章成鋼

(眾一伍德工程有限公司，上海 200540)

某石化企業(yè)乙烯裝置建成投產于20世紀80年代末期，在90年代后期經過擴能改造，其工業(yè)排污水系統(tǒng)作為裝置整體運行的一部分，分為含油污水及化學污水。由于該套系統(tǒng)使用年限較長，加上排放介質具有一定的腐蝕性，管線滲漏嚴重，容易導致清下水受到污染。在“碧水藍天”隱患治理和國家環(huán)保標準日益嚴格的要求下，裝置區(qū)不同類型排污水系統(tǒng)的改造勢在必行。通過改造可以使生產廢水、含油污水、化學污水密閉排放或回收利用，各行其道，有效減輕污水處理系統(tǒng)的負擔；而且可以使裝置環(huán)境整潔，消除環(huán)保安全隱患。文章介紹了含油污水密閉排放系統(tǒng)的組成，詳細論述了改造方案、工藝流程、設備和管道設計中的注意要點。

1 改造方案及流程設計

1.1 排放現(xiàn)狀

乙烯裝置的含油污水排放主要涉及加氫區(qū)、壓縮區(qū)、急冷區(qū)和熱區(qū)，當設備檢修倒空和置換時需要排放，只能排放到含油污水井，通過污水井匯集到含油污水池，造成介質的浪費，在含油污水排放化學耗氧量(COD)超標時還會產生現(xiàn)場異味。

1.2 改造方案

改造時擬采用含油污水密閉排放收集回用方案。加氫區(qū)、壓縮區(qū)、急冷區(qū)和熱區(qū)的工藝設備的排污點都排放含油污水，考慮進行統(tǒng)一收集，合理選址，重新埋設一套帶坡度的自流地下管線，在最低點匯集到一個地下含油污水排放罐。一路經罐頂抽出泵輸送至裝置急冷水塔回收利用，以節(jié)約能耗；另一路輸送至裝置含油污水池，通過自吸泵外送至環(huán)保水務部處理。排放罐含油污水抽出外送采用高液位啟泵，低液位停泵，高高液位報警的分散控制系統(tǒng)(DCS)。為防止罐內可燃不凝氣泄漏，在釋放源15 m范圍內設置可燃氣體檢測報警儀。

1.3 流程設計

圖1為含油污水密閉排放系統(tǒng)的工藝流程，主要包括含油污水排放罐、排放罐地坑、地坑排放泵和抽出泵。

圖1 含油污水密閉排放系統(tǒng)

裝置區(qū)各密閉排放點通過埋地總管(管線5)，在重力流或帶壓作用下進入含油污水排放罐。高液位抽出泵A自啟，低液位時停泵，高高液位報警并自啟動第二臺抽出泵B，可根據需要輸送至裝置區(qū)急冷水塔(管線9)或切換至含油污水池排放(管線8)。

正常情況下，排放罐地坑內無水積聚，當?shù)乜觾鹊挠晁蚝臀鬯何贿_到一定限值時，自啟動地坑排放泵，通過泵出口管線3外送至含油污水池，低液位時停泵。

罐內采用內盤管低壓蒸汽加熱方式(管線11)，使罐頂不凝氣引出接入原有火炬氣管線；地坑內的雨水根據高低液位來控制地坑排放泵的啟動和停止，抽取雨水通過管線3和管線8至含油污水池排放；排放罐采用氮封系統(tǒng)(管線1)和火炬排放系統(tǒng)(管線7)，采用壓力分層控制方式。在罐頂部設置安全閥起保護作用，一旦超壓，安全閥泄放(管線6)，與火炬管網相連；地下排放罐周圍配備壓縮空氣管線接口(管線2)，用于地坑底部和罐內的清洗吹掃；液包的最低點設計了含油污水臨時抽吸裝車外送管線10。

2 含油污水排放罐設計要點

2.1 排放罐結構型式選擇

排放罐主要作用是緩沖儲存，收集裝置區(qū)各工藝設備排污點的含油污水。排放點壓力為0.015～0.600 MPa，屬承壓設備，按壓力容器設計。排放罐類型分為立式和臥式，立式罐適用于容量比較小的情況，占地面積較??；臥式罐適用于容量較大的情況，占地面積也較大?？紤]到裝置統(tǒng)一收集的含油污水排放量不小，且該排放罐為地下罐，深基坑工程屬于危險性較大的分部分項工程，從土建施工的安全可靠性和經濟性出發(fā)，需降低地坑深度，確定選用臥式罐。HG/T 20583—2020《鋼制化工容器結構設計規(guī)范》要求，中、低壓圓筒形壓力容器的封頭型式優(yōu)先采用標準型橢圓形封頭[1]。參考同一裝置內采用液下泵作為排放罐抽出泵的要求，按照一用一備考慮，罐底兩側分別設計兩個筒體封頭液包的結構形式，作為液下泵的下伸吸入口端，同時作為吹掃清洗時的排污收集點。

