石油化工工艺及其废水处理研究
谢万飞
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谢万飞,. 石油化工工艺及其废水处理研究[J]. 石油科学研究,2024.2. DOI:10.12721/ccn.2024.158395.
摘要:
在当前的形势下,节能、环保和环保日益被社会所认识,在国内的石化工业中,已经实施了绿色环保的策略,采用该措施进行的石化工艺更适合于新的环保理念。但是,当前我国石化行业对污水的治理还存在诸多问题,严重影响了石化行业的发展。在石油化工生产中,怎样更好地处理污水一直是石油化工领域亟待解决的问题。
关键词: 石油化工工艺废水处理
DOI:10.12721/ccn.2024.158395
基金资助:

目前,国内对原油的需求量不断增加,原油产业的发展潜力也越来越大。石化工业的流程必须满足我国工业对环境保护的需要。在现实生活中,会产生大量的废水,这就需要石化企业在解决这一问题时,应从技术层面出发,对这些问题进行细致的剖析和研究,为国内石化企业的发展奠定坚实的基础。本文通过对石油化工工艺的认识,对石化工业污水的治理进行了详细的介绍,并根据石化工业污水的种类和危害,对石化工业污水的治理进行了探讨。

一、石油化工工艺

1.石油化工原油预处理。原油主要是指经过提炼后,送入精炼厂或进行处理的原油。因为石油里有大量的水和盐,所以从盐的观点来看,石油里存在着大量的氯化钠,它们会侵蚀处理石油的装置。造成这种情况的原因,是因为处理石油的装置中使用了大量的金属装置,它们与石油中的氯化钠进行了反应,同时也会在装置的内部生成大量的有毒物质,对石油开采工作的正常进行十分不利。因此,在对石油进行加工和处理时,必须做好防治工作,降低油品中的水份和含盐量。即,在现代采油技术过程中,向原油中注入少量含盐量相对较小的水,可以使原油的含盐量在进行开采过程中得到有效的降盐。另外,还需将盐分予以完全溶出,并利用破乳与压力相结合的方式,将含水的部分提取出来,从而达到将油水完全分开的目的。

2.石油化工催化裂化工艺。这种方法既能促进石油的深加工,又能获得高质量的油品和柴油。催化裂化是一种将原油转化为轻质燃油的过程,其过程由原油催化裂化、产物分离和催化再生三大环节组成,通过对原料进行分级,得到需要的汽油、柴油、液化气等原料,其中,汽油的制备和重质油的轻质化是促进我国经济发展的关键。

3.石油化工催化重整工艺。该过程是利用碳氢化合物和氢气发生化学反应,将常压精馏得到的轻油转化成高芳香化合物的转化汽油。催化转化过程分为两大类:前处理和后处理。同时,馏分在不同的温度下,通过催化转化得到了各种油品。例如:在60-165℃范围内的馏份产物,以甲苯和二甲苯为主;而80~180℃之间的馏份产物则以高辛烷值为主。反应发生时,反应的基本条件为490℃或更高,压力为1-2 MPa。

4.加氢裂解过程。这一过程是将石化工业中的重油原料在压力下经催化转化为轻质油品。在这一化学技术中,催化剂起到了很大的作用,就原油而言,通过加氢裂解工艺可以获得更高品质的原油,同时也能够确保其与低凝的柴油的安全。加氢裂解技术因其操作灵活,原料适应性强,产物回收率高而被普遍采用。

二、石油化工废水的特征及危害

石化污水的成分比较复杂,但是几乎每一种成分都是有毒的,其中含有大量的芳香胺类化合物、多环芳烃化合物等难降解的有机化合物,除此之外,水体中还含有一些有毒的重金属,它们混合在一起,就会对原本的水环境造成极大的影响。石化污水对生态环境的影响很大,若化工企业未对其进行有效的治理,将其排入河流和饮用水中,既会给生态带来巨大的损失,也会给人民的生活带来极大的威胁。石化污水含有大量多环芳香族物质,若人体及植物长时间暴露在多环芳香族物质的污染下,将面临一种慢性致死的危险。石化污水含有大量的化学品,其中一些化学品能够与外部物质进行一系列的化学作用,从而导致环境不稳定。例如,有些化学物质可以与土壤中的氮、磷发生反应,使土壤中的氮、磷含量降低,土壤中的养分就无法满足农作物正常的生长需求。

三、化工企业废水处理现状分析

1.化工企业废水处理技术不科学。近年来,我国对环保工作的重视程度持续提高,同时,持续健全的环保政策也迫使各大企业在环保方面加大了投资,违法违规排放、偷排漏排等违法行为逐渐减少。但不少企业虽然不断购置设备,不断完善污水治理系统,但其污水治理技术还存在诸多缺陷。究其原因,在于不少企业在实施“达标”的同时,由于对某些工艺环节的污染机制缺乏正确的认知,致使其在实施相应的设施和设备采购时,出现了不科学的问题。这就造成了许多工业企业尽管耗费了巨大的财力和财力来处理污水,但污水的排放量依然超出标准。比如,一些化学工业在脱除常规污水COD时,忽略了预处理工艺中铁碳微电解的提高生物降解效率方面的关键作用,而这一步骤的COD脱除率只有18.73%,所以许多污水处理厂的工程师都觉得前处理对COD的脱除效率并不高,在污水处理流程中,就将预处理这一步骤给去掉了。如果去掉前处理这个步骤,那么它的生物化学体系就会变得非常的不稳定,需要添加其它的工业设备来进行治理,这样才可以保证污水的达标。此类由于对污水处理工艺认识不足而导致的问题普遍存在于化工企业的污水治理中,不但给企业带来了更大的困难,而且造成了污水治理的高昂费用。

