張鋼強(qiáng)（中國(guó)石化中原油田普光分公司天然氣凈化廠）

普光天然氣凈化廠以高含硫化氫（H2S體積分?jǐn)?shù)14.14%）天然氣為原料[1]，凈化裝置的脫硫系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的FeS，吸附在設(shè)備和管道上，一旦遇到空氣極易發(fā)生自燃[2-4]。此外，當(dāng)設(shè)備停工吹掃時(shí)，積存在設(shè)備內(nèi)的H2S、小分子硫醇、氨氮等有毒有害物質(zhì)隨放空擴(kuò)散到裝置現(xiàn)場(chǎng)及周圍環(huán)境中，造成檢修現(xiàn)場(chǎng)及周圍伴有惡臭，造成人身傷害和環(huán)境污染。因此，在檢修前應(yīng)對(duì)設(shè)備與管道進(jìn)行化學(xué)清洗，而化學(xué)清洗完成后還需進(jìn)行一次水洗工序，以徹底清除系統(tǒng)內(nèi)殘存的化學(xué)清洗劑。

聯(lián)合裝置因化學(xué)清洗、水洗產(chǎn)生大量的高濃度檢修污水，主要由化學(xué)清洗廢液和水洗廢液兩部分組成?；瘜W(xué)清洗廢液由脫硫主系統(tǒng)、酸氣分離罐、急冷塔系統(tǒng)、酸水汽提系統(tǒng)、地下罐及高、低壓火炬收集罐等系統(tǒng)化學(xué)清洗后退液所產(chǎn)生，水洗廢液由上述系統(tǒng)在化學(xué)清洗結(jié)束后，加上脫水系統(tǒng)進(jìn)行水洗時(shí)產(chǎn)生。

以普光氣田目前應(yīng)用的污水處理工藝，雖可實(shí)現(xiàn)化學(xué)清洗液、水洗廢液的廠內(nèi)處理，但是處理難度比較大，相關(guān)工藝仍在優(yōu)化研究階段，消耗大量藥劑，處理周期較長(zhǎng)，處理成本較高。這就要求分析污水來源，優(yōu)化化學(xué)清洗及水洗工藝，減少檢修污水的總量。

1 檢修污水來源

1.1 化學(xué)清洗流程

清洗設(shè)備通過富胺液閃蒸罐（D-102）北側(cè)底部排污管線將清洗劑裝入D-102，再由D-102自壓入胺液再生塔（C-104），啟動(dòng)C-104底部貧胺液泵（P-102），經(jīng)過貧、富胺液換熱器（E-101A/F）、貧液空冷器（A-101A/H）和冷卻器（E-106A/B），然后分為三路：第一路由C-104底部P-102出口去D-102頂部閃蒸氣吸收塔（C-103），進(jìn)入閃蒸罐；第二路由C-104底部P-102出口去尾氣吸收塔（C-402），經(jīng)C-402底部半富胺液泵（P-402）返回一級(jí)主吸收塔（C-101）頂部；第三路到高壓貧胺液泵（P-101）入口，經(jīng)P-101打入二級(jí)主吸收塔（C-102），然后啟動(dòng)C-102底部中間胺液泵（P-106），經(jīng)過冷卻器（E-105）打入C-101頂部，最后由C-101底部自壓入閃蒸罐，此時(shí)脫硫系統(tǒng)大循環(huán)建立完成。具體流程如圖1所示[5]。

1.2 化學(xué)清洗

凈化裝置檢修之前，為了有效避免硫化亞鐵及系統(tǒng)內(nèi)惡臭物質(zhì)造成人員傷害、設(shè)備腐蝕及環(huán)境污染，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行以除臭、鈍化為目的的化學(xué)清洗。為了優(yōu)化停工過程，縮短停工時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少檢修污水排放量，普光凈化廠采用退液→水洗→除臭鈍化→水洗→蒸塔程序，將其中除臭、鈍化兩個(gè)過程合二為一，此過程主要產(chǎn)生高COD除臭、鈍化液[6]。

