10.3. Нефтеперерабатывающие заводы

Системы производственной канализации. На нефтеперерабатывающих заводах предусматриваются две основные системы производственной канализации:

1) для отведения и очистки нефтесодержащих нейтральных производственных и производственно-ливневых сточных вод – линия I, рис.3 (см. ниже). В этом случае в единую канализационную сеть поступают соответствующие сточные воды большинства технологических установок: от конденсаторов смешения и скрубберов (кроме барометрических конденсаторов и атмосферно-вакуумных трубчатках), от дренажных устройств аппаратов, насосов и резервуаров (исключая сырьевые), от охлаждения сальников насосов, от промывки нефтепродуктов (при условии малых концентраций щелочи в воде), от смыва полов, а также ливневые воды с площадок установок и резервуарных парков. Сточные воды первой системы канализации после очистки, как правило, используются для производственного водоснабжения (пополнение системы оборотного водоснабжения и для отдельных водопотребителей). Общее солесодержание этих вод не превышает 2000 мг/л;

2) для отведения и очистки производственных сточных вод - линия II, содержащих нефтепродукты и нефтяные эмульсии, соли, реагенты и другие органические и неорганические вещества. Вторая система канализации в зависимости от вида и концентрации загрязняющих веществ имеет следующие самостоятельные сети:

нефтесолесодержащих вод от установок по подготовке нефти, подтоварных вод сырьевых парков, сливных эстакад, промывных пропарочных станций;

концентрированных сернисто-щелочных вод (растворы от защелачивания нефтепродуктов, сернисто-щелочные конденсаты - линия III );

сточных вод производства синтетических жирных кислот (СЖК), содержащих парафин, органические кислоты и другие вещества - линия IY;

сточных вод нефтехимических производств (например, этилена, пропилена, бутиловых спиртов), загрязненных растворенными органическими веществами – линия Y;

сточных вод, содержащих тетраэтилсвинец от этилосмесительных установок и других объектов, где используется этилированный бензин линия YIII; кислых сточных вод, загрязненных минеральными кислотами и солями - линия YI.

По данным СЭВ удельный расход сточных вод от переработки 1 т нефти составляет 1,1 м³. При типовой производительности нефтеперерабатывающих заводов от 9 до 12 млн тонн нефти в год суточная производительность очистных сооружений будет составлять 27–36 тыс. м³.

Локальная очистка сточных вод

До механической и биохимической очистки общего назначения (рис. 3) отдельные виды сточных вод проходят локальную очистку. Сооружения локальной очистки чаще всего входят в состав сооружений основного производства и предназначены для выделения основной массы ценной продукции, возвращаемой в рецикл.

Механическая очистка сточных вод

В состав комплекса очистных сооружений общего назначения для сточных вод нефтеперерабатывающих заводов (см. рис. 3) входят сооружения механической и биохимической очистки – отдельные для первой и второй систем канализации; сооружения по разделке (обезвоживанию) уловленных нефтепродуктов и обработке нефтяного шлама (поз. 47-50) – общие для обеих систем.

По условиям спуска сточных вод в водоем может потребоваться также доочистка их после биологической очистки, а при возврате их в производство –осветление на фильтрах (первая система – поз. 17).

Для механической очистки сточных вод принимается следующий состав сооружений:

- ливнесброс 1 – для перепуска сточных вод в аварийный амбар 2, если их расход превышает расчетный при ливне или в случае аварии с нефтерезервуарами (разрыв оболочки), когда в канализацию сбрасывается большой объем нефтепродуктов;

- аварийный амбар 2, объем которого рассчитывается на приток дождевых вод в течение 20 мин от дождя обеспеченностью один раз в год плюс объем наиболее крупного наземного резервуара канализуемых нефтепарков; суммарно объем аварийного амбара не должен превышать 20000 м³. Амбар обычно земляной, защищенный бетонными плитами.

30

Р

ис. 3. Принципиальная схема очистных сооружений для сточных вод нефтеперерабатывающего завода

На рисунке обозначено:

I – ливнесброс; 2 – аварийный амбар; 3 – песколовка; 4 – нефтеловушка;

5 – радиальный отстойник; 6 – флотатор; 7 – рециркуляционная насосная станция; 8 – реагентное хозяйство; 9 – установка реагентной подпитки;

10 – смеситель; 11 – аэротенк; 12 – вторичный отстойник; 13 – аэротенк второй ступени; 14 – третичный отстойник; 15 – приемный резервуар; 16 – насосная станция; 17 – барабанные сетки и песчаные фильтры; 18 – буферный пруд;