2.废水处理过程中缺乏对污染物质的有效监控。目前,许多企业在国家的环保方针指引下,对污水基础工艺进行了持续改进,但仍缺少对污水中特征性污染物的长期监测,如果其中一个步骤稍有欠缺,将会使污水无法达到标准,从而引起生态环境的严重污染。比如,许多企业在对污水处理后的材料进行监测时,只对COD、氨氮等常规代表性物质进行监测,并且在监测点的设定上只考虑到了排水口,并没有在进水口设立监测点,这样就造成了污水处理工艺中某些特性污染物的监测方法不够完善,忽略了一些典型的污染物。比如,在化工企业中,有64%的化学品是以甲苯或二甲苯为溶剂的,所以,在工业污水中一定会含有苯。然而,目前对污水处理过程中污染物因素的检测多是基于排放口来对污水处理过程的影响,忽略了对污水进口的监控,而苯在进入前处理过程中,由于苯类化合物的结构相对稳定性,其开环断裂反应不完全,导致后续污水处理过程中仍有大量的苯类化合物残留。此外,苯系物具有较强的挥发性,如果后续工艺中有关的生产装置没有进行密闭,苯系化合物的挥发将引起周围的媒介迁移,这些隐藏的污染物同样会对周围的环境产生重大的影响。所以,在污水治理的时候,要紧密地结合其自身的基本特性,将污水中的污染物成分综合起来,从传统要素监控到特色污染物监控等多个层面,对污水的治理工作进行全方位的监控,以便更好地引导污水处理工作。

四、石油化工废水处理方式

1.物理式处理方法。

(1)隔油法。在处理原油污水的过程中,还有一道基本的步骤,叫做隔油法,也就是利用隔油装置,对污水中的杂质进行初步的沉降,得到比较大的杂质,从而得到更好的沉降效果。将隔油方式划分为不同的处理方式,可以获得不同的隔油效果。结果表明,采用斜板隔离法是一种行之有效的方法。

(2)气浮法。这种方式在各种污水治理方式中,具有良好的治理作用,具有很高的公信力,其主要方式是使用一些细小的泡沫,吸收污水当中的悬浮物,这种方式具有很高的科学性,没有二次污染的风险,而且处理费用也不高,是一种很受实际应用的方式。

(3)吸附法。其主要的处理工艺为:利用多孔的固态材料,吸收污水中的杂质,常用的是活性碳,它的吸附性强,这种方式对污水的治理有一定的作用,但也有一定的缺陷,即费用较高,并且容易造成二次污染。所以,在应用中,一般采用臭氧氧化法与絮凝吸附法相结合。随着科技水平的提高,吸收剂的应用越来越广泛,其科学性也越来越强,采用了某些新的材料,取得了很好的结果。

(4)膜分离法。在石化污水的治理中,也有一种膜分离的方法,它的核心是利用微滤、超滤、反渗透等技术来对污染物进行处理,具有很高的实用价值,而且具有很高的可信度,在实际的工作中,证实了这种方法在污水的治理上,具有良好的品质。本发明对提高污水的嗅味、色值、减少对环境的影响具有很好的作用。

2.化学式处理方法。

(1)絮凝法。采用混凝工艺去除污水中的难降解有机物,溶解油,乳化油等,即混凝工艺。它的基本流程是向污水中加入絮凝剂,使水中的胶质粒子被摧毁,然后它们之间发生冲突和聚合,生成一种更易于从污水中分离的新材料。只有将气浮、吸附等工艺与混凝工艺相结合,方能发挥其应有的效果。它是石化工业污水治理的一项关键工艺,与物理法相结合,其作用更为显著。目前,在污水的治理中,微生物絮凝剂得到了越来越多的运用,它的优势越来越显著,它可以有效地降低二次污染,它的用途非常广阔,而且它的用途也很广,而且它的新材料大部分都是可降解的,具有很好的应用前景。

(2)氧化反应。在原油生产之后,会产生大量的工业污水,其组成十分复杂,而且组成也各不相同,在对其进行处理的过程中,应该按照污水的性质来选用不同的化学氧化法。一种新的氧化工艺用于石油污水的治理,这种工艺具有无二次污染、有效的特点,然而,这种工艺也有一些不足之处,这就要求有关部门进行细致的研究,并对其进行持续的改进。第二种方式为臭氧氧化法,这种方式具有无二次污染、无环境污染等优势,但它的设备造价和处理费用都很高,所以不适用于污水量大的企业。在石化企业中,最常用的污水处理方式是将臭氧化与吸附相结合,这种组合方式可以更好地对污水进行深度处理,能够高效地将有机污染物氧化,并且具有显著的去除作用。其它的氧化工艺还有湿式空气氧化、催化湿式氧化和湿式氧化。

