的单塔加压有侧线抽出的流程为例 进行分析比较[3] 。预处理后的废水部分可以回用 , 或送污水处理场 ,由于其水量在炼油厂所占份额较 小 ,在比较时忽略此项 。表 3 列出了注水法和注气 法设备构成 。
参考文献
1 刘天齐主编. 石油化工环境保护手册. 北京 : 烃加工出版社 , 1990 ,15
2 侯芙生主编. 炼油工程师手册. 北京 :石油出版社 ,1995 ,1168 3 侯祥麟主编. 中国炼油技术. 北京 :中国石化出版社 ,1991 ,676
INJECTION OF D RY GAS INTO DELAYED CO KER HEATER COIL AS AN AL TERNATIVE DIL UTION MEDIUM FOR RED UCTION OF SOUR WATER POLL UTION
3. 6
20
1. 0
9. 0
0. 3
52
5. 4
278
0
668
193
99
10
1 794
110
287
11
6 445
由表 1 可以看到 ,与常减压蒸馏、催化裂化装置 分馏塔塔顶废水比较 ,延迟焦化分馏塔塔顶分水水质 最差。如何消除这部分废水的污染源 ,对于改善延迟 焦化装置以至全厂环境污染状况都具有重要意义 。 3 加热炉注水改为注干气 3. 1 注水改为注干气的意义 延迟焦化加热炉注水的目的主要是通过水汽
22. 95
706. 4
15. 3
130. 3 1 357. 3
32. 3
438. 5 1 016. 6
16. 2
395
11 165. 5 48. 3
24 033
常压塔塔顶分离器
2. 30
9. 1
减压塔塔顶分离器
2. 30
8. 8
催化分馏塔塔顶分离器
0. 65
4
焦化分馏塔塔顶分离器
0. 625
于其投资低 ,轻质油收率高 ,受到人们的普遍重视 。 硫 、氮化合物及化学耗氧量均很高 (见表 1[1 ,2]) ,是
近年来延迟焦化在我国发展很快 ,但延迟焦化也是 较难处理的污水 。
表 1 炼油厂一些含硫污水的水质和排放量
废水来源 胜利原油
装置能力/ Mt·a - 1
水量/ t·h - 1
杂质含量/ mg·L - 1
2 延迟焦化的污染源 延迟焦化的污染源 ,除一般装置共同的燃烧废
气 、循环冷却水排污及噪声以外 ,还有冷焦 、除焦废 水和由加热炉注水而产生的含硫污水 。目前冷焦 、 除焦的废水一般都经过隔油 、过滤等措施循环使
造 ,以减少或消除对环境的污染 。
用 ;由加热炉注水产生的分馏塔顶污水 ,需经过汽
延迟焦化是渣油深度加工的重要手段之一 ,由 提等处理措施后排往污水处理场 。这种废水中 ,
毕业 ,从事工艺工程放大工作 。曾获国家科技进步三等奖 ,中 石化科技进步一等奖 2 项 ,三等奖 12 项 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 8 期 庞桂赐. 延迟焦化加热炉管注水改为注干气消除含硫污水污染
延迟焦化装置处理能力为 1. 0Mt/ a ,加工渣油 量为 138. 8t/ h ,注入软水量为 2. 8t/ h (以渣油量的 2 %计) 。注入焦化气时 ,注入量为 3. 63t/ h (焦化气 平均相对分子质量按 23. 5 计) ,注入催化裂化干气 时为 3. 08t/ h (催化干气平均相对分子质量按 20 计) 。加热炉出口温度为 500 ℃,入辐射段处压力 为 2. 0MPa 。 4. 2 能量消耗
表 3 设备构成比较
台
项 目 注气法
塔
无
容器
2
机泵
2 (压缩机)
冷却器
1
换热器
再沸器
小计
5
注水法 无 1
2 (水泵)
1
4
注水 + 污水汽提 ① 1 4
4 (水泵) 4 2 1 16
①未计氨回收及污水处理有关设备 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
摘要 将延迟焦化炉管注水改为注干气 ,可以消除因注水而产生的含硫污水污染 。通过计算 得知 ,注水改为注干气 ,能量消耗降低 ,投资虽有所增加 ,但可以由减少的污水汽提及处理设施的费 用中得到补偿 。因此 ,注水改为注干气在新建延迟焦化装置中是值得考虑的 。
关键词 :延迟焦化 注气 注水 环境保护
suppress coke formation. Through calculation , it is proposed to use dry gas as an alternative dilution medium for the reductions of sour water and energy consumption as well . Although the proposed method might increase the investment , however , this increase might be offset by the reduction of the investment of the wastewater treatment plant . Key Words : delayed coking ; gas injection ; water injection ; environmental protection