19 – воздуходувная станция; 20 – насосная станция циркулирующего активного ила и возврата воды; 21 – аварийная емкость; 22 – резервуар усреднитель-нефтеотделитель; 23 – установка обезвреживания сернистых щелоков; 24 – продуктоловушка; 25 – резервуар разделки продукта;

26 – регулирующая емкость; 27 – смеситель: 28 – контактный резервуар-нейтрализатор; 29 – шламовый отстойник; 30 – реагентное хозяйство и насосная станция; 31 – кальцинированная сода на утилизацию;

32 – сероводород на утилизацию; 33 – отпарочная колонна; 34 – отстойник дистиллята; 35 – насосная дистиллята; 36 – усреднитель; 37 – фильтр;

38 – выпарная и кристаллизационная установка; 39 – установка обезвреживания воды от тетраэтилсвинца; 40 – возврат воды в систему водооборота; 41 – сброс воды в водоем или на использование; 42 – резервуар обводненных нефтепродуктов; 43 – нефтенасосная станция; 44 – разделочные резервуары;

45 – возврат обезвоженных нефтепродуктов; 46 – обводненные нефтепродукты от нефтеотделителей водооборотных систем; 47 – резервуар для шлама;

48 – шламовая насосная; 49 – резервуар-шламонакопитель; 50 – установка для обезвоживания и сжигания нефтяного шлама; 51 – подача механически очищенной хозяйственно-бытовой воды;

трубопроводы: н – нефтепродукты; ш – шлам; I – первая система канализации. Нефтесодержащие нейтральные сточные воды; II – вторая система канализации. Нефтесодержащие сточные воды; III – концентрированные сернисто-щелочные воды; IV – сточные воды производства синтетических жирных кислот; V – сточные воды нефтехимических производств; VI – кислые слабоминерализованные сточные воды; VII – минерализованные концентрированные воды катализаторной фабрики; VIII – сточные воды, содержащие этилированный бензин (сооружения для обработки активного ила условно не показаны).

Отстоявшаяся вода должна в течение 3–4 сут. из амбара передаваться на последующую очистку;

- песколовки 3 – для задержания грубых минеральных примесей и частично всплывающих нефтепродуктов;

- нефтеловушки 4 – для улавливания основной части всплывающих нефтепродуктов и осаждающихся минеральных примесей. Объем нефтеловушек рассчитывается на приток воды в течение не менее 2 ч;

- радиальные отстойники 5 – для дополнительного отделения нефтепродуктов и взвешенных веществ, а также усреднения состава сточных вод, рассчитываемые на приток в течение 6–8 ч. Отстойники оборудуются устройствами для сгона всплывающих нефтепродуктов и сгребания осадка;

- напорные флотационные установки 6 с 50-процентной рециркуляцией сточных вод и их обработкой коагулянтом – сернокислым алюминием или сернокислым железом и флокулянтом – полиакриламидом (ПАА) для выделения из воды эмульгированных нефтепродуктов. Для той же цели при соответствующем обосновании допустимо применение песчаных фильтров. При флотации доза коагулянта А1₂(SO₄)₃ в пересчете на сухое вещество для первой системы канализации принимается 50 мг/л, для второй – 50–100 мг/л, доза ПАА – 0,75-1,5 мг/л, нагрузка сточной воды с учетом рециркуляции – 4–5 м³/ч на I м³ площади флотационного отстойника (флотатора). Воздухом

(3–5 % объема воды) насыщается только рециркулируемая вода. Эжектиро-вание воздуха производится во всасывающую трубу насоса. В целях лучшего диспергирования воздуха в воде смесь подается в герметичный напорный бак (на 2–4 мин), в котором поддерживается давление 0,3–0,4 МПа. Пена, снима-емая на флотаторах (3–4% расхода сточной воды), направляется в шламонакопители;

- аварийные емкости для избытка ливневых вод 21, если приток их превышает предусмотренный для передачи в аварийный амбар. Эти же емкости используются при нарушении технологического режима любой из систем канализации. Они рассчитываются на суточный приток сточной воды наибольшей из систем. Воду из аварийных емкостей допускается передавать на очистку в течение 9–12 сут. При соответствующих обоснованиях (например, возможность приема воды в бессточные понижения по рельефу местности, направление воды на испарительные пруды и т. д.) аварийные емкости не предусматриваются.

Более подробные сведения о нефтеловушках, отстойниках, флотационных установках и других сооружениях механической очистки сточных вод см. в .

Значения показателей загрязнений после механической очистки, мг/л, первой и второй систем канализации НПЗ соответственно составляют: нефтепродукты 25/25; взвешенные вещества 30-40/40-60; БПК_полн 150-250/200-300. Более подробные показатели концентрации загрязнений сточных вод нефтеперерабатывающих заводов после сооружений механической очистки приведены в .

