芻議煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢的原因

曹婷

【摘 要】通過對(duì)煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢原因的分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種問題的原因是上游裝置酸性水中含有大量的的鈣離子、鎂離子，在酸堿度適合的條件下會(huì)通過重碳酸鹽的形式存在酸性氣體中，由此提升進(jìn)塔酸性水的堿度和酸堿值。通過改變?nèi)?jí)分凝器的操作條件能夠有效降低裝置結(jié)垢，提升凈化水的合格率。

【關(guān)鍵詞】煉油廠;酸性水;汽提脫硫裝置;結(jié)垢;原因;處理

煉油廠酸性水主要來自常規(guī)減壓蒸餾、催化裂化、柴油加氫、溶劑脫瀝青、焦化等裝置，各個(gè)裝置所產(chǎn)生的酸性水往往會(huì)含有硫化氫、氨氮、酚等雜質(zhì)，酸性水汽提是處理酸性水的重要手段。酸性水汽提裝置在常減壓整理裝置污水并入之前生產(chǎn)處于正常的狀態(tài)，每間隔一年到兩年的時(shí)間會(huì)進(jìn)行一次污垢的清理，但是在并入常規(guī)減壓蒸餾裝置酸性水之后，合并裝置的換熱器、塔盤、汽提塔底部出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的堵塞問題，嚴(yán)重影響到裝置的換熱效率，頻繁的維護(hù)管理加大了設(shè)備的運(yùn)行成本，為企業(yè)發(fā)展帶來了損失。為此，文章現(xiàn)就煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢原因進(jìn)行分析，并根據(jù)原因來提出對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策。

一、煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢實(shí)驗(yàn)

第一，取裝置垢樣，按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)油田水結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。第二，對(duì)垢樣進(jìn)行預(yù)處理。使用氯仿對(duì)污垢樣品進(jìn)行萃取，萃取物和萃余物脫溶劑后進(jìn)行分析，按照規(guī)范的油氣產(chǎn)品和金屬含量測(cè)定方式分析金屬含量，對(duì)有機(jī)物中的硫元素含量、氮元素含量進(jìn)行測(cè)試。第三，對(duì)裝置上游自來水進(jìn)行分析。使用專業(yè)的分析方法來分析樣品的Zeta電位，應(yīng)用SY-T5523-2006油氣田水分析方式來對(duì)被檢測(cè)的水樣水質(zhì)進(jìn)行分析，應(yīng)用常規(guī)測(cè)試分析方法測(cè)定25攝氏度污水的表面張力、酸堿值、氨氮、硫化物電導(dǎo)率等，之后使用規(guī)范的腐蝕實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鋼片在污水中高溫、低溫狀態(tài)下的腐蝕性。

二、煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和討論

（一）實(shí)驗(yàn)基本流程

煉油廠酸性水汽提脫硫裝置的運(yùn)作流程如圖一所示，根據(jù)圖一的信息發(fā)現(xiàn)，延遲焦化廢水在經(jīng)過一級(jí)沉降罐的過濾處理之后能夠至少停留60個(gè)小時(shí)，在這個(gè)期間，一級(jí)、二級(jí)常減壓蒸餾裝置在內(nèi)的其他裝置混合水會(huì)進(jìn)入到另外一個(gè)一級(jí)沉降罐中，兩股水在混合之后會(huì)進(jìn)入到二級(jí)沉降罐中，最周進(jìn)入到汽提塔中。

（二）結(jié)垢沉積機(jī)理分析

按照結(jié)構(gòu)沉積機(jī)理污垢可以被劃分為顆粒類型污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等，在石油生產(chǎn)加工的過程中受加工工藝選擇、工藝操作條件、物質(zhì)流動(dòng)情況等因素的影響，煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢原因和組成差別比較大，現(xiàn)階段僅僅能夠通過對(duì)污垢樣品和加工介質(zhì)的對(duì)比分析來總結(jié)出設(shè)備管線出現(xiàn)污垢的原因。

