污水处理装置是中国石油吉林石化公司炼油厂的辅助装置之一，主要处理炼油厂、锦江工业区、乙烯厂排放的工业污水及炼油厂厂区、住宅区生活污水。原设计污水处理能力800m3/h，1977年装置建成投产。2014年装置扩建后处理规模为1200m3/h，装置由隔油单元、浮选单元、曝气单元、异味处理单元、三泥脱水单元组成。延迟焦化作为重油加工的主要装置，加工原料大部分为浮渣、污油，有炼化行业的“回收站”之称，对原料的硫含量、杂质等要求相对不高，产品除石油焦外，汽油、柴油等还要进行深度加工。延迟焦化装置焦炭塔采用两塔间歇切换操作，通过操作四通阀完成切换。延迟焦化反应完成后，焦炭塔内温度通常高于400℃，在除焦作业前必须进行冷焦操作。通常先用蒸汽将塔内及焦炭上吸附的油气吹出，然后进行给水冷却。作者利用在水冷的初级阶段注入浮渣，高温焦层将浮渣骤热气化，浮渣中水、轻质烃气化后形成气流进入接触冷却系统，较重组分和固形物在高温区进行裂化变成石油焦和灰分被焦炭吸附。焦化装置处理浮渣，可解决环保问题，并且能减少冷焦水用量和冷焦蒸汽用量，起到节能降耗的作用。
1、装置运行中存在的问题
1.1 浮渣处理费用高
炼油厂污水来源于装置生产加工过程中、轻重污油罐脱水及一些辅助装置，污水中含有大量污油。炼油厂对含油污水的处理一般采取隔油池、一级浮选、二级浮选、调节水罐静止脱水等方法。污水场的含油污水含有一部分轻油、重油、悬浮颗粒和一些胶状物质，通过污水场浮选处理会产生大量的浮渣，这些浮渣含有重油、悬浮颗粒、化学溶剂等，对于加工原油1000万t/a的炼油厂，会产生约200t/d浮渣，通过再加工后外委处理，费用约550元/t，外委处理费用高。
1.2 处理难度大及污染重
浮渣中含有化学药剂、轻重污油、悬浮颗粒等多种复杂组分。对其处理需要添加活性污泥及药剂，再经过离心机分离，外委处理，工艺复杂处理难度大。浮渣焚烧对大气造成二次污染，浮渣堆埋，会对土壤、水质等造成二次污染。随着吉林石化公司原油加工量的逐年提高，污泥量逐年增加，对含油污泥中的油资源进行回收利用，同时将含油污泥进行无害化处理，已是一个迫在眉睫的问题。
1.3 急冷水用量大
延迟焦化焦炭塔旧塔切换后，旧塔内温度通常高于400℃，在除焦作业前必须进行冷焦操作。通常先用蒸汽将塔内及焦炭上吸附的油气吹出，然后进行给水冷却，给冷却水时间约4h，消耗大部分急冷水，增加装置能耗。
2、装置改造内容
2.1 改造方案
对国内延迟焦化装置回炼浮渣方式进行了调研。根据现有生产运行状况，将浮渣作为焦炭塔冷焦降温的介质输入塔内，将含油浮渣作为延迟焦化装置焦炭塔冷焦过程的冷却水(通称小给水)使用，焦炭塔冷却过程都是使用工业用水，每年消耗工业水量很大，利用污水场产生的含油浮渣作为焦炭塔的冷却水，既节约了用水，又消除了处理浮渣过程中对环境的影响，同时也节约处理浮渣产生的费用，有很好的经济效益。该方法是利用焦炭塔小给水的余热对浮渣升温气化，浮渣从焦炭塔底吹汽给水线进入焦炭塔，利用焦炭塔内部约400℃的高温焦炭将浮渣气化分离，水分、轻质油会蒸发至分馏塔，浮渣中的固体颗粒物及重质油会留在焦炭塔中，待除焦时和焦炭进入焦碳池。此方法不影响分馏塔的操作，不影响焦炭的质量，降低了能耗，增加了产量，操作容易，控制简单。
2.2 工艺流程