Биологическая очистка сточных вод

Для биологической очистки сточных вод предусматриваются сооружения, аналогичные сооружениям для очистки городских сточных вод.Сточные воды первой системы канализации НПЗ подвергаются одноступенчатой биологической очистке с подпиткой их биогенными веществами, которые вводятся согласно соотношению: 100 мг О₂/л БПК_поли, 5 мг/л азота и I мг/л фосфора. Сточные воды второй системы канализации направляются на биологическую очистку, как правило, в смеси с бытовыми водами, прошедшими самостоятельную механическую очистку. При этом одноступенчатая биологическая очистка предусматривается при наличии в воде не более 20 мг/л сульфидов и БПК _полн – до 250 мг О₂/л, а двухступенчатая – при превышении указанных величин. Содержание солей в очищаемой воде не должно превосходить 10 г/л, а нефтепродуктов – 25 мг/л. Оптимальное соотношение количества производственных и бытовых сточных вод 1 : 1 (допускается I : 0,5).

Расчетные параметры сооружений биологической очистки сточных вод первой и второй систем канализации НПЗ приводятся в табл. 3.

Таблица 3

Расчетные параметры расчета сооружений биологической очистки

сточных вод НПЗ

Показатели	Значения показателей для систем канализации
	первой (одно- ступен-чатая очистка)	второй
		одноступенчатая очистка	двухступенча- тая очистка
1. Время аэрации в аэротенках, ч	5-6	6-8	3-4
			6-8
2. Расход воздуха при глубине воды 5 м, м3/м3 воды	15-20	15-20	20-25
			10-14
3. Доза ила по сухому веществу, г/л	2-4	2-3	3-4,5
			0,5-1
4. Прирост ила по сухому веществу, г/м3	25-50	25	25-50
5. Время пребывания воды в отстойниках после аэротенков. ч	3	3	1,5
			3
6. Концентрация загрязнений в воде после очистки,мг/л: нефтепродуктов………………….. взвешенных веществ…………………………….. БПКполн………………………………………….. Фенолы…………………………………………….. ПАВ………………………………………………..	10-15 До 25 12-20 0,2-03 -	10-15 20-25 15-20 - 5-30	8-20 20-25 10-20 0,1 4-25

Примечания: I. Над чертой приводятся показатели для первой ступени очистки, под чертой – для второй.

2. Остаточная концентрация ПАВ зависит от вида применяемых деэмульга- торов. Солесодержание сточных вод при их очистке практически не изменяется. Остаточное содержание кислорода 3–4 мг/л.

Эти сооружения можно рассчитывать и на основании результатов исследования биологической очистки конкретных сточных вод предприятий.

В соответствии с технологическим регламентом биологически очищенные воды первой системы канализации до возврата их в производство должны подвергаться фильтрации (поз. 17 на рис. 3), в результате чего обеспечивается снижение содержания нефтепродуктов до 2–3 мг/л, взвешенных веществ до 4–6 мг/л, БПК_полн до 5–7 мг О₂/л (о параметрах для расчета фильтров см. ниже).

Объем регенераторов принимается обычно в пределах 30 % объема аэротенков. При двухступенчатой очистке регенераторы устраиваются только на первой ступени.

В случае очистки городских сточных вод в общем комплексе сооружений со сточными водами НПЗ предусматриваются два потока городских вод: первый (основной) – без смешения с производственными водами и второй – с передачей необходимого количества городских вод для совместной очистки. При таком решении обеспечивается большая надежность работы комплекса

сооружений и сокращается остаточное количество нефтепродуктов в очищенной воде вследствие меньшего объема разбавляющих нефтепродукты сточных вод.

Доочистка сточной воды

Для доочистки сточных вод, обусловливаемой в ряде случаев требованиями к их спуску в водоем, принимается состав сооружений, обычно применяемых для биологически очищенных городских сточных вод. Сюда относятся барабанные сетки, зернистые фильтры, микрофильтры, биологические пруды, флотационные установки и др. (подробно см.

Часто применяемые песчаные фильтры предусматриваются со слоем загрузки высотой 1000-1200 мм при ее крупности 1,5–3,5 мм. Скорости фильтрации до 15 м/ч. Фильтры промываются водой из вторичных отстойников. Для борьбы с биологическими обрастаниями загрузка фильтров периодически обрабатывается хлорированной водой (время контакта 1–1,5 ч).

После флотационной установки или фильтров сточная пода на 5–10 сут. направляется в буферный пруд, состоящий обычно из двух параллельно работающих секций, каждая – из трех последовательных ступеней.

