王雪梅，林金安

（中國(guó)石化海南煉油化工有限公司，海南 儋州 578001）

酸性水汽提裝置是煉油企業(yè)必不可少的環(huán)保裝置。在原油加工過(guò)程中，各煉油裝置都要排放大量的酸性水，這些酸性水中除含有H2S、NH3污染物外，還含有酚類(lèi)、氰類(lèi)等其他雜質(zhì)[1]，必須經(jīng)過(guò)酸性水汽提裝置進(jìn)行預(yù)處理，將其中的H2S、NH3汽提出來(lái)送至硫回收裝置進(jìn)一步回收。經(jīng)過(guò)汽提后，酸性水轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋赜弥辽嫌螣捰脱b置，多余部分送至污水處理廠(chǎng)進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。酸性水汽提裝置作為煉油企業(yè)酸性水預(yù)處理的重要裝置，保證裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行顯得尤為重要。筆者根據(jù)某企業(yè)A系列酸性水汽提裝置的生產(chǎn)運(yùn)行情況，對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常工況及處理措施進(jìn)行了總結(jié)，供同類(lèi)裝置生產(chǎn)運(yùn)行參考。

1 裝置概況

某煉化企業(yè)酸性水汽提裝置A系列采用單塔低壓汽提工藝，主要處理來(lái)自常減壓蒸餾裝置、重油催化裂化裝置等非加氫裝置酸性水。汽提裝置A系列內(nèi)設(shè)2個(gè)5 000 m3酸性水儲(chǔ)罐，配套有水封罐、脫臭罐及罐頂氣回收系統(tǒng)，采用靜態(tài)隔油法對(duì)酸性水進(jìn)行除油。2017年裝置大修擴(kuò)能改造后，A系列酸性水處理能力提高至150 t/h，其酸性水處理流程見(jiàn)圖1。

圖1 酸性水處理流程

自上游裝置來(lái)的酸性水進(jìn)入脫氣罐脫除油氣，再經(jīng)脫硫溶劑洗滌后，送至火炬氣柜回收。罐底酸性水自壓進(jìn)入酸性水儲(chǔ)罐隔去水中的油，罐頂設(shè)安全水封罐。隔油后的酸性水由酸性水泵送至酸性水/凈化水換熱器換熱后進(jìn)入汽提塔第45層塔板上方。酸性水在汽提塔中自上而下流動(dòng)，在汽提塔底重沸器提供熱源產(chǎn)生的汽提作用下，含H2S、NH3等成分的酸性氣自塔頂分離出去，送至硫回收裝置回收硫。汽提塔頂回流由塔頂循環(huán)泵自塔頂填料段下抽出，在汽提塔頂循環(huán)空氣冷卻器的變頻調(diào)速電機(jī)控制下，穩(wěn)定汽提塔頂溫度。

汽提塔底凈化水由凈化水泵抽出，經(jīng)換熱器、空氣冷卻器、冷卻器冷卻至50 ℃以下送出裝置，大部分返回上游裝置回用，小部分送往污水處理廠(chǎng)。

2 運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

2.1 靈敏層塔盤(pán)溫度異常

2020年3月，汽提塔運(yùn)行開(kāi)始出現(xiàn)異常，主要現(xiàn)象為汽提塔進(jìn)料量超過(guò)100 t/h時(shí)，汽提塔第8層塔盤(pán)溫度異常上升，第25層及以上塔盤(pán)溫度異常下降，第25層塔盤(pán)從正常操作的125 ℃降至115 ℃以下，塔頂和塔底壓差從45 kPa升至65 kPa。分析其原因?yàn)槠崴虏克P(pán)結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致塔盤(pán)開(kāi)孔率大幅下降，影響靈敏層塔盤(pán)的操作溫度。

2.2 凈化水出裝置溫度升高

2021年8月，汽提塔熱進(jìn)料溫度由開(kāi)工初期的92.71 ℃下降至61.61 ℃，下降了31.10 ℃；凈化水出裝置的溫度由開(kāi)工初期的38.23 ℃上升至49.95 ℃，上升了11.72 ℃，接近工藝控制范圍（不大于50 ℃）的上限。分析其原因?yàn)樗嵝运?凈化水換熱器結(jié)垢嚴(yán)重，換熱效果變差。

2.3 凝結(jié)水收集罐液位波動(dòng)

