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）

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）

為了滿足生產與環保的需要，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、加氫精制等環節都要排放大量酸性水，這些污水必須經過處理，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，以達到污水排放標準，從而減少污染，保護環境。

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套污水汽提裝置遠不能滿足現有生產規模，再加上設備運行多年，腐蝕嚴重，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，經三級分凝后采用低溫循環洗滌、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，副產品液氨質量可以達到國家合格品標準。

2 裝置各部位主要影響因素分析

2.1 原料水來源及性質

常減壓污水：降壓塔頂要注入氨水，中和酸性污染物，防止設備腐蝕，通過相應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，從分餾塔頂回流罐及吸收穩定回用水中產生含硫含氨污水，成分為含硫含氨污水、懸浮汽油、氣態烴類、H2S、氯化物。焦化污水：渣油中含硫化物和氨氮，在加熱爐內注入除鹽水，提高流速防止結焦，經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、氣態烴類、焦粉、H2S。

2.2 酸性水預處理

酸性水脫氣。當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，不僅會污染環境，危害人身健康，嚴重時會引起設備損壞或者火災爆炸事故發生，出于安全考慮，設置原料水脫氣罐，脫除酸性水中夾帶的輕烴氣，送至瓦斯管網。預處理階段工藝流程圖如圖1所示。

圖1 預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、液相的物質和能量的交換，極大降低單塔脫除效率。揮發性的油分影響酸性汽質量。酸性水帶油，可能造成大量油氣在塔內積聚，破壞塔內氣液相平衡，造成操作波動，影響產品質量。高含油的污水進塔后，由于油在汽提過程中易揮發到氣相中，在氣相產生較大的分壓，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，嚴重影響生產。

2.3 酸性水汽提

原料水經過預處理，水中的污油含量降至100 mg/L以下，經換熱后，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，產品質量不合格；塔底溫度過高，又會使塔頂酸性氣帶水量過大，蒸汽耗量高，塔頂冷凝負荷高。所以，操作的關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，還必須控制好塔頂的壓力。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，又會影響凈化水質量、酸性氣的后處理。

3 存在的主要問題及對策

3.1 設備腐蝕

酸性水汽提裝置運行介質主要含H2S、NH3等腐蝕性物質，不可避免地對設備和管道產生腐蝕作用。特別是在H2S濃度較高時，腐蝕會更嚴重。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，易造成碳鋼厚度減薄、局部穿孔、起泡、開裂、焊縫應力腐蝕開裂等現象。

為避免腐蝕破壞引發的各種事故，保證裝置長周期安全運行，裝置采用了必要的防腐措施。如：在設備內壁涂防腐涂料、對一些設備進行熱處理、選用優質耐腐蝕材料等。

3.2 原料污水無除焦粉設施，單塔浮閥塔盤易堵塞

焦化裝置擴產投用后，含硫污水焦粉含量大大增加。現有含硫污水預處理裝置無脫焦粉設施，導致焦粉進入塔內，加之原料水脫油效果不好，焦粉和油類特別是重質油類混合在汽提時形成致密的瀝青質膠狀物，堵死塔盤浮閥，使汽提效果變差，導致氣液分離效果不好，凈化水質不合格。汽提系統正常運行一段時間后，均會因為塔盤浮閥結焦堵塞而嚴重影響污水汽提裝置的長期平穩運行和凈化水質，需要停工清除。這是目前影響汽提系統安全長周期運行的關鍵問題。

解決這一問題的方法主要有：增設污水脫焦粉預處理設施；改造塔盤使之能夠應對一般濃度的焦粉而不被堵塞等。

4 結論

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運行，關鍵要解決的問題是塔盤結焦。解決塔盤結焦問題的關鍵是：降低單塔負荷，優化原料污水預處理工藝，同時從塔盤結構上消除易堵塞因素。通過采取取消含硫污水作為冷進料降低單塔負荷、優化原料污水預處理系統、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鍵因素，實現脫硫系統的安全平穩長周期運行。

TQ051

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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。