非加氫酸性水汽提裝置運行優化探討

王文舉

（中海油氣泰州石化有限公司，江蘇泰州225300）

中海油氣泰州石化有限公司（以下簡稱泰州石化）有2套非加氫酸性水汽提裝置，由非加氫酸性水的脫氣、除油和汽提三部分組成，處理來自常減壓裝置、延遲焦化裝置以及原料油罐區的非加氫酸性水。單套非加氫酸性水汽提裝置采用單塔全抽出工藝，設計處理規模為30 t/h，設計操作彈性60%~120%，全年開工8 400 h。該裝置自2016年首次開工投產以來，由于來料酸性水中含細小的焦粉懸浮物、油泥等雜質，造成換熱器容易結垢，進料溫度降低，操作出現異常波動，導致凈化水質量不能長期穩定合格，污水處理廠外排水超標，能耗增加，影響了裝置的長周期穩定運行，給公司的生產經營帶來了極大的困難。通過對國內外同行業進行調研，泰州石化聯合設計單位進行了技術分析，對非加氫酸性水汽提裝置進行了技術改造，解決了該裝置運行周期短、換熱器清洗頻繁、能耗高的問題，達到了預期的運行效果。

1 非加氫酸性水汽提裝置運行情況

改造前非加氫酸性水汽提裝置的工藝流程見圖1。

圖1 改造前非加氫酸性水汽提裝置的工藝流程

非加氫酸性水汽提裝置的外送凈化水設計溫度為50 ℃，設計壓力為0.5 MPa，設計出水指標為硫化物 (ρ)≤ 20 mg/L、氨氮 (ρ)≤ 80 mg/L。常減壓裝置的回用凈化水水量為 25 840 kg/h。

非加氫酸性水汽提裝置于2016年12月22日首次開車，開車后運行平穩，但凈化水中硫化物、氨氮含量超標。2017年3月4日開始向非加氫酸性水汽提裝置注堿，出水氨氮含量合格，但硫化物超標。經過多方查找原因發現，由于凈化水檢測方法不合理，使硫化物含量的分析結果偏高，而實際硫化物含量合格。

非加氫酸性水汽提裝置在運行過程中出現換熱器出口原料水溫度緩慢降低、汽提裝置出口凈化水溫度緩慢升高，造成裝置能耗高，且凈化水出水溫度高以致污水處理廠無法接收的問題。換熱器凈化水和原料水的溫度見表1。

表1 換熱器凈化水和原料水的溫度

經檢查，出現上述問題的原因為換熱器結垢嚴重。2017年5月9日，非加氫酸性水汽提裝置臨時停工，對換熱器進行了切出排空清洗。截至2019年12月，非加氫酸性水汽提裝置先后停工清洗換熱器、塔底重沸器、凈化水空氣冷卻器和汽提塔多達15次，平均50 d需要停工清洗1次。

2017年6月2日，常減壓裝置回用的一系列非加氫酸性水汽提裝置的凈化水較為污濁，影響裝置運行。泰州石化將二系列非加氫酸性水汽提裝置的凈化水連通常減壓裝置，并于2017年6月12日進行了回用，而一系列凈化水不再回用，全部送至污水處理廠。

2 非加氫酸性水汽提裝置存在的問題

非加氫酸性水汽提裝置自開工以來，長期存在以下問題：

1）汽提塔內件結垢造成分餾精度降低，換熱器、空氣冷卻器結垢造成換熱效率下降，產品質量不穩定。

2）汽提塔內件、換熱器、空氣冷卻器結垢造成裝置能耗高，凈化水控制指標超標，影響裝置長周期運行。

3）非加氫酸性水汽提裝置的凈化水中含有懸浮物等雜質，無法回用于常減壓裝置，凈化水得不到循環利用。

3 非加氫酸性水汽提裝置技改情況

通過對同類裝置大量調研，泰州石化于2018—2020年針對非加氫酸性水汽提裝置運行存在的問題進行了一系列的技改優化，改造后非加氫酸性水汽提裝置的工藝流程見圖2。

圖2 改造后非加氫酸性水汽提裝置的工藝流程

3.1 過濾器過濾精度升級

在裝置運行過程中，裝置入口的過濾器壓差長時間保持在較低的狀態，同時在過濾器后部發現較大顆粒的雜質，經綜合分析，應是過濾器濾網孔徑過大所致。更換過濾器的濾芯，濾網孔徑由原來的0.27 mm（50 目）升級至 0.15 mm（100 目）。濾芯更換完成后，過濾器的清洗間隔時間由原來的3個月改為10 d，從延遲焦化裝置帶來的大顆粒焦粉等雜質得到了過濾。

3.2 提高儲罐抽出口的高度

對換熱器和空氣冷卻器進行清洗，發現其中的油泥較多，將油泥清除后，換熱器原料水和凈化水的出口溫度很快恢復到正常值。清理原料水儲罐時發現其中的油泥液位較高，如果油泥長期累積得不到及時處理，超過罐底的抽出口高度后，大量污泥會被帶到汽提塔中。將原料水儲罐的抽出口高度由0.8 m提高到12.6 m，凈化水進料泵入口的過濾器清洗頻率明顯降低，由平均15 d清洗1次改為約40 d 清洗 1 次。