圖1 脫硫系統(tǒng)化學(xué)清洗流程

1.3 化學(xué)清洗后水洗

化學(xué)清洗后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行水洗，以除去惡臭、鈍化殘液。水洗廢液主要由脫硫主系統(tǒng)、酸氣分離罐、急冷塔系統(tǒng)、酸水汽提系統(tǒng)、地下罐及高、低壓火炬收集罐等系統(tǒng)在化學(xué)清洗結(jié)束后，加上脫水系統(tǒng)進(jìn)行水洗時(shí)產(chǎn)生，這部分水洗液COD含量高，無法實(shí)現(xiàn)直接進(jìn)入絮凝反應(yīng)池生化處理。

2 控制措施優(yōu)化

2.1 化學(xué)清洗工藝

2.1.1 化學(xué)清洗設(shè)備及藥劑用量原則

單元凈化裝置需要進(jìn)行化學(xué)清洗的系統(tǒng)主要有脫硫主系統(tǒng)、酸氣分離罐、急冷塔系統(tǒng)、酸水汽提系統(tǒng)、地下罐及高、低壓火炬收集罐等系統(tǒng)，全部化學(xué)清洗廢液退至酸水罐區(qū)?；瘜W(xué)清洗劑用量基本原則根據(jù)清洗設(shè)備、管線等的體積來計(jì)算，使用濃度為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。需要進(jìn)行化學(xué)清洗的主要設(shè)備如表1所示。

2.1.2 化學(xué)清洗方案

1）脫硫主系統(tǒng)上水建立冷循環(huán)，各容器液位達(dá)到40%以上（一般控制在50%左右），穩(wěn)定2 h后加注化學(xué)清洗劑。

2）脫硫主系統(tǒng)與急冷水系統(tǒng)、酸氣分離罐同時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗。

3）高、低壓火炬收集罐加注滿罐溶液后（含10%化學(xué)清洗劑），浸泡+循環(huán)清洗處理。

4）地下罐加注滿罐溶液后（含10%化學(xué)清洗劑），浸泡+循環(huán)清洗處理。

2.1.3 化學(xué)清洗方案后工藝

1）急冷水系統(tǒng)提前12～24 h進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗廢液作為脫硫主系統(tǒng)及D-301化學(xué)清洗的載體使用，D-301清洗液排至脫硫主系統(tǒng)。

方案優(yōu)化后，化學(xué)清洗廢液減少50 m3。

表1 主要設(shè)備概況

2）實(shí)行脫硫主系統(tǒng)冷循環(huán)建立與加藥同步進(jìn)行，系統(tǒng)塔器液位維持在40%，D-102液位維持在30%。

方案優(yōu)化后，減少化學(xué)清洗廢液250 m3。

3）脫硫主系統(tǒng)清洗廢液作為高、低壓火炬罐化學(xué)清洗液的載體，加入適量化學(xué)清洗溶劑后，采用50%～60%液位浸泡＋循環(huán)清洗模式。

方案優(yōu)化后，化學(xué)清洗廢液減少64 m3。

4）將地下罐作為脫硫主系統(tǒng)、酸水氣提系統(tǒng)、火炬罐系統(tǒng)的化學(xué)清洗退液中轉(zhuǎn)站，安排在最后清洗，采用其他系統(tǒng)的清洗廢液作為載體，80%液位浸泡＋循環(huán)清洗模式。

方案優(yōu)化后，化學(xué)清洗廢液減少20 m3。

2.2 水洗工藝

2.2.1 脫水系統(tǒng)

鑒于脫水系統(tǒng)不含F(xiàn)eS、H2S等有毒有害物質(zhì)，不需要進(jìn)行化學(xué)清洗，只進(jìn)行水洗。脫水系統(tǒng)僅對(duì)需要開人孔作業(yè)的產(chǎn)品氣分液罐（D-204）進(jìn)行蒸塔作業(yè)，基本不產(chǎn)生水洗廢液。

