陳群峰(中國石油化工股份有限公司九江分公司碼頭運行部，江西 九江 332004)

0 引言

某煉油廠酸性水汽提裝置設計能力130t/h，于2015年7月投產(chǎn)運行，主要負責處理上游常減壓、加氫裂化、渣油加氫、煤制氫、硫黃回收聯(lián)合等裝置內產(chǎn)生的含硫、含氨污水。裝置采用單塔加壓汽提、側線抽氨及氨精制工藝路線，主要用于回收酸性水中的液氨、H2S及凈化水，設計處理的酸性水含氨量為14200×10-6(wt)，含硫化氫量為20400×10-6(wt)，經(jīng)1.0MPa蒸汽間接提供熱源汽提處理后的凈化水設計質量指標為NH3含量≤50×10-6、H2S含量≤20×10-6，合格后送至煉油工藝裝置回用(如電脫鹽注水、加氫裝置注水等)，其余部分送至污水處理場再次深度處理。汽提塔側線抽出粗氨氣經(jīng)脫水除硫后經(jīng)氨壓機壓縮儲存出廠，液氨設計質量指標為液氨(wt)≥99.6%、H2S含量≤5×10-6，汽提塔酸性氣經(jīng)精餾段水洗后冷卻脫水至硫黃回收裝置處理。

3#污水汽提裝置設計能耗15.28kgoe/t，蒸汽(1.0MPa)設計單耗為166kg/t污水，該裝置2015年11月開工以來，裝置能耗較設計能耗高，主要原因為蒸汽單耗較設計高出較多所致。本文結合原料水性質變化、冷熱進料影響等因素[1]，對污水汽提裝置生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，達到降低裝置蒸汽單耗目的。

1 原因分析

污水汽提是一個電離、化學和相平衡共存的復雜體系，單塔汽提操作通過控制塔頂?shù)牡蜏睾退椎母邷?，在塔中部形成氨的集聚區(qū)，在側線抽出，經(jīng)過三級分凝系統(tǒng)分水固硫后，去生產(chǎn)精制液氨。側線上部通過對硫化氫的汽提和閃蒸，塔頂拔出酸性氣，從而可在一座塔內完成污水凈化、硫化氫與氨的分離等三項任務[2]。單塔側線汽提的能耗主要取決于蒸汽單耗高低，而蒸汽單耗與以下因素有關。

1.1 側線抽出溫度偏高

側線抽出溫度偏高，主要體現(xiàn)在側線抽出粗氨氣組分中水汽比例增加，在側線三級分凝脫水過程中冷凝液吸收氨量增加，分凝液返回原料水罐導致裝置循環(huán)氨量增加，通過對裝置標定數(shù)據(jù)進行物料平衡計算分析，得出數(shù)據(jù)如表1。6月6日至6月9日，污水汽提塔側線抽出溫度控制在152℃，由表1可以看出裝置負荷85.1%，氨循環(huán)量達到15.89t/h，較設計循環(huán)量14.94t/h高出0.95t/h，說明目前裝置運行偏離設計，側線抽出溫度偏高導致裝置蒸汽單耗高。

表1 標定數(shù)據(jù)物料平衡核算表

1.2 冷進料溫度低

通過調整冷進料水冷器E101循環(huán)水出口閥門開度，控制冷進料冷后溫度，在穩(wěn)定汽提塔塔頂溫差前提下，當冷進料進塔溫度上升時，觀察塔底蒸汽消耗變化情況，以冷進料溫度為橫坐標，蒸汽流量/冷進料流量為縱坐標，作散布圖如圖1所示。由圖1：NI=1，NII=8，NIII=1，NIV=6，對角點子數(shù)為NI+NIII=2＜NII+NIV=14，從而說明冷進料溫度與蒸汽流量存在逆向關系，說明冷進料溫度低導致裝置蒸汽單耗高。

圖1 溫度與流量比散布圖

1.3 原料水中氨氮含量高

連續(xù)統(tǒng)計5月1日至6月29日外來原料水進裝置中氨氮含量采樣分析數(shù)據(jù)，得出數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)制作散點分布圖2，由圖2變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)，進裝置酸性水氨氮濃度在設計值14200mg/L以下，實際工況比設計工況較好。60天原料水氨氮均值為9637.57mg/L，說明外來酸性水中氨氮含量在裝置設計范圍內，從理論角度來看，裝置可以達到設計蒸汽單耗，故原料水中氨氮含量對蒸汽單耗影響較低。

1.4 熱進料溫度低

通過實時數(shù)據(jù)庫隨機采集30組熱進料溫度及蒸汽流量數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)擬合曲線，得出熱進料溫度與蒸汽流量關系為y=-0.277x+62.302，R2=0.3903，由函數(shù)關系可以看出，熱進料溫度與蒸汽流量是反比關系，斜率為0.277，說明熱進料溫度對蒸汽流量有影響但是影響程度相對較小。

圖2 原料水氨氮含量變化示意圖

2 對策

通過對以上幾點蒸汽單耗高的原因分析，在保證污水外送合格的前提下，通過降低側線抽出溫度、提高冷進料冷后溫度等措施，可對蒸汽單耗進行優(yōu)化處理。

2.1 降低側線抽出溫度

通過穩(wěn)定汽提塔操作壓力，緩慢降低塔底蒸汽流量，側線抽出閥門開度進行同步調整關閉，最后控制側線抽出溫度控制在145℃±1℃。當側線抽出溫度降低時，氨循環(huán)量同時降低，當側線抽出溫度控制在145℃±1℃時，氨循環(huán)量同步降低到最小，裝置蒸汽單耗降低最低；當側線抽出溫度降低時，凈化水氨氮含量同時升高，當側線抽出溫度控制在145℃±1℃時，凈化水氨氮含量同步達到大，裝置蒸汽單耗降低最低。

2.2 提高冷進料冷后溫度

關小冷進料冷卻器E102循環(huán)水出口閥門由原8扣開度關至3扣開度，冷后溫度由28℃上升至36℃，控制汽提塔塔頂溫差及壓力在工藝指標內，過程中發(fā)現(xiàn)，蒸汽需關小開度，汽提塔方能穩(wěn)定運行，塔底蒸汽單耗比例由235kg/t污水降至226kg/t污水。

2.3 效果驗證

通過以上措施實行，對2019年全年3#污水汽提裝置能耗數(shù)據(jù)進行分析如下。

由表2可以計算得出，從2月份到12月份共處理污水75.6158萬t，節(jié)省蒸汽單耗28.42kg/t污水。

節(jié)省蒸汽量：756158t污水×28.42t/1000t污水=21490t。

表2 效果檢查表

3#污水汽提裝置所用1.0MPa蒸汽按單價146元/t計算，一年來節(jié)省生產(chǎn)成本：146元/t×21490t/10000=313.754萬元。

3 結語

總而言之，側線抽出溫度控制在145℃±1℃時，裝置蒸汽單耗控制在較低水平。冷進料冷后溫度控制在36℃±1℃時，裝置蒸汽單耗下降幅度明顯。污水汽提裝置是一個環(huán)保節(jié)排裝置，可通過多種優(yōu)化提升手段在保證各項運行參數(shù)均控制在指標范圍內、塔底凈化污水質量合格的前提下降低蒸汽單耗，達到節(jié)能減排目的，實現(xiàn)裝置提質增效目標。