国外动态
天然气制合成油的发展前景
据统计 ,目前已有 11 套新的天然气制合成油 ( GTL) 装 置正在规划建设之中 。地点包括尼日利亚 、埃塞俄比亚 、澳 大利亚 、卡塔尔 、南非 、印度尼西亚 、埃及 、委内瑞拉 、特立尼 达2多巴哥 、玻利维亚和巴布亚新几内亚 。装置规模为 225 ～450kt/ a 。潜在的新增地点包括伊朗 、印度和美国怀俄明
1 前 言 保护生存环境已成为当前人类面临的十分严峻
炼油工艺中污染相对严重的装置之一 ,需要设法予 以改进 。
的课题。国际上对环境的保护已从治标转向治本 , 即从治理产生的污染发展到采用无污染的环境友好 绿色化学技术 。现在许多炼油及石油化工技术是五 六十年代发展的 ,存在不少对环境污染的问题。因 此要对现有工艺技术从环保的角度出发进行技术改
化 ,加大炉管中物料线速 ,防止渣油在炉管中结焦 。 用注水的办法增加炉管线速是最简便的办法 ,但从 环境保护和能耗角度考虑 ,注水未必是适宜的 。如
收稿日期 :2000208225 ;修改稿收到日期 :2000212212 。 作者简介 :庞桂赐 ,教授级高工 ,1964 年北京石油学院研究生
24
石 油 炼 制 与 化 工 2001 年 第 32 卷
由表 3 设备构成可以看出 ,虽然注气法因购置压缩 机会增加投资 ,但可以从减少了污水汽提等设施的 费用中得到补偿 。
表 4 公用工程消耗比较
单 耗 冷却水/ t·h - 1 软水/ t·h - 1 电/ kW·h 蒸汽/ kg·h - 1 燃料/ kg·h - 1 相对操作费
石 油 炼 制 与 化 工 2001 年 8 月 PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS 第 32 卷第 8 期
wenku.baidu.com
延迟焦化加热炉管注水改为注干气消除含硫污水污染
庞 桂 赐
(石油化工科学研究院 ,北京 100083)
LPG
3. 69
0. 035
常温 ～500 ℃ 耗热能
9. 28
3. 11 4. 09 11. 44
塔顶 冷却 水能耗
合计
0. 42 9. 71
忽略 基准 0. 61
4. 87 5. 80 15. 77
入焦化干气总的能耗为 5. 80GJ / h ,而注水法则要 9. 71 GJ / h ,注气法 (除 LPG 外) 能耗较注水法能耗降 低 40 %以上 。主要原因是将水加热成 500 ℃蒸气 , 要较干气加热到同样温度需要消耗更多的热量 。 需要指出的是这部分热量还要带入分馏塔 ,将由塔 顶冷却器冷却水取走 ,按能量消耗换算规定 ,相当 消耗 418MJ / h 的能量 。
除了上述两种干气外 ,也对注 LPG进行了计算。 用LPG虽然可以不用压缩机 ,而用泵直接注入 ,但经 过焦化系统后 ,LPG变成了低压的气体 ,尚须压缩、吸 收、解吸、稳定等过程 ,再把 LPG 回收 ;同时由于 LPG 的相对分子质量较水大得多 ,为保持相同线速 ,需注 入更多的 LPG,使之总能量消耗远大于注水法 ,虽然 也不产生含硫污水 ,但不推荐此方案。 4. 3 设备投资和操作费
氨氮
硫化物 挥发酚
油类
氰化物
COD
常压塔塔顶分离器
3. 30
减压塔塔顶分离器
3. 30
催化分馏塔塔顶分离器
1. 20
焦化分馏塔塔顶分离器
0. 75
大庆原油
6
51. 2～151. 5 34. 67
10
320. 6
803. 3
10 1 114～1 355. 2 1 420
5
2 302～2 413 3 580
23
果改注水为注入石油炼制中产生的干气 ,也可以达 到增加炉管线速防止结焦的目的 ,这样就从根本上 消除了分馏塔塔顶污水的产生 (治本) ,避免了含硫 污水对环境的污染 。有的炼油厂焦化分馏塔塔顶 污水部分来自柴油汽提塔汽提蒸汽的凝结水 。实 际上焦化柴油等产品都是中间产品 ,需进一步加 工 ,因此汽提塔可以不开 。 注入干气的数量由注水时相同的线速来核定 。 由于干气的相对分子质量与水的相对分子质量相 近 ,其密度增大不多 ,因而对系统压降影响不大 ;由 于保持了炉管内线速相同 ,因此不会增加焦炭塔 、 分馏塔内的线速 ,不影响焦炭塔的容焦量 ,对延迟 焦化的操作不会产生大的影响 。 3. 2 注干气的实施方案
5 结 论 (1) 将焦化加热炉注水改为注干气 ,可以消除
含硫污水的污染 ,降低能耗 。 (2) 炼油厂有可利用的注干气气体 ,除了增加
两台压缩机外 ,其它设备均不需更动 ,改注水为注 干气是现实可行的 。
(3) 对于新建装置由于不需建设污水汽提设 施 ,总的投资不会增加 ;对于老装置改造 ,由于能耗 降低 ,冷却负荷减少 ,减少了污水汽提费用 ,因而可 以降低操作费用 。