冷焦水循環處理：100%回收、100%再利用

由石油煉制焦化裝置產生的冷焦水是焦粉、水、重油和惡臭組成的固—液—氣混合物。這種混合物還因反復流動等而乳化，形成油包水和水包油的乳化液滴。如果將未處理的冷焦水直接排放到環境中，由于它含有多種硫化物、氰化物、揮發性酚等有毒物質，將嚴重破壞環境，甚至威脅人的生命安全。

 冷焦水既是一種有毒有害物質，但又包含了大量焦粉、重油等不可再生的資源，如果把這些寶貴的資源提取出來，不但實現了資源的循環再利用，而且解決了環境污染嚴重的問題。但是冷焦水是油—水—焦三相乳化顆粒，在常溫下難以分離，尤其是經過石油焦粉、油和水之間的相互乳化，油滴與水之間密度差更小，更難分離了。

“我們課題組必須首先突破的是冷焦污水污染物分離技術。”華東理工大學機械學院教授汪華林告訴記者。

攻克行業共性難題

焦化裝置是石油煉制業的四大主體裝置之一，40多年來雖有技術進步，但我國始終沒有解決冷焦污水的密閉和全循環利用問題，是一個多年來令人發怵的行業共性難題。

于是，課題組針對冷焦污水系統的流量及組成波動劇烈、壓力由高到低周期性變化、廢水與廢氣交織等特點，設計多級降溫冷凝—機械組合梯級污染分離 —污染物組分機械純化的一套集成裝置，將冷焦系統中VOC(揮發性有機物)氣體—水—焦粉—重油這種混合物分離為油、水、焦三部分，并分別回收利用，實現廢水治理與廢氣治理耦合、污染物治理與廢棄資源循環利用協調、經濟效益與生產清潔結合，解決冷焦廢水、廢氣污染問題。

專家點評：

美國石油焦化裝置加工能力約占全世界的52%，但其敞開式的大自然冷卻技術在中國“水土不服”。如中國石化工程建設公司在1980年曾采用美國技術設計，建造了冷焦污水處理系統，運行不到2年，就不得不更弦易轍。

然而，監測結果表明，采用自主研發的100萬噸/年焦化裝置冷焦水封閉循環利用系統，在資源回收、環境協調方面都顯著優于美國敞開式系統流程，在技術經濟指標上達到國際領先水平。100萬噸/年大型現代化的焦化裝置冷焦水封閉循環處理系統工業化取得成功，不僅打破了國外延遲焦化工藝清潔生產技術對我國的技術壟斷，同時為國內原創新技術開發和技術變革提供了思路。

四大創新成果

創新成果之一：發明污染物分離旋流技術

美國冷焦污油的脫水采用高速離心機技術，投資大，難于維護。國內冷焦污油重力沉降初步脫水后，常常作劣質燃料賤賣；或摻入品質更好的污油系統，再加熱等沉降脫水，但操作費用高，投資大。

于是，課題組提出按比重差分離，大于水的(包含石油焦粉、含油、水，焦粉較多)、小于水的(包含油、石油焦粉、水，油較多)分別與水分離的思路，發明了亞微米顆粒污染物的污染分離旋流技術，能將冷焦污水的含油濃度從82毫克/升—86毫克/升降低到6毫克/升—7毫克/升。

課題組發明了旋流分離方法進行脫水，以流體旋轉的靜設備替代美國式高速旋轉離心機，將冷焦污油的含水濃度從6%—8%降低到小于1%(平均小于0.5%)，滿足焦碳塔急冷油的含水指標，比國內常采用的破乳—重力沉降方法效果更好。

此外，國外、國內工業化的石油化工裝置，物料脫鹽采用高壓電場方法，占地面積大、電耗高、安全等級要求高、維護難。本課題發明流體旋轉的旋流脫鹽脫堿方法，利用水溶解鹽和堿的特性，旋流脫水過程就帶出鹽和堿，達到脫鹽脫堿的目的。將其含堿濃度從41毫克/升降低到11毫克/升，使10萬噸/年環己酮裝置的連續運轉周期從2—3個月提高到11個月以上。

