酸性水汽提塔處理量降低的原因分析與處理對策

林錦波 王華雨(中國石油天然氣股份有限公司廣東石化分公司，廣東 揭陽 515200)

0 引言

煉油廠在對含硫原油進(jìn)行處理過程中，很多裝置都需要實施脫硫作業(yè)，在完成脫硫之后，硫化氫、二氧化碳以及氨會形成酸性水溶液。在酸性水中，硫化物、酚類物質(zhì)、氰化物如果不進(jìn)行處理直接進(jìn)行排放，那么就會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，必須要通過汽提塔對酸性水進(jìn)行處理之后才能夠排放到污水廠，在這種情況下，如何保障酸性水汽提塔的處理量就顯得非常重要。

1 酸性水汽提塔處理工藝技術(shù)現(xiàn)狀

在我國石油化工企業(yè)中，酸性水汽提塔所使用的工藝技術(shù)主要為單塔加壓側(cè)線抽出汽提、雙塔加壓汽提和單塔低壓全吹出汽提三類工藝。酸性水汽提塔工藝選擇以及處理量的保持對于整個煉油廠的生產(chǎn)經(jīng)營有著非常重要的影響。

1.1 單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝

采用單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝進(jìn)行酸性水處理時，待處理的酸性水分別從冷、熱進(jìn)料口進(jìn)入汽提塔頂部的填料段以及塔上部，此時，汽提塔塔頂?shù)乃嵝詺庵邪钡馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)位于百分之一以下，經(jīng)過分液之后將其送至硫回收裝置，之后塔中部抽出的側(cè)線汽經(jīng)由三級冷凝冷卻以及分凝之后，就能夠得到較高濃度的粗氨氣，之后再將粗氨氣輸送到氨精制工序進(jìn)行后續(xù)的處理；塔底得到的凈化水實現(xiàn)循環(huán)利用或者排放到污水處理廠。

1.2 雙塔加壓汽提工藝

采用雙塔加壓汽提工藝進(jìn)行酸性水處理時，等待處理的酸性水會直接被送至硫化氫汽提塔，此時塔頂酸性氣體中氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)位于百分之一以下，之后經(jīng)過分液后送至硫回收裝置；塔底污水換熱后再進(jìn)入氨汽提塔，塔頂氣經(jīng)兩級冷凝冷卻和兩級分凝后，得到高濃度的粗氨氣，送至氨精制部分進(jìn)一步處理；塔底得到凈化水回用于上游裝置或排入污水處理場。

1.3 單塔低壓全吹出汽提工藝

采用單塔低壓全吹出汽提工藝對酸性水進(jìn)行處理時，待處理的酸性水經(jīng)換熱后進(jìn)入汽提塔，塔頂含氨酸性氣送至硫回收裝置；塔底得到凈化水回用于上游裝置或排入污水處理場。[2]

1.4 氨精制工藝

經(jīng)酸性水汽提得到的粗氨氣進(jìn)入氨精制塔，塔內(nèi)溫度通過液氨儲罐來的液氨進(jìn)行蒸發(fā)降溫維持-10～0℃的操作溫度，在低溫工況下通過低溫洗滌(或結(jié)晶)，氨氣中的硫化氫由氣相轉(zhuǎn)入液相得以脫除，塔頂氨氣中硫化氫濃度一般為100～200mg/m3，脫除率達(dá)99%以上，再經(jīng)過脫硫吸附器以脫除氨氣中的少量硫化氫，出口氨氣中硫化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不大于3μg/g，經(jīng)過氨精制后的氨氣，大部分裝置采用壓縮機(jī)壓縮并冷凝冷卻得到液氨產(chǎn)品，個別裝置(如齊魯石化)通過氨蒸餾塔替代壓縮機(jī)，塔頂?shù)玫桨睔?，再進(jìn)入氨冷凝器，冷凝冷卻后得到液氨產(chǎn)品。

2 某煉油廠酸性水汽提塔處理量出現(xiàn)下降狀況

某煉油廠實際運(yùn)行中，酸性水汽提塔使用的是單塔低壓汽提工藝。在脫硫過程中，酸性水的主要來源主要涉及到下面一些流程：原油預(yù)處理流程、催化裂解流程、柴油加氫流程。在酸性水汽提塔運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)其實際處理量無法達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，且呈現(xiàn)下降趨勢。為了提升處理效率，工作人員就需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行停工檢修，這不但影響了正常生產(chǎn)的進(jìn)行，同時還消耗量大量的人力、物力資源，一旦在停工檢修過程中發(fā)生了緊急狀況，那么可能會導(dǎo)致整個工廠的停產(chǎn)，所以，如何解決酸性水汽提塔處理量下降的問題就顯得越來越關(guān)鍵。