2.2 排放罐工藝參數(shù)及尺寸確定

含油污水來自烯烴裝置的加氫區(qū)、壓縮區(qū)、急冷區(qū)和熱區(qū)，排放點較多，排放溫度、懸浮物、含油量等污水水質指標不一，成分比較復雜，操作壓力介于0.015～0.600 MPa，操作溫度介于20～120 ℃。根據HG/T 20570—1995《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)定》之設備設計壓力和設計溫度的確定原則[2]，正常工作情況下，容器頂部可能達到的最大壓力及系統(tǒng)考慮的附加條件作為設計壓力；介質的最高工作溫度或正常工作溫度加15～30 K作為設計溫度。綜合參考排放罐密閉系統(tǒng)需配套氮氣、低壓蒸汽的工藝參數(shù)，確定排放罐的設計壓力為0.8 MPa，設計溫度為150 ℃。

根據液體流量和停留時間可以確定罐體尺寸的大小，罐體尺寸若選取過大，將增加裝置占地面積，設備費及土建施工費大幅上升，項目投資增加；罐體尺寸選取過小則短時間內就造成滿罐。裝置正常運行期間的排放量為40 m3/h，裝置大檢修期間的最大排放量達到80 m3/h。排放罐的尺寸按最大排放量(80 m3/h)和停留時間(一般取10～15 min)考慮，并選擇合適的充裝因子進行計算,最終確定地下排放罐的容積為20 m3。然后參考《化工工藝手冊》常用設備系列中臥式橢圓形封頭容器(壓力≤4 MPa)的型式及基本參數(shù)圖表[3]，選用適宜的罐筒體直徑(2 200 mm)和長度(5 000 mm)。

3 排放罐地坑設計要點

臥式排放罐位于開放式地坑內，地坑深度依據排放總管最低點位置、罐體尺寸和基礎高度確定。地坑長寬尺寸依據罐體周邊所需操作空間確定。為便于罐體的安裝和保證下坑時的檢修通道，建議地坑側面與罐體外表面的凈空間距不小于800 mm。地坑頂應高于坑內罐頂高度，一般高于地坪面200 mm，以防止地面廢水積液順勢流入坑內。地坑底部一角設置集水坑，底面宜采取1%的坡度坡向集水坑。根據GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術規(guī)范》，地下罐地坑在混凝土等級、抗?jié)B要求、防水涂料及結構構件厚度上按重點污染防治區(qū)類別[4]的要求設計。地下含油污水總管與罐進料口連接時須穿過坑壁，宜就近設一對可拆卸法蘭，便于管道安裝；坑壁應預埋防水套管，防水套管規(guī)格型號可以參考中國建筑標準設計研究院出版的防水套管圖集[5]。罐頂設有兩臺液下抽出泵和較多管道和自控儀表安裝接口，屬裝置人員主操作區(qū)域；罐體封頭設有人孔，屬設備檢修區(qū)域。根據需要在操作和檢修區(qū)域設計鋼格柵平臺，為了安全防護，平臺和地坑四周都設有護欄，操作人員申請后經裝置主管部門領導審批同意后方可進入。圖2為排放罐地坑布局設計。

圖2 排放罐地坑布局設計

4 配管及布置設計要點

烯烴裝置的含油污水排放點較多，既有常壓排放也有帶壓排放，總管要求埋地敷設，建議按3‰傾斜度坡向地下罐進料口，這對于排放罐地坑位置的選址及地下總管的敷設路由非常重要。因此要規(guī)劃出一條既能貫穿各收集點位置又能使總管距離達到最短的最優(yōu)方案。

根據GB 50316—2000(2008年版)《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》對埋地管道設計的要求[6]，為了使埋地敷設的自流管道達到防泄漏、防凍、防阻塞、防腐蝕、吹掃及承受外部荷載等要求，考慮采取如下措施：采用無縫鋼管直接焊接的連接形式；管道埋深在冰凍線以下；分支管線在總管上方順流45°斜接，以盡可能減少局部阻力；埋地管道按照SH/T 3022—2019《石油化工設備和管道涂料防腐蝕設計標準》的相關內容規(guī)定[7]，內層選擇無機富鋅底漆涂料進行防腐，外層則采用特加強級聚乙烯膠黏帶防腐結構；支管和總管末端設置清掃口，以防止局部堵塞；為防止外荷載的破環(huán)，裝置內埋地管道的管頂距一般混凝土的表面應不小于0.3 m，從機械車輛道路下面穿越的管道，其頂部至路面的高度不宜小于0.7 m或采用套管保護。支管與總管連接方式及清掃口典型設計見圖3所示。

圖3 支管與總管連接方式及清掃口典型設計

5 結語

石油化工裝置工藝設備排污點通過地下管道密閉收集統(tǒng)一排放處理，控制了廢水的地面排放；廢氣進入火炬管線，有效減少了廠區(qū)異味氣體污染源，消除環(huán)保隱患，減少排放危害，大大改善了作業(yè)環(huán)境，符合國家環(huán)保政策和企業(yè)的職業(yè)安全健康管理要求。同時該密閉排放系統(tǒng)改造的詳細闡述也可為讀者在設計含油污水或其他化學污水密閉排放尤其是地下排放罐時提供參考。