重油催化热裂解装置含硫氨污水树脂吸附的再生方法研究

2023-10-24艾小兵马继鹏

石化技术 2023年10期

艾小兵马继鹏

陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司陕西榆林 718500

1 含硫氨污水情况描述

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司渣油催化裂解装置（以下简称：DCC）产的含硫氨污水溶解大量有机物，通过污水汽提单塔侧线抽氨工艺法汽提出的氨、硫化氢因带油无法回收利用，树脂吸附有机物应用在含硫氨污水工艺中有很好的效果，但树脂吸附饱和后，恢复原有吸附能力存在一定的弊端，树脂吸附需要在DCC装置含硫氨污水中应用，进一步对树脂再生恢复原有吸附能力进行研究。根据现DCC装置运行情况，污水汽提单元含硫氨污水外观成乳白色状态，带有较浓油气味，含硫氨污水通过罐中罐利用沉降稳定除油后，分析含油在100～300mg/L之间，DCC装置检修时，污水汽提系统吹扫时会有黑色油渣及重油。

2 吸附树脂的作用原理

吸附：在实际应用过程中，含硫氨污水中的有机物质（溶质）通过吸附树脂床时，吸附树脂和溶质分子之间产生了范德瓦尔引力（包括氢键力、定向力、诱导力和色散力），溶质分子被吸附在吸附树脂表面（一般吸附树脂比表面积越高，吸附量越大）；当吸附树脂分子与溶质分子能形成氢键时，则可大大提高吸附选择性，有利于溶质分子同水溶液的分离，从而使含硫氨污水得到净化[1]。

脱附：被吸附的溶质（有机物）选用适当的方式即可完全洗脱，树脂可重复利用。一般对酸性溶质选用稀碱作脱附剂；对碱性溶质选用稀酸作脱附剂；而对于中性溶质选用有机溶剂作脱附剂。对于沸点较低的有机物可以利用低压蒸汽再生。对于结合力强的有机物不易被脱附，可用有机溶剂脱附，脱附下来的有附加值的物质直接回收利用。

3 含硫氨污水树脂吸附再生试验

试验工艺流程概述。

DCC装置污水汽提单元含硫氨污水经过现有罐中罐除去浮油后，在罐出口引水至除油设备，首先经过阻截除油过滤器去除含硫氨污水中悬浮物、微量的重油等杂质，然后通过两级树脂塔串联吸附，含硫氨污水中的含油有机物被树脂吸附，出水至污水汽提系统（实验逻辑如下图1所示）。

当树脂单元出口的含硫氨污水油含量超过20mg/L以后视为失效，使用蒸汽再生脱附，蒸汽脱附（蒸汽温度＜140℃），再生后的高浓度含油污水经换热器冷却回收。

通过除油试验设备吸附出水情况分析，检测结果如表1所示，吸附出水随着运行周期的延长，出水含油波动大，吸附时间周期逐渐缩短。

表1 再生树脂性能检测结果

4 蒸汽再生脱附出的油品分析

根据图2所示，通过分析再生油组分发现，水中含有烯烃、烷烃、芳烃、以C6～C12为主的，剩余有不明确成分。从出水的吸附精度看，随着多周期的实验，有所下降，从1～2周期时的10mg/L以下缓慢增长到10mg/L以上，主要原因是水中油乳化程度高，导致一些重组分还有胶质被吸附，蒸汽再生对这些成分解析不彻底[2]。

图2 出口油含量统计

5 蒸汽再生脱附后树脂吸附量检测

已吸附饱和的吸附树脂直接以不同类溶剂动态清洗再生，在同样的时间内整体效果不好，主要是树脂中吸附有胶质，以下采用溶剂浸泡+动态清洗效果如下：

实施案例：将以上已吸附饱和的吸附树脂取50ml装入不锈钢树脂吸附柱内，室温下（20℃～25℃）用1BV甲醇溶液浸泡溶解1h，在用1BV甲醇溶液以1BV/h流过树脂床层，甲醇动态清洗后，然后用120℃低压蒸汽对树脂再生，蒸汽再生1h，最后用除盐水反冲洗降温至常温，利用静态沉降法树脂重新组合，检测树脂的吸附量为27g/L，低于新树脂吸附量80g/L。

将50mL已吸附饱和的吸附树脂装入不锈钢树脂吸附柱内，室温下（20～25℃）用1BV丙酮溶液浸泡溶解1h，在用1BV丙酮溶液以1BV/h流过树脂床层，丙酮动态清洗后，用120℃低压蒸汽对树脂再生，蒸汽再生1h，最后用除盐水反冲洗降温至常温，利用静态沉降法树脂重新组合，检测树脂的吸附量为70g/L，低于新树脂吸附量80g/L[3]。

将50mL已吸附饱和的吸附树脂装入不锈钢树脂吸附柱内，室温下（20～25℃）用1BV二甲苯溶液浸泡溶解1h，在用1BV二甲苯溶液以1BV/h流过树脂床层，二甲苯动态清洗后，用120℃低压蒸汽对树脂再生，蒸汽再生1h，最后用除盐水反冲洗降温至常温，利用静态沉降法树脂重新组合，检测树脂的吸附量为73g/L，低于新树脂吸附量80g/L[4]。

将50mL已吸附饱和的吸附树脂装入树脂吸附柱内，室温下（20～25℃）用1BV甲苯溶液浸泡溶解1h，在用1BV甲苯溶液以1BV/h流过树脂床层，甲苯动态清洗后，然后再用120℃低压蒸汽对树脂再生，蒸汽再生1h，最后用除盐水反冲洗降温至常温，利用静态沉降法树脂重新组合，检测树脂的吸附量为79.7g/L，接近新树脂吸附量80g/L，解析效果较佳。实验统计结果见表2。

表2 实验室对蒸汽再生脱附后树脂吸附检测指标及其结果

通过以上实验数据得出结论：含硫氨污水含油组分复杂，树脂单纯用蒸汽再生运行周期短；为了树脂吸附再生能在DCC装置中应用技术，拟采用甲苯和蒸汽结合的方式再生，再次试验，不同的是树脂吸附饱和后[5]。先用1BV甲苯对树脂浸泡，然后用1BV甲苯进行动态清洗，最后使用蒸汽再生脱附，蒸汽脱附（蒸汽温度＜140℃）。通过试验树脂吸附出口含油情况见图3。