3 酸性水汽提塔處理量降低的原因分析

酸性水汽提塔處理量下降的原因通常涉及到下面兩個方面：(1)酸性水汽提塔的塔盤堵塞；(2)酸性水汽提塔塔底重沸器管束結(jié)垢導(dǎo)致其換熱效應(yīng)下降。[1]

3.1 塔盤堵塞

酸性水汽提塔塔盤堵塞是非常常見的，也是當(dāng)前煉油企業(yè)生產(chǎn)中酸性水汽提塔運(yùn)行中的通病，部分酸性水汽提塔塔盤堵塞發(fā)生時間比較短，部分酸性水汽提塔塔盤堵塞時間比較長。一般來講，塔盤堵塞主要的原因是油泥堵塞、結(jié)垢堵塞以及塔盤形變。

3.1.1 油泥堵塞

酸性水汽提塔發(fā)生油泥堵塞的重要原因是由于儲罐也為過于低下，導(dǎo)致入口管在吸進(jìn)酸性水的過程中，吸進(jìn)了大量的油泥雜質(zhì)，繼而引發(fā)管道壓力上升，酸性水汽提塔壓降上升。但是需要注意的是，工作人員可以通過對儲罐液位的調(diào)節(jié)，使堵塞狀況發(fā)生緩解。

3.1.2 結(jié)垢堵塞

在煉油廠生產(chǎn)中，酸性水汽提塔發(fā)生結(jié)垢堵塞主要是由于焦化裝置所導(dǎo)致的。在酸性水流通股過程中，如果焦粉過濾效果較差，那么就會導(dǎo)致焦粉在塔盤發(fā)生緩慢堆積，最終受熱發(fā)生凝結(jié)結(jié)垢。在本文研究的煉油廠中，沒有設(shè)置焦化裝置，但是酸性水汽提塔仍舊發(fā)生率結(jié)垢問題。工作人員在對塔盤實施檢修和清理的過程中，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢狀物呈現(xiàn)出橢圓形態(tài)，在該汽提塔40層塔盤中，結(jié)垢發(fā)生在1-26層，從上到下結(jié)垢越來越嚴(yán)重，到26層塔盤結(jié)垢現(xiàn)象最為嚴(yán)重，之后從27-40層塔盤的結(jié)垢狀況又逐漸減輕。通過對結(jié)構(gòu)物內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的主要成分為鐵銹以及油泥。這說明改裝置的除油效果比較差，導(dǎo)致大量的污油進(jìn)入其中。污油在受熱之后，重油無法進(jìn)行揮發(fā)，就逐漸與鐵銹進(jìn)行混合，發(fā)生堆積，最終形成垢狀物質(zhì)。

3.1.3 塔盤的翻轉(zhuǎn)和變形

汽提塔塔盤發(fā)生翻轉(zhuǎn)以及形變也是較為常見的，原因如下：

(1)固定汽提塔塔盤的螺桿發(fā)生了腐蝕，最終導(dǎo)致其斷裂。酸性水汽提塔塔盤的基本材質(zhì)為304不銹鋼，按照正常的生產(chǎn)環(huán)境，304不銹鋼是不會發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的。然而該煉油廠地處海濱，煉油廠距離海岸線比較近，所以在環(huán)境中含有大量的鹽分以及氯離子，304不銹鋼的鈍化膜會被氯離子損壞，最終致使其發(fā)生點(diǎn)狀腐蝕，長時間如此，那么塔盤及其配件的腐蝕狀況就越來越嚴(yán)重。

(2)沖塔時，塔盤發(fā)生變形、翻轉(zhuǎn)以及脫落問題。在酸性水汽提塔實際運(yùn)行過程中，蒸汽壓力變化過快或者操作人員操作不規(guī)范，都可能會引發(fā)沖塔現(xiàn)象。沖塔現(xiàn)象的發(fā)生，不但會對凈化水治理造成影響，同時還會對硫磺裝置的運(yùn)行造成不利影響，嚴(yán)重的可能會引發(fā)塔盤發(fā)生形變或者脫落問題。