工藝優(yōu)化后，水洗廢液減少20 m3。

2.2.2 水洗退液工藝流程

設(shè)備與管線在完成化學(xué)清洗后，還需進(jìn)行一次水洗工序，以徹底清除系統(tǒng)內(nèi)殘存的化學(xué)清洗劑，產(chǎn)生的水洗廢液最終排入污水處理場(chǎng)T-104罐。

原退液流程：水洗廢液→裝置污水提升池→污水處理場(chǎng)污水池→污水處理場(chǎng)T-104罐，由于污水處理場(chǎng)污水池同時(shí)在接收日常的生產(chǎn)污水，所以水洗廢液無法與其他低濃度污水實(shí)現(xiàn)“清污分流”。

新增退液流程：水洗廢液→酸水管線→污水處理場(chǎng)T-104罐，水洗廢液全部密閉排放至T-104罐，不與其他污水混合，真正實(shí)現(xiàn)“清污分流”，減少污水排放量。

工藝流程優(yōu)化后，水洗廢液減少328 m3。

2.3 高濃度檢修污水生化處理工藝

通過大量的試驗(yàn)，探索出將高濃檢修污水與生產(chǎn)、生活污水配比后再進(jìn)行生化處理的可行途徑，實(shí)現(xiàn)高濃度檢修污水廠內(nèi)處理。具體處理過程如圖2所示。

圖2 檢修污水與生產(chǎn)、生活污水配比處理示意圖

3 效益分析

通過對(duì)化學(xué)清洗工藝、水洗工藝及退液流程的優(yōu)化，凈化廠從產(chǎn)生高濃度檢修污水的源頭進(jìn)行控制，污水總量明顯減少，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。優(yōu)化前后檢修污水量對(duì)比如表2所示。

表2 優(yōu)化前后污水排放量對(duì)比

3.1 減少拉運(yùn)回注費(fèi)

高濃度檢修污水拉運(yùn)回注費(fèi)按1 019.03元/m3計(jì)算，優(yōu)化前化學(xué)清洗廢液的拉運(yùn)回注費(fèi)用為194.63萬元。優(yōu)化后，化學(xué)清洗廢液仍然計(jì)劃拉運(yùn)回注處理，預(yù)計(jì)產(chǎn)生的拉運(yùn)回注費(fèi)用為155.50萬元，節(jié)省拉運(yùn)回注費(fèi)39.13萬元。

3.2 生化處理費(fèi)用

優(yōu)化前化學(xué)清洗廢液拉運(yùn)回注費(fèi)用為194.63萬元。

生化處理產(chǎn)生的費(fèi)用主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)和外包勞務(wù)費(fèi)三部分。按日均處理水洗廢液65 m3計(jì)算，1 452 m3水洗廢液預(yù)計(jì)23天處理完畢，產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用如下：

◇污水處理場(chǎng)日均消耗電量1 594 kWh，23天產(chǎn)生的電費(fèi)為5.94萬元；

◇勞務(wù)費(fèi)平均每天4 657.53元，23天產(chǎn)生的藥劑費(fèi)與外包勞務(wù)費(fèi)為10.71萬元；

◇三項(xiàng)費(fèi)用合計(jì)16.65萬元，節(jié)省費(fèi)用178.98萬元，一共節(jié)約費(fèi)用217.11萬元。

4 結(jié)論

作為國(guó)內(nèi)建成投產(chǎn)的首個(gè)百億立方級(jí)特大型高含硫天然氣凈化廠，普光凈化廠在裝置檢修中可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。檢修過程中產(chǎn)生大量的高濃度污水，該部分污水生化處理難度很大，回注會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。普光天然氣凈化廠不斷探索，優(yōu)化化學(xué)清洗工藝，從源頭控制污水產(chǎn)生，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，為普光凈化廠裝置檢修積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為同類高含硫天然氣凈化廠提供了借鑒。