程彬彬

（中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng) 471012）

酸性水汽提裝置工藝淺析

程彬彬

（中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng) 471012）

為了滿足生產(chǎn)與環(huán)保的需要，洛陽(yáng)石化新建一套110 t/h酸性水汽提裝置。通過(guò)對(duì)裝置的工藝原理和運(yùn)行情況等方面的分析，提出了存在的問(wèn)題及對(duì)策，以確保裝置長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。

酸性水汽提；裝置；問(wèn)題；對(duì)策

在加工含硫原油時(shí)，常減壓、催化裂化、延遲焦化、加氫精制等環(huán)節(jié)都要排放大量酸性水，這些污水必須經(jīng)過(guò)處理，將污水中的硫化氫、氨含量降到一定值，才可以排放至污水處理場(chǎng)進(jìn)一步處理，以達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，從而減少污染，保護(hù)環(huán)境。

隨著洛陽(yáng)石化原油加工量的不斷提高，以及原油硫含量的不斷增加，酸性水的排放量不斷增加，硫化氫和氨含量也有所上升，原有的Ⅰ套污水汽提裝置遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模，再加上設(shè)備運(yùn)行多年，腐蝕嚴(yán)重，改擴(kuò)建已失去意義，因此于2008年新建一套110 t/h的酸性水處理裝置。

1 酸性水汽提工藝及原理

煉油高含硫含氨污水中，H2S、NH3和CO2是以硫氫化銨（NH4HS）、碳酸氫銨（NH4HCO3）的狀態(tài)存在，這種弱酸弱堿鹽在水溶液中進(jìn)行水解，形成游離NH3、H2S及CO2。通過(guò)加熱汽提，即可從汽相中得到NH3、H2S及CO2，污水便得到了凈化；另外，利用NH3、H2S及CO2在不同溫度下的溶解度差異，便可分離H2S及NH3，達(dá)到回收利用的目的。

洛陽(yáng)石化采用單塔加壓汽提工藝。原料水經(jīng)過(guò)脫氣、除油、換熱后，進(jìn)入汽提塔頂部，塔底用1.0 MPa蒸汽間接加熱汽提，酸性水中的H2S、NH3同時(shí)被汽提，H2S在塔頂經(jīng)冷凝、分液后，送至硫黃回收裝置，塔底得到合格的凈化水。富氨氣自塔的中部抽出，經(jīng)三級(jí)分凝后采用低溫循環(huán)洗滌、脫硫化氫工藝和脫硫劑進(jìn)一步精制（逐級(jí)降溫降壓，高溫分水，低溫固硫工藝）后，通過(guò)壓縮、冷凝后得到副產(chǎn)品液氨。該工藝流程簡(jiǎn)單，蒸汽耗量低，投資及占地較低，對(duì)酸性水中硫化氫及氨濃度有很寬的適用性，副產(chǎn)品液氨質(zhì)量可以達(dá)到國(guó)家合格品標(biāo)準(zhǔn)。

2 裝置各部位主要影響因素分析

2.1 原料水來(lái)源及性質(zhì)

常減壓污水：降壓塔頂要注入氨水，中和酸性污染物，防止設(shè)備腐蝕，通過(guò)相應(yīng)的汽液分離罐會(huì)分離出含氨污水，主要成分為含氨污水、懸浮汽油、汽態(tài)烴類。催化污水：提升管中加入蒸汽與渣油、蠟油形成霧化混合物進(jìn)行催化反應(yīng)，從分餾塔頂回流罐及吸收穩(wěn)定回用水中產(chǎn)生含硫含氨污水，成分為含硫含氨污水、懸浮汽油、氣態(tài)烴類、H2S、氯化物。焦化污水：渣油中含硫化物和氨氮，在加熱爐內(nèi)注入除鹽水，提高流速防止結(jié)焦，經(jīng)過(guò)焦炭塔從分餾塔頂冷凝分離出含硫含氨污水，成分為含硫含氨污水、懸浮汽油、氣態(tài)烴類、焦粉、H2S。

2.2 酸性水預(yù)處理

酸性水脫氣。當(dāng)上游裝置操作不正常，引起酸性水帶烴量增加時(shí)，就會(huì)引起下游酸性水原料水罐操作不正常。攜帶大量輕烴氣的酸性水進(jìn)罐后，減壓閃蒸出大量輕烴氣及微量硫化氫和氨，這些氣體排入大氣，不僅會(huì)污染環(huán)境，危害人身健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起設(shè)備損壞或者火災(zāi)爆炸事故發(fā)生，出于安全考慮，設(shè)置原料水脫氣罐，脫除酸性水中夾帶的輕烴氣，送至瓦斯管網(wǎng)。預(yù)處理階段工藝流程圖如圖1所示。