汽提塔重沸器設(shè)計(jì)采用熱虹吸式重沸器。2021年9月，操作人員發(fā)現(xiàn)汽提塔底重沸器溫度控制閥閥位出現(xiàn)波動(dòng)，重沸器凝結(jié)水收集罐液位同時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)，汽提塔第25層靈敏層塔盤(pán)溫度不能穩(wěn)定控制。經(jīng)分析，汽提塔重沸器的殼程結(jié)垢，造成加熱效果下降，1.0 MPa蒸汽未完全冷凝就進(jìn)入凝結(jié)水收集罐，造成凝結(jié)水收集罐液位出現(xiàn)波動(dòng)。

3 處理措施

3.1 汽提塔停工檢修

汽提塔開(kāi)人孔9個(gè)，塔內(nèi)壁及各接管口、抽出口、頂循返回分布器、升氣管、集液箱、降液板均正常，未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕痕跡。將第45層塔盤(pán)通道板全部拆除檢查，塔盤(pán)無(wú)吹翻、變形等異常情況。汽提塔頂部第44和45層塔盤(pán)處于冷進(jìn)料口下方，表面干凈，未見(jiàn)堵塞現(xiàn)象。汽提塔熱進(jìn)料下方，即第40～43層塔盤(pán)堵塞嚴(yán)重，塔盤(pán)表面附著一層厚厚的灰白色沙狀物，固閥開(kāi)孔已被完全堵塞，其中第41和42層塔盤(pán)堵塞最為嚴(yán)重（見(jiàn)圖2～3）。汽提塔內(nèi)11～39層塔盤(pán)表面干凈，無(wú)積垢現(xiàn)象，塔盤(pán)未見(jiàn)堵塞。汽提塔底部1～10層塔盤(pán)表面可見(jiàn)一層薄薄的黃泥色硬垢狀物（見(jiàn)圖4），但未堵塞塔盤(pán)固閥開(kāi)孔。

圖2 汽提塔第41層塔盤(pán)情況

圖3 汽提塔第42層塔盤(pán)情況

圖4 汽提底部第10層塔盤(pán)情況

汽提塔第40～43層塔盤(pán)的結(jié)垢為灰白色沙狀物，不易溶于水，對(duì)結(jié)垢物取樣化驗(yàn)分析，其中灰分(w)為60%，w(C)為11.7%，w(S)為1.3%，w(H2O)為27.0%。該結(jié)垢物位于進(jìn)料口附近的塔盤(pán)，其他塔盤(pán)則未發(fā)現(xiàn)，據(jù)此判斷，第40～43層塔盤(pán)的結(jié)垢物應(yīng)由原料攜帶進(jìn)入汽提塔，在塔盤(pán)上長(zhǎng)期沉積從而造成塔盤(pán)堵塞。采用高壓水對(duì)上述結(jié)垢物進(jìn)行清洗，效果明顯。

3.2 酸性水/凈化水換熱器切除檢修

汽提裝置切除酸性水/凈化水換熱器進(jìn)行清洗。拆開(kāi)換熱器大浮頭，發(fā)現(xiàn)殼體結(jié)垢嚴(yán)重，抽芯比較困難，后將殼體外部的保溫層拆除，使用外力使殼體外部松動(dòng)，才完成抽芯作業(yè)。對(duì)酸性水/凈化水換熱器的現(xiàn)場(chǎng)管束附著物進(jìn)行測(cè)量，平均厚度約20 mm（見(jiàn)圖5）。

圖5 酸性水/凈化水換熱器管束結(jié)垢情況

對(duì)換熱器管束的附著物進(jìn)行成分分析，與第40～43層塔盤(pán)結(jié)垢物成分相似，同樣采取高壓水沖洗的方法對(duì)換熱器管束進(jìn)行清理。

3.3 汽提塔重沸器操作調(diào)整

控制汽提塔底重沸器1.0 MPa蒸汽的流量，由原來(lái)的14 t/h降至6 t/h左右，由汽提塔底注入明汽，保證第25層塔盤(pán)溫度在工藝卡片控制指標(biāo)范圍之內(nèi)，確保凈化水質(zhì)量合格。

3.4 加大酸性水儲(chǔ)罐除油頻次

從上游裝置來(lái)的酸性水進(jìn)入脫氣罐脫除油氣，同時(shí)將脫氣罐的液位抬高至除油口以上靜置。除油操作由每月定期進(jìn)行除油改為每周進(jìn)行除油，使浮油在脫氣罐內(nèi)脫除。另外穩(wěn)定酸性水儲(chǔ)罐的液位，使液位與罐壁除油口持平并控制穩(wěn)定，使靜態(tài)隔油起到除油效果。