創新成果之二：發明廢水和廢氣耦合處理工藝

通常，廢水、廢氣分別處理。VOC氣體采用降溫冷凝回收方法，將氣體中揮發性有機物冷凝為液體，再利用氣液分離設備，既治理廢氣，又回收油資源。本課題采用廢水治理廢氣，利用廢水冷凝廢氣，再用液—液分離設備將冷凝到廢水中的油收回，實現廢水設施治理廢氣。

其中，含油污水的浮選旋流耦合分離方法，使采用脫油旋流器無法分離的微小油滴可以采用氣浮旋流組合裝置分離出來，凈化率可達99％以上。

根據冷焦污水的油類廢水和廢氣化學組成相近、溫度相異，廢水量大而廢氣量小的特點，設計了冷焦廢氣的處理方法和成套設備，實現了廢氣處理與循環利用。采用冷焦廢氣和廢水耦合處理工藝后，裝置區域惡臭濃度從2000降低到20—45。

創新成果之三：發明冷焦水密閉循環處理關鍵工藝

課題組發明的冷焦污水處理方法及裝置，根據綜合廢水處理廢氣方法、氣浮旋流耦合分離方法等，通過采用一套廢水處理裝置，解決冷焦廢水和廢氣治理的兩個問題，實現污油、石油焦和水這三種物質的的富集、凈化、回收利用，實現冷焦熱污水處理的“全封閉循環”。

該技術屬于集成創新被鑒定為國內外首創，已形成國家清潔生產標準技術。100萬噸/年工業裝置運行，廢水再生與循環利用、污油回收利用、石油焦粉末回收利用、廢氣中水、VOC回收利用率達100%；二氫化硫回收率達80%以上。

創新成果之四：污染物分離旋流器

課題組發明了微小型的三錐體結構的液—液分離旋流器。該旋流器在預先去除大于10微米分散相液滴的情況下，能夠分離出不大于5微米的液滴。

專家點評：

以本課題的創新成果，對我國從美國成套引進的第一套大型現代化的石油焦化裝置(100萬噸/年規模)的冷焦污水系統進行安全環保技術改造工程。通過密閉循環技術改造后，2004年6月一次開車成功，焦炭塔排出的冷焦污水的各組分循環利用率達到100%，作業區域空氣質量達到國家作業環境工業衛生標準要求。

其中，油被100%再生，循環使用率100%；通過熱水池和脫焦旋流器的組合裝置，將冷焦水的焦粉收集起來，定期清運到焦碳堆場，成為焦碳產品，焦粉回收使用率達到100%；冷焦水溫度從87℃—90℃降低到41℃—45℃；廢水100%再生，再生后100%回用。通過密閉熱水池、焦粉旋流器等組合裝置，回收了VOC的油品和水汽。空氣污染得到顯著改善，原有惡臭氣味已完全消失，工人的作業環境也大為改善。

裝備了國內80%大中型焦化裝置

課題組研發的冷焦污水封閉循環利用裝置，既消除環境污染，又回收利用了污水中各個組分，還具有水處理工藝流程靈活可調、實行實時監控操作方便、污油密閉回收、運行穩定、經濟安全、資源回收率高、消除大氣污染等優點，能有效消除空氣污染，具有顯著的環境和社會效益。

該技術推廣應用到國內外32套大、中型延遲焦化裝置，總加工能力為3460萬噸/年，其中國內加工能力為3260萬噸/年，國內現有大、中型延遲焦化裝置80%采用。

專家點評：

 該技術被我國最大的三個煉油設計院列入延遲焦化裝置核心生產技術，還可以應用到海洋平臺、鋼鐵行業的焦化裝置、船舶污水、未來的生物質煉油裝置。

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