3.生化方式。对于化学废水,可以使用厌氧处理法,这是一种依靠高科技的仪器和装置,将污水倒入反应器中,再加上有关的水温和浓度等,在特定的条件下进行处理。该工艺效率高、能耗低、停留时间相对较短、成本较低、运行困难。在应用该技术进行实际处理时,当其升温时,其对废水的净化能力也会随之增强,但该工艺对反应条件的苛刻,若不满足,将难以达到理想的处理效果。要强化净化的作用,必须对反应器内的生物量进行监控和监测。但厌氧细菌不易与大气直接接触,需采用适当的通风方式,以达到对其进行高效调控的目的。

4.光氧化方式。在对废水进行处理的过程中,可以向废水中添加一定数量的氧化剂,经过光照以后,废水中的许多材料都会和氧化剂发生一系列的化学反应,从而生成多种能够对废水进行有效的净化。在采用光氧化法时,所产生的“光”可以是各种各样的,比如日光或者人造的光源。

五、改善石油化工废水处理与工艺技术的策略

1.建设信息化管理系统。就石化工业而言,要想达到可持续发展的目的,就必须把电脑和低压排污系统的应用相结合。要促进石化工业的发展,必须将计算机技术、设备和程序有机地结合起来,运用计算机技术,使企业的经营更加科学。比如,在一个化工企业里,可以通过信息技术来建立一个对应的进度管理系统,将有关的资料包括采油项目的进行时间、采油数量以及预期完成时间等都录入到该系统中,并通过对现实的状况和系统的进度模式进行分析,从而保证企业对实际的进展状况有一个全面的了解。在发现数据不正常的情况下,要对其产生的原因进行分析,对生产计划和进度模式进行适当的修正,保证生产工作的正常进行,同时也要对污水量进行有效的控制。

2.不断创新废水处理与石油化工工艺技术。目前,石化企业污水的治理中,普遍采用的是氧化工艺,而在科学技术的进步下,应该对其进行进一步的改进和改进,从而实现工艺的进一步革新。在石化工业污水的治理方面,采用了一种新的方法,即将石化污水中的有害成分进行氧化,使其转化为无机污染物。另外,石化污水中含有某些毒性较小的污染物,因此,在对其进行治理的过程中,需要使用先进的氧化工艺,实现对其中的有机物的有效降解。

3.对操作人员进行培训。石油主要有原油、天然气和天然沥青,天然气作为一种洁净的能源,可以减少对生态系统的破坏。由于其本身的特性,要求有关作业者必须掌握相应的作业技能和作业技能。从这一点可以看出,在石化企业的现实发展进程中,要想对污水进行科学、合理的处置,就必须要调动广大职工的积极性和主动性,给他们营造一个很好的学习环境,让他们能够积极地参加到技能训练当中来,从而提高他们的整体能力和素质。

六、石油化工工艺未来发展

1.应用节能技术。目前,节能技术在各行各业都被倡导,尤其是石化行业,更要采用节能技术,这一技术要注意以下四个问题:第一,石化过程和燃烧是紧密相连的,如何提高每一个过程的燃烧效果,是石化行业过程节能技术研究的关键。提高了发热效率,减少了在燃烧过程中出现的损耗。其次,机泵的利用效率相对较高,所以要提高泵的工作效能,同时也要注重水泵的维护,从而延长电泵的使用年限,从而在某种程度上实现更大的效益。第三,要提高机器装备的抗腐蚀性能,尽量提高其抗腐蚀性能。由于有些机器在服役一段时期后会发生锈蚀,从而降低了其工作寿命,提高了企业的制造费用。第四,要研发能够进行能源再生的装置,减少能源的消耗,节省能源,这也是一种节省能源的方式。

2.绿色化学。石化过程中既要注意废物的产生,又要注意石化产物的“绿色”。石化制品作为一种重要的物质,为人类的生产和生活带来了巨大的便利,同时也带来了大量的污染。例如,各类燃油,在焚烧后会形成大量的黑色烟雾,造成大气污染,导致大气品质降低,对人体身体造成伤害。所以,对它的环保化,应当给予足够的关注,利用科技的方法,使它能够有效地燃烧,降低黑烟的生成,这样的开发过程,将有助于它今后的可持续发展。

总而言之,随着科技的进步,石油化工过程及污水治理技术有了长足的进步。然而,许多石油化工企业的员工还没有充分认识到这种技术,他们本身的工艺操作能力也受到限制,对信息化的认识不足,导致其在工艺作业中出现较大的问题。所以,石化企业应该在这一点上,加强对有关员工的信息管理的训练,让他们的学习热情得到最大程度的激发,从而提高石化过程和废水处理技术的使用效率。工作人员在实际工作期间,通常需要结合实际需求,对原油预处理工艺、催化重整工艺等进行选择与使用,并根据废水处理需求等选择最为科学的处理技术,在提升其处理质量的同时,也应确保其处理成本处于合理范围中。

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