芻議煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢的原因

曹婷

【摘 要】通過對煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢原因的分析發現，出現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通過重碳酸鹽的形式存在酸性氣體中，由此提升進塔酸性水的堿度和酸堿值。通過改變三級分凝器的操作條件能夠有效降低裝置結垢，提升凈化水的合格率。

【關鍵詞】煉油廠;酸性水;汽提脫硫裝置;結垢;原因;處理

煉油廠酸性水主要來自常規減壓蒸餾、催化裂化、柴油加氫、溶劑脫瀝青、焦化等裝置，各個裝置所產生的酸性水往往會含有硫化氫、氨氮、酚等雜質，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處于正常的狀態，每間隔一年到兩年的時間會進行一次污垢的清理，但是在并入常規減壓蒸餾裝置酸性水之后，合并裝置的換熱器、塔盤、汽提塔底部出現了比較嚴重的堵塞問題，嚴重影響到裝置的換熱效率，頻繁的維護管理加大了設備的運行成本，為企業發展帶來了損失。為此，文章現就煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢原因進行分析，并根據原因來提出對應的解決對策。

一、煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢實驗

第一，取裝置垢樣，按照規范的標準來對油田水結垢趨勢進行預測分析。第二，對垢樣進行預處理。使用氯仿對污垢樣品進行萃取，萃取物和萃余物脫溶劑后進行分析，按照規范的油氣產品和金屬含量測定方式分析金屬含量，對有機物中的硫元素含量、氮元素含量進行測試。第三，對裝置上游自來水進行分析。使用專業的分析方法來分析樣品的Zeta電位，應用SY-T5523-2006油氣田水分析方式來對被檢測的水樣水質進行分析，應用常規測試分析方法測定25攝氏度污水的表面張力、酸堿值、氨氮、硫化物電導率等，之后使用規范的腐蝕實驗方法測定鋼片在污水中高溫、低溫狀態下的腐蝕性。

二、煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢實驗結果分析和討論

（一）實驗基本流程

煉油廠酸性水汽提脫硫裝置的運作流程如圖一所示，根據圖一的信息發現，延遲焦化廢水在經過一級沉降罐的過濾處理之后能夠至少停留60個小時，在這個期間，一級、二級常減壓蒸餾裝置在內的其他裝置混合水會進入到另外一個一級沉降罐中，兩股水在混合之后會進入到二級沉降罐中，最周進入到汽提塔中。

（二）結垢沉積機理分析

按照結構沉積機理污垢可以被劃分為顆粒類型污垢、結晶污垢、化學反應污垢、腐蝕污垢、生物污垢等，在石油生產加工的過程中受加工工藝選擇、工藝操作條件、物質流動情況等因素的影響，煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢原因和組成差別比較大，現階段僅僅能夠通過對污垢樣品和加工介質的對比分析來總結出設備管線出現污垢的原因。

在經過一系列的分析之后發現有機污垢構成成分比較復雜，在不同設備和管線中有機垢的形成原因存在較大的差異，是物理和化學反應綜合作用的結果。鹽類化合物的析出、酸性物質存儲加工設備、酸性物質加工管線腐蝕是造成腐蝕性產物的重要原因。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%比例的無機物質量分數、64.57%比例的有機物質量分數、62.53%的三價鐵離子。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污垢為主，設備的腐蝕也是造成污垢出現的重要原因。

（三）酸性水結垢的影響因素分析

第一，表面活性物。進塔酸性水的表面張力為每米28.23mN，電位為-15.1mV，結垢樣本有機物的酸性數值為10.38mg/g，由此能夠充分證明污水是一種乳化液，其中含有一定數量的陰離子表面活性劑物質。學者對進塔酸性水的陰離子表面活性劑物質成分開展了一系列的研究發現，這類表面活性物質可能是環烷酸、酚等物質，這些物質會降低污水的表面張力，使得原本沉降罐中的沉降無機顆粒和有機物穩定乳化，而后分散在污水中，準備進入到汽提塔中。在溫度不斷升高的情況下換完酸銨會被細分，環烷酸不會和水融合在一起，因而其表面的物質會不斷揮發，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，分散在其中的有機物會被析出，產生結垢。環烷酸和其他有機物中的一些輕組分會被揮發，揮發后粘稠的重組分會粘附在設備的表面上，引起結垢。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熱界面電荷的重要參數，這個參數數值和電荷層的結構存在密切的關聯，能夠將精準反映出分散相液滴之前 電荷排斥力。在Zeta電位的設置沒有超過30mV的時候，液體顆粒之間的排斥力會縮小，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造成乳液體系的不穩定，最終出現不同類型的結垢現象。

結束語

綜上所述，煉油廠酸性水汽提脫硫裝置結垢現象的出現會嚴重威脅到裝置的安全、穩定運行，一般表現為在引入一套減壓蒸餾裝置之后，Zeta電位數值會減少，電性之間的排斥力會小于的液滴之間的范德華吸引力，最終加劇了乳液的不穩定。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，油會粘附在金屬表面上充當懸浮固體的粘接劑，含油固體會在低速區域發生沉降，最終會堵塞換熱器。酸性水中的H2S含量比較高，加上受生產工藝的限制，其腐蝕程度要其他煉油工藝更為明顯，最終會使得汽提單元部分設備出現嚴重嚴重的腐蝕。

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（作者單位：撫順石化石油二廠硫酸車間）