В сточной воде после фильтров и пруда соответственно обеспечивается содержание: до 5–7 и 2–3 мг О₂/л ВПК _полн., до 4 и 3 мг/л взвешенных веществ, до 4–7 и 2–3 мг/л нефтепродуктов, фенилов до 0,1 и 0,04 мг/л.

Содержание растворенного кислорода на фильтрах падает до I–2 мг/л, в прудах восстанавливается до 6 мг/л.

Обработка уловленных нефтепродуктов и нефтяного шлама

Уловленные нефтепродукты для разделки (обезвоживания) поступают как от сооружений производственной канализации НПЗ (песколовки, нефтеловушки, отстойники, пруды и др.), так и от сооружений систем оборотного водоснабжения (нефтеотделители). Обводненность поступающих нефтепродуктов 50–70 %. Количество улавливаемых нефтепродуктов определяют исходя из средней концентрации в сточной воде; первой системы канализации – 0,5 % (5 г/л), второй системы – 1 % (10 г/л), системы оборотного водоснабжения обычных охлаждающих систем – 0,005 % (50 мг/л) и систем, связанных с барометрическими конденсаторами смешения, – 0,5 % (5 г/л). Разделка нефтепродуктов, как правило, производится в разделочных резервуарах (поз.44, рис. 3) наземных, стальных, применяемых обычно для хранения нефти в условиях предварительного подогрева нефтепродуктов в теплообменниках до температуры 50–70 °С. Число резервуаров – не менее трех. Продолжительность разделки, включая операции по закачке обводненных нефтепродуктов, их отстаиванию, спуску (дренированию) сточной воды, откачке обезвоженных нефтепродуктов, принимается не менее 3 суток. Резервуары обвязываются с учетом как параллельной, так и последовательной их работы.

Содержание воды в обезвоженных нефтепродуктах не должно превышать 2–5 %, механических примесей – 1–2 %.

При соответствующем обосновании и проверке допускаются также другие методы разделки обводненных нефтепродуктов, например, на центробежных сепараторах с применением деэмульгатора путем разбавления ловушечных продуктов бензином, в результате чего интенсифицируется процесс отстаивания.

Обезвоженные нефтепродукты возвращаются для переработки на завод; дренажная вода направляется во вторую систему канализации перед нефтеловушками. Нефтесодержащий шлам отводится от ряда сооружений производственных систем водоснабжения и канализации, а также от технологических резервуаров завода. В последнем случае транспортировать шлам по канализационным трубопроводам не разрешается. Количество нефтяного шлама, направляемого на складирование или переработку, определяется применительно к сооружениям, от которых он отводится . Необходимо также учитывать объем шлама от нефтяных резервуаров завода на основе данных технологического проекта. При проектировании накопителей для нефтяного шлама учитывается рельеф местности. Накопители, сооружаемые на ровной площадке, представляют собой обвалованные земляные емкости. Высота валов 2,5–3 м, их ширина по верху 1,5 м; высота валов наращивается по мере накопления осадка. Число секций накопителей 3–4. Площадь зеркала воды в каждой секции не более 4200 м². Ширина одной из сторон до 42 м, разрывы между секциями в соответствии с противопожарными требованиями должны быть не менее 10 м.Устройство накопителей для нефтяного шлама следует рассматривать как временное решение, поскольку оно связано с использованием значительных площадей и созданием неблагоприятных санитарно-гигиенических условий вблизи предприятий. С учетом сказанного шлам рекомендуется накапливать в течение не более 1–2 лет. Усредненный состав шлама в накопителях должен быть следующим: взвешенных веществ 15 %; нефтепродуктов 20–25 %; воды 60– 65 %. Нефтяной шлам должен направляться для обработки на установку, в состав которой входят сооружения по его усреднению, обезвоживанию, утилизации или ликвидации. Поскольку шлам содержит горючие продукты, наиболее целесообразным решением является его сжигание. В отечественной практике имеется опыт сжигания шлама в печах кипящего слоя при температуре 1000–1100 °С. Теплотворная способность 1 кг шлама среднего состава достигает 9200 кДж (2200 ккал), что превышает расход тепла (1650 ккал), необходимого для его сжигания. Топливо может потребоваться только при розжиге печи. Для сжигания нефтяного шлама можно применять печи и других типов: многоподовые, барабанные вращающиеся и циклонные. Шлам к сжиганию может подготавливаться путем обезвоживания на вакуум-фильтрах (зарубежный опыт), вследствие чего получают более сухой шлам.

Более подробные сведения о работе печей для сжигания осадков и шламов приводятся в .