4 實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)汽提塔的塔盤(pán)、酸性水/凈化水換熱器的管束進(jìn)行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，汽提裝置運(yùn)行穩(wěn)定。檢修前后汽提塔的操作參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 汽提塔檢修前后操作參數(shù)對(duì)比表

汽提塔檢修前，當(dāng)汽提冷/熱進(jìn)料量提至100 t/h后，汽提塔底壓力上升至0.17 MPa，塔頂壓力為0.13 MPa，全塔最大壓降為0.04 MPa，塔底液位波動(dòng)較大，且第8層塔盤(pán)壓力波動(dòng)較頻繁。檢修后，汽提熱進(jìn)料量達(dá)到140 t/h時(shí)，汽提塔底壓力為0.16 MPa，塔頂壓力為0.14 MPa，全塔壓降為0.02 MPa，全塔操作穩(wěn)定。酸性水進(jìn)塔溫度由61.61 ℃提高至91.33 ℃，在停運(yùn)3臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)的工況下，裝置出口的凈化水溫度可控制在42 ℃以下。

5 改進(jìn)措施

酸性水中含有金屬雜質(zhì)、焦粉和油脂等物質(zhì)，在酸性水儲(chǔ)罐及后續(xù)處理流程中，油脂碳?xì)漕?lèi)化合物在金屬離子的催化下能與酸性物質(zhì)反應(yīng)生成膠狀物，這些膠狀物會(huì)吸附、粘連水中的碳粉、催化劑粉末、金屬離子及其他粒子而引起結(jié)垢[2]，造成汽提塔塔盤(pán)及換熱器堵塞，影響裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。在日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，要加強(qiáng)源頭控制，避免上游裝置酸性水帶油進(jìn)入酸性水儲(chǔ)罐。為此，筆者提出以下建議：

1）酸性水進(jìn)汽提塔前增設(shè)石英砂過(guò)濾系統(tǒng)，將酸性水中的雜質(zhì)攔截在換熱器及汽提塔外，延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期[3]。

2）采用高效抗堵塔盤(pán)。2018年汽提裝置為提高酸性水處理量，在塔內(nèi)徑不變的情況下，將汽提塔塔盤(pán)由浮閥塔盤(pán)改造為高效固閥塔盤(pán)，酸性水處理能力由110 t/h提升至150 t/h。裝置運(yùn)行初期，運(yùn)行工況穩(wěn)定，經(jīng)多次標(biāo)定都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但2020年3月汽提塔下部塔盤(pán)出現(xiàn)結(jié)垢，導(dǎo)致裝置停工檢修，未能滿(mǎn)足“四年一修”的長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。某石化公司酸性水汽提塔采用一種新型高效抗堵型噴射態(tài)塔盤(pán)技術(shù)（SDMP），投入運(yùn)行至今已超4年，運(yùn)行穩(wěn)定，蒸汽單耗并無(wú)增加趨勢(shì)，顯示出良好的抗堵塞性能[4]，值得借鑒使用。

6 結(jié)語(yǔ)

酸性水汽提裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)汽提塔下部塔盤(pán)、酸性水/凈化水換熱器及重沸器嚴(yán)重結(jié)垢，導(dǎo)致汽提塔塔盤(pán)溫度、熱進(jìn)料溫度和凈化水出口溫度異常波動(dòng)、凝結(jié)水收集罐液位波動(dòng)，通過(guò)對(duì)結(jié)垢物的成分及位置進(jìn)行分析認(rèn)為，上述結(jié)垢物主要是由于酸性水中攜帶的油脂等物質(zhì)在塔盤(pán)及換熱器上長(zhǎng)期沉積、聚集造成的。通過(guò)對(duì)汽提塔的塔盤(pán)、換熱器的管束進(jìn)行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，加大酸性水儲(chǔ)罐的除油頻次，實(shí)現(xiàn)了酸性水汽提裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，筆者建議在日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)源頭控制，通過(guò)增加砂濾系統(tǒng)或采用高效抗堵塔盤(pán)等措施，以減少酸性水的雜質(zhì)進(jìn)入酸性水汽提裝置，保證汽提裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。