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      酸性水汽提裝置工藝淺析

      2010-09-26 00:33:36程彬彬
      河南化工 2010年13期
      關(guān)鍵詞:單塔焦粉汽提

      程彬彬

      (中國石油化工股份有限公司洛陽分公司,河南洛陽 471012)

      酸性水汽提裝置工藝淺析

      程彬彬

      (中國石油化工股份有限公司洛陽分公司,河南洛陽 471012)

      為了滿足生產(chǎn)與環(huán)保的需要,洛陽石化新建一套110 t/h酸性水汽提裝置。通過對裝置的工藝原理和運行情況等方面的分析,提出了存在的問題及對策,以確保裝置長期平穩(wěn)運行。

      酸性水汽提;裝置;問題;對策

      在加工含硫原油時,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進一步處理,以達到污水排放標(biāo)準(zhǔn),從而減少污染,保護環(huán)境。

      隨著洛陽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)備運行多年,腐蝕嚴(yán)重,改擴建已失去意義,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行水解,形成游離NH3、H2S及CO2。通過加熱汽提,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,達到回收利用的目的。

      洛陽石化采用單塔加壓汽提工藝。原料水經(jīng)過脫氣、除油、換熱后,進入汽提塔頂部,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)三級分凝后采用低溫循環(huán)洗滌、脫硫化氫工藝和脫硫劑進一步精制(逐級降溫降壓,高溫分水,低溫固硫工藝)后,通過壓縮、冷凝后得到副產(chǎn)品液氨。該工藝流程簡單,蒸汽耗量低,投資及占地較低,對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)量可以達到國家合格品標(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,通過相應(yīng)的汽液分離罐會分離出含氨污水,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,就會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,不僅會污染環(huán)境,危害人身健康,嚴(yán)重時會引起設(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,影響產(chǎn)品質(zhì)量。高含油的污水進塔后,由于油在汽提過程中易揮發(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,在塔項溫度高,塔壓減小時,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)過預(yù)處理,水中的污油含量降至100 mg/L以下,經(jīng)換熱后,進入汽提塔頂部。塔底重沸器以蒸汽作為熱源,間接加熱,H2S、NH3、CO2等氣體同時被汽提。當(dāng)塔底溫度低、熱量不足時,會造成凈化水中硫和氨含量增大,產(chǎn)品質(zhì)量不合格;塔底溫度過高,又會使塔頂酸性氣帶水量過大,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帶水量過大。

      圖2 單塔汽提工藝流程簡圖

      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,又會影響凈化水質(zhì)量、酸性氣的后處理。

      3 存在的主要問題及對策

      3.1 設(shè)備腐蝕

      酸性水汽提裝置運行介質(zhì)主要含H2S、NH3等腐蝕性物質(zhì),不可避免地對設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕作用。特別是在H2S濃度較高時,腐蝕會更嚴(yán)重。在含硫污水的輸送與處理過程中,由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2,同時又含有大量的Cl-、SO2-4等有害離子,溫度相對較高,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,保證裝置長周期安全運行,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、對一些設(shè)備進行熱處理、選用優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料等。

      3.2 原料污水無除焦粉設(shè)施,單塔浮閥塔盤易堵塞

      焦化裝置擴產(chǎn)投用后,含硫污水焦粉含量大大增加?,F(xiàn)有含硫污水預(yù)處理裝置無脫焦粉設(shè)施,導(dǎo)致焦粉進入塔內(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)正常運行一段時間后,均會因為塔盤浮閥結(jié)焦堵塞而嚴(yán)重影響污水汽提裝置的長期平穩(wěn)運行和凈化水質(zhì),需要停工清除。這是目前影響汽提系統(tǒng)安全長周期運行的關(guān)鍵問題。

      解決這一問題的方法主要有: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)對一般濃度的焦粉而不被堵塞等。

      4 結(jié)論

      洛陽石化不但重視酸性水處理問題,更重視酸性水的來源問題,在滿足裝置正常運行的情況下,合理選擇注水量,進而減少酸性水的排放。

      為保證污水汽提裝置的安全平穩(wěn)運行,關(guān)鍵要解決的問題是塔盤結(jié)焦。解決塔盤結(jié)焦問題的關(guān)鍵是:降低單塔負(fù)荷,優(yōu)化原料污水預(yù)處理工藝,同時從塔盤結(jié)構(gòu)上消除易堵塞因素。通過采取取消含硫污水作為冷進料降低單塔負(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周期運行的關(guān)鍵因素,實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的安全平穩(wěn)長周期運行。

      TQ051

      B

      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。

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