在經(jīng)過一系列的分析之后發(fā)現(xiàn)有機(jī)污垢構(gòu)成成分比較復(fù)雜，在不同設(shè)備和管線中有機(jī)垢的形成原因存在較大的差異，是物理和化學(xué)反應(yīng)綜合作用的結(jié)果。鹽類化合物的析出、酸性物質(zhì)存儲(chǔ)加工設(shè)備、酸性物質(zhì)加工管線腐蝕是造成腐蝕性產(chǎn)物的重要原因。煉油廠酸性水汽提脫硫裝置垢樣的基本分析如表一所示。垢樣萃取物中包含49.37%比例的水分，在脫出水分垢樣中包含64.57%比例的無(wú)機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、64.57%比例的有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、62.53%的三價(jià)鐵離子。由此能夠充分證明煉油廠酸性水汽提脫硫裝置的污垢以有機(jī)污垢為主，設(shè)備的腐蝕也是造成污垢出現(xiàn)的重要原因。

（三）酸性水結(jié)垢的影響因素分析

第一，表面活性物。進(jìn)塔酸性水的表面張力為每米28.23mN，電位為-15.1mV，結(jié)垢樣本有機(jī)物的酸性數(shù)值為10.38mg/g，由此能夠充分證明污水是一種乳化液，其中含有一定數(shù)量的陰離子表面活性劑物質(zhì)。學(xué)者對(duì)進(jìn)塔酸性水的陰離子表面活性劑物質(zhì)成分開展了一系列的研究發(fā)現(xiàn)，這類表面活性物質(zhì)可能是環(huán)烷酸、酚等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)降低污水的表面張力，使得原本沉降罐中的沉降無(wú)機(jī)顆粒和有機(jī)物穩(wěn)定乳化，而后分散在污水中，準(zhǔn)備進(jìn)入到汽提塔中。在溫度不斷升高的情況下?lián)Q完酸銨會(huì)被細(xì)分，環(huán)烷酸不會(huì)和水融合在一起，因而其表面的物質(zhì)會(huì)不斷揮發(fā)，最終使得污水的表面張力增大，分散能力、乳化吞吐能力大幅度降低，分散在其中的有機(jī)物會(huì)被析出，產(chǎn)生結(jié)垢。環(huán)烷酸和其他有機(jī)物中的一些輕組分會(huì)被揮發(fā)，揮發(fā)后粘稠的重組分會(huì)粘附在設(shè)備的表面上，引起結(jié)垢。第二，Zeta電位。乳狀液體中的分散相液滴之間的電荷排斥力也是抑制液滴聚集合并的重要因素之一，Zeta電位是用來描述分散相液地?zé)峤缑骐姾傻闹匾獏?shù)，這個(gè)參數(shù)數(shù)值和電荷層的結(jié)構(gòu)存在密切的關(guān)聯(lián)，能夠?qū)⒕珳?zhǔn)反映出分散相液滴之前 電荷排斥力。在Zeta電位的設(shè)置沒有超過30mV的時(shí)候，液體顆粒之間的排斥力會(huì)縮小，也不足夠抵抗彼此之間的范德華引力，在顆粒凝聚在一起之后會(huì)造成乳液體系的不穩(wěn)定，最終出現(xiàn)不同類型的結(jié)垢現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結(jié)垢現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重威脅到裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，一般表現(xiàn)為在引入一套減壓蒸餾裝置之后，Zeta電位數(shù)值會(huì)減少，電性之間的排斥力會(huì)小于的液滴之間的范德華吸引力，最終加劇了乳液的不穩(wěn)定。在酸性水汽提的過程中，油和含油固體的存在是形成污垢的主要原因，油會(huì)粘附在金屬表面上充當(dāng)懸浮固體的粘接劑，含油固體會(huì)在低速區(qū)域發(fā)生沉降，最終會(huì)堵塞換熱器。酸性水中的H2S含量比較高，加上受生產(chǎn)工藝的限制，其腐蝕程度要其他煉油工藝更為明顯，最終會(huì)使得汽提單元部分設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重嚴(yán)重的腐蝕。

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（作者單位：撫順石化石油二廠硫酸車間）