3.2 塔底重沸器管束結(jié)垢

酸性水汽提塔重沸器一般都位于塔基最低位置，重沸器的進(jìn)出口距離降液漕比較近，在長時期的運(yùn)行中，油泥雜質(zhì)會在重沸器進(jìn)行堆積，油泥的大量堆積必然會對重沸器的換熱效果造成不利影響，這時，必須要對酸性水汽提塔進(jìn)行停工檢修。在對該煉油廠的汽提塔塔底重沸器進(jìn)行檢修過程中，發(fā)現(xiàn)重沸器管束結(jié)構(gòu)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，且重沸器底部積累了很多油泥。因此，工作人員需要引起重視。

4 塔盤堵塞的判斷與分析

通過對酸性水汽提塔塔內(nèi)的壓力差、儀表調(diào)校和提量降量的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，能夠判斷出汽提塔塔盤發(fā)生率堵塞。為了盡快的確定塔盤堵塞的具體部位，可以通過對塔層的溫度差變化來對堵塞部位進(jìn)行判定。

5 操作優(yōu)化以及預(yù)防措施

5.1 重視對汽提塔塔盤安裝檢查

在酸性水汽提塔塔盤檢修安裝完成之后，工作人員需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保塔盤安裝質(zhì)量。與此同時，還應(yīng)該對塔盤的附件進(jìn)行檢測，如果塔盤腐蝕痕跡較為明顯，那么應(yīng)該對其進(jìn)行更換。

塔盤安裝水平度規(guī)格如表1所示。

表1 塔盤安裝水平度規(guī)格

在實際的安裝過程中，如果工作人員操作不當(dāng)或者檢查不到位，那么都可能會引起塔盤水平度偏差超出允許范圍，最終導(dǎo)致塔盤實際運(yùn)行中發(fā)生形變或者脫落，引發(fā)生產(chǎn)事故。

5.2 塔盤選型更換

在酸性水汽提塔實際運(yùn)行中，避免塔盤出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象是不可能的，所以，在實際生產(chǎn)中，應(yīng)該盡可能的避免結(jié)垢對酸性水汽提塔運(yùn)行的影響。比如，可以從塔盤容垢能力方面來進(jìn)行分析。由于傳統(tǒng)的浮閥塔盤無法滿足酸性水汽提塔長期運(yùn)行的要求，所以，工作人員可以通過對塔盤進(jìn)行優(yōu)化選型、及時更換等方式來提升塔盤的容垢性能。中國石化大連院，以立體噴射傳質(zhì)為機(jī)理，立體噴射塔盤為基礎(chǔ)，對塔盤結(jié)垢實施了進(jìn)一步的研究和開發(fā)，設(shè)計出了抗堵塞性能非常優(yōu)異的塔盤，極大的提升了酸性水汽提塔的容垢性能[3]。將這種塔盤應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，能夠極大的減少對塔盤的檢修次數(shù)，提升了生產(chǎn)效率。

5.3 優(yōu)化生產(chǎn)操作

酸性水汽提塔實際運(yùn)行中，需要強(qiáng)化排油工作。工作人員應(yīng)該采用合理措施見油氣排到酸性水汽提塔外部。同時為了避免油泥進(jìn)入塔內(nèi)對塔盤造成堵塞，需要合理的調(diào)控儲罐液位。另外，還需要對泵口入口管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其吸入位置能夠盡可能避免油泥吸入泵內(nèi)。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著我國政府、社會對綠色可持續(xù)發(fā)展理念認(rèn)可的不斷提升，環(huán)境保護(hù)理念也日益深入人心。因此在當(dāng)前的化工生產(chǎn)中必須要采用綠色、節(jié)能環(huán)保的理念。酸性水汽提塔裝置作為煉油廠中非常重要的一種脫硫設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到煉油設(shè)施的整體運(yùn)行狀況。本文分析了酸性水汽提塔處理量發(fā)生下降的主要原因，如塔盤堵塞，塔底重沸器管束結(jié)垢等，并分析了上述問題出現(xiàn)的主要影響因素，并通過對某煉油廠汽提塔實際運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，提出了避免塔盤堵塞的一些建議，這對于保障我國煉油廠的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。