圖1 預(yù)處理階段工藝流程圖

酸性水脫油。覆蓋在液面的油膜阻斷氣相、液相的物質(zhì)和能量的交換，極大降低單塔脫除效率。揮發(fā)性的油分影響酸性汽質(zhì)量。酸性水帶油，可能造成大量油氣在塔內(nèi)積聚，破壞塔內(nèi)氣液相平衡，造成操作波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。高含油的污水進(jìn)塔后，由于油在汽提過(guò)程中易揮發(fā)到氣相中，在氣相產(chǎn)生較大的分壓，降低了塔項(xiàng)酸性氣的含量，使氣液相平衡向液相方向發(fā)展，降低了氣提分離效果；另外，油的表面張力小，在塔項(xiàng)溫度高，塔壓減小時(shí)，造成突沸，形成沖塔，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

2.3 酸性水汽提

原料水經(jīng)過(guò)預(yù)處理，水中的污油含量降至100 mg/L以下，經(jīng)換熱后，進(jìn)入汽提塔頂部。塔底重沸器以蒸汽作為熱源，間接加熱，H2S、NH3、CO2等氣體同時(shí)被汽提。當(dāng)塔底溫度低、熱量不足時(shí)，會(huì)造成凈化水中硫和氨含量增大，產(chǎn)品質(zhì)量不合格；塔底溫度過(guò)高，又會(huì)使塔頂酸性氣帶水量過(guò)大，蒸汽耗量高，塔頂冷凝負(fù)荷高。所以，操作的關(guān)鍵使如何控制好塔底供熱，找出最佳的蒸汽單耗，既能保證H2S、NH3、CO2脫除完全，又要防止H2S和NH3帶水量過(guò)大。

圖2 單塔汽提工藝流程簡(jiǎn)圖

單塔加壓汽提工藝，詳見圖2。除了要保證塔底必需的熱量外，還必須控制好塔頂?shù)膲毫?。塔頂壓力過(guò)高，不但加大H2S、NH3、CO2脫除阻力，塔底蒸汽單耗也增大了；壓力太低，又會(huì)影響凈化水質(zhì)量、酸性氣的后處理。

3 存在的主要問(wèn)題及對(duì)策

3.1 設(shè)備腐蝕

酸性水汽提裝置運(yùn)行介質(zhì)主要含H2S、NH3等腐蝕性物質(zhì)，不可避免地對(duì)設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕作用。特別是在H2S濃度較高時(shí)，腐蝕會(huì)更嚴(yán)重。在含硫污水的輸送與處理過(guò)程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同時(shí)又含有大量的Cl-、SO2-4等有害離子，溫度相對(duì)較高，還含有酚類腐蝕介質(zhì)，易造成碳鋼厚度減薄、局部穿孔、起泡、開裂、焊縫應(yīng)力腐蝕開裂等現(xiàn)象。

為避免腐蝕破壞引發(fā)的各種事故，保證裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，裝置采用了必要的防腐措施。如：在設(shè)備內(nèi)壁涂防腐涂料、對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行熱處理、選用優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料等。

3.2 原料污水無(wú)除焦粉設(shè)施，單塔浮閥塔盤易堵塞

焦化裝置擴(kuò)產(chǎn)投用后，含硫污水焦粉含量大大增加。現(xiàn)有含硫污水預(yù)處理裝置無(wú)脫焦粉設(shè)施，導(dǎo)致焦粉進(jìn)入塔內(nèi)，加之原料水脫油效果不好，焦粉和油類特別是重質(zhì)油類混合在汽提時(shí)形成致密的瀝青質(zhì)膠狀物，堵死塔盤浮閥，使汽提效果變差，導(dǎo)致氣液分離效果不好，凈化水質(zhì)不合格。汽提系統(tǒng)正常運(yùn)行一段時(shí)間后，均會(huì)因?yàn)樗P浮閥結(jié)焦堵塞而嚴(yán)重影響污水汽提裝置的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行和凈化水質(zhì)，需要停工清除。這是目前影響汽提系統(tǒng)安全長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。

解決這一問(wèn)題的方法主要有：增設(shè)污水脫焦粉預(yù)處理設(shè)施；改造塔盤使之能夠應(yīng)對(duì)一般濃度的焦粉而不被堵塞等。

4 結(jié)論

洛陽(yáng)石化不但重視酸性水處理問(wèn)題，更重視酸性水的來(lái)源問(wèn)題，在滿足裝置正常運(yùn)行的情況下，合理選擇注水量，進(jìn)而減少酸性水的排放。

為保證污水汽提裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行，關(guān)鍵要解決的問(wèn)題是塔盤結(jié)焦。解決塔盤結(jié)焦問(wèn)題的關(guān)鍵是：降低單塔負(fù)荷，優(yōu)化原料污水預(yù)處理工藝，同時(shí)從塔盤結(jié)構(gòu)上消除易堵塞因素。通過(guò)采取取消含硫污水作為冷進(jìn)料降低單塔負(fù)荷、優(yōu)化原料污水預(yù)處理系統(tǒng)、拆除單塔中間塔盤部分浮閥，減輕浮閥堵塞程度等措施，可以比較全面的解決目前影響單塔長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

TQ051

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1003-3467（2010）13-0045-03

2010-03-21

程彬彬（1983-），男，從事硫黃回收和污水汽提工作，電話：13721638678。