污水处理场浮渣罐中间层浮渣，温度40℃，流量30t/h(间歇)，自压进入浮渣外送泵，经加压至0.6MPa后送至延迟焦化装置浮渣缓冲罐缓冲，罐底浮渣自压进入浮渣回炼泵，经加压至1.0MPa后，一路(15t/h)送至延迟焦化装置，在高温焦炭冷却过程中从焦炭塔底部进入，作为焦化冷焦的冷却水，用焦炭的高温余热将浮渣中轻组分、水及污油蒸发成气相，从焦炭塔顶部至水冷设备，浮渣中的固体颗粒随着石油焦一起附着在焦炭塔器壁上，实现无害化处理浮渣;另一路(5t/h)回流至浮渣缓冲罐。按回炼15t/d计算，每天开泵回炼时间为1h。浮渣缓冲罐顶部与火炬系统连通，确保浮渣罐不超压运行。具体工艺流程见图1。
3、改造后运行情况
3.1 改造后的效果分析
为了考核改造后的装置运行情况、产品质量、综合能耗及设备能力等方面是否达到设计水平，掌握改造后装置性能特点，进一步调整优化生产操作条件，分析装置存在的问题和以后的优化生产方向，为装置的长周期运行提供技术指导依据，装置运行1个月后，进行了装置标定。
3.1.1 改造后对石油焦质量的效果分析
延迟焦化石油焦质量取决于原来的供给质量，同时也受焦炭塔温度、塔顶压力、冷焦过程中的时间及给水量的大小等因素影响，浮渣中含有大量的胶质及固体颗粒，作为急冷水进入焦炭塔，理论上会对石油焦的灰分略有影响，延迟焦化浮渣掺炼前后操作数据见表1。
由表1可知，掺炼浮渣石油焦中的w(挥发分)和w(硫)分别上升0.2%～0.5%和约0.2%，w(灰分)上升0.02%～0.21%，都小于0.5%，质量合格，可以看出掺炼浮渣对石油焦的质量影响很小。同时每塔石油焦量为500～600t，浮渣约占石油焦总量的0.3%，按照固体颗粒及含油质量分数为2%并且转换率为0测算，石油焦中w(灰分)增加约0.06%，故每次回炼约15t浮渣。
3.1.2 改造后对焦炭塔操作的影响分析
由表1可知，掺炼浮渣对延迟焦化塔顶温度略有影响，掺炼前焦炭塔塔顶温度414℃，掺炼后焦炭塔塔顶温度升高至420℃，提高4～6℃，但仍在指标范围内(≤425℃)，掺炼浮渣对焦炭塔塔顶温度影响较小；掺炼浮渣前焦炭塔塔顶压力0.16MPa，掺炼浮渣后焦炭塔塔顶压力0.17MPa，上升了0.01MPa，均在指标范围内(≤0.23MPa)，说明掺炼浮渣对焦炭塔塔顶压力影响很小；掺炼浮渣后对焦炭塔的操作无影响，同时对除焦也无影响。
3.2 装置能耗效益分析
污水处理场浮渣回炼的能量来源于焦炭塔生焦后的余热，用焦炭塔中400～420℃的焦炭做热媒体，用焦炭的热量将浮渣中的水分，轻质油蒸出，污水处理场的浮渣中重质油及固体颗粒物吸附在焦炭塔的器壁上，随石油焦一起至石油焦池，延迟焦化焦炭塔通过此过程回炼浮渣，除焦炭的余热外不消耗能量，回炼过程中各项操作数据不会发生波动，所以回炼浮渣对延迟焦化装置能耗不会有影响。
3.3 经济效益分析
炼油厂产生的污泥总量为4.9～8.4万t/a。污泥处理费用约占污水处理费用的20%～50%，而浮渣的处理费用约占污泥处理费用的34.2%，说明浮渣处理费用在污泥处理费用占的比例很高。
按15t/d代替小给水进入焦炭塔，处理浮渣量为5500t/a，即可节约新鲜水5500t/a。按现在工业水2.2元/t计算，约节省1.2万元/a。约5%浮渣在焦炭塔中形成石油焦，生成石油焦约275t/a，按目前800元/t计算，创效约22万元/a。外委处理浮渣费用按550元/t计算，处理过滤后浮渣量为550t/a，处理浮渣的费用约为30万元/a，合计创效约53.2万元/a。
3.4 社会效益分析
改造前浮渣外委处理，无论是焚烧还是堆埋，所产生粉尘及颗粒物都会对环境造成二次污染，通过延迟焦化回炼浮渣，可以减少处理浮渣所造成的二次污染，在取得经济效益的同时还能改良环境，具有显著的社会效益。(来源：中国石油吉林石化公司 调度中心，炼油厂)