3.3 增設凈化水水冷器

凈化水換熱器和空氣冷卻器結垢嚴重，無法切出排空清洗，汽提裝置出口的凈化水溫度最高時達到62 ℃。增加1臺凈化水水冷器于2018年5月投用，使空氣冷卻器能夠切除在線運行進行清洗，解決了汽提裝置出口的凈化水溫度較高的問題。

3.4 增設換熱器排油線

換熱器中的污油在換熱器頂部聚集，不能隨著凈化水排出，減小了換熱面積，使換熱效率下降。2020年1月15日在換熱器頂部的泄壓處增加排油線，定期排出污油，明顯提高了換熱器的換熱效率。

分別取排油線投用前后連續7 d的換熱器原料水出口溫度的數據，繪制溫度變化趨勢見圖3。

圖3 換熱器原料水出口溫度變化趨勢

由圖3可見：增設的換熱器排油線投用后，原料水的出口溫度基本不低于90 ℃，且變化趨勢較之前更為平緩，隨著時間的推移，換熱效果趨于穩定。

3.5 增設地面污油罐

原料水儲罐將污油撇至地下罐，而污油中含的水在地下罐中無法被分離出去，隨污油外送出汽提裝置，造成污油帶水嚴重。裝置改造時新增1臺地面污油罐，于2019年12月投用。考慮到原料水儲罐中污油含水的問題，在設計污油罐時，污油抽出口至外送泵入口的高度分別設置為0.6 m和1.2 m，優化了泵出口返回原料水儲罐的流程，從根本上解決了污油帶水的問題。

3.6 增設砂石過濾器

為了解決換熱器中懸浮物結垢的問題，在一系列非加氫酸性水汽提裝置增設1臺原料水砂石過濾器。2019年12月該砂石過濾器投用后，換熱器的原料水溫度下降速率降低，水質明顯好轉。砂石過濾器投用前與投用后換熱器的原料水出口溫度變化趨勢見圖4，換熱器原料水出口的水質對比見圖5。

圖4 換熱器的原料水出口溫度變化趨勢

圖5 換熱器原料水出口的水質對比

由圖4可見：砂石過濾器投用前，換熱器的原料水出口溫度在7 d內由97.84 ℃下降到64.70 ℃，下降趨勢非常明顯；砂石過濾器投用后，換熱器的原料水出口溫度趨于穩定，維持在89.26~93.52 ℃，換熱器的換熱效果有了明顯提高。

由圖5可見：原料水經砂石過濾器過濾后，不溶性雜質明顯減少，水質更加清澈。由此說明，砂石過濾器過濾效果良好，在一定程度上解決了換熱器中懸浮物結垢的問題。

3.7 更換除油器

自開工以來，一系列非加氫酸性水汽提裝置除油器排油效果不佳，長期無法正常使用，于2018年進行了更換，2020年4月投用。然而，由于酸性水中污油組成過于復雜，造成界位計使用效果不佳，該設備一直不能自動控制，需定期手動進行除油操作。

3.8 增設破乳劑加注設施

非加氫酸性水中的乳化油在原料水儲罐中無法實現靜置分離，隨酸性水進入汽提塔，給汽提塔和硫磺回收裝置的操作帶來較大影響。2018年技改時增設破乳劑加注設施，于2020年4月投用，經過多次破乳劑試驗，最終選擇國內某廠家的破乳劑。經過1年多的運行，經破乳處理過的酸性水乳化油含量明顯減少，水質得到改善。

3.9 改造注堿線

非加氫酸性水汽提裝置改造前與煙氣脫硫塔共用1臺注堿液計量泵，由于流量計選型不合理，存在流量計計量不準確、實際操作中很難精確控制注入量的問題。2018年技改時，將汽提塔注堿和煙氣脫硫塔注堿分開操作，增設1臺注堿泵，并重新對流量計選型。2020年4月2臺計量泵同時投入使用，注堿流量得到穩定控制，操作簡單準確。

3.10 增設凈化水pH值在線分析儀

污水處理廠多次反映，由于凈化水的質量波動造成污水處理廠外送水指標異常波動，以致污水處理不達標。經分析，出現上述問題主要是因為凈化水采樣頻次為12 h一次，水樣分析時間滯后，不能及時調整操作所致。2020年大檢修期間，在一系列非加氫酸性水汽提裝置出口處增加pH值在線分析儀，實現凈化水pH值的實時監控，保證凈化水的質量。

4 下一步改進措施及需要解決的問題

非加氫酸性水汽提裝置經過改造，基本解決了該裝置運行周期短、換熱器清洗頻繁、能耗高的問題，但仍存在不盡如人意之處，需要以后進行解決：

1）提高管理和操作水平。根據非加氫酸性水汽提裝置的運行情況，定期對汽提塔進行蒸塔操作（約2個月1次），防止塔盤結垢卡塞造成分餾精度降低，影響凈化水質量。另外，要進一步完善考核細則，加強員工操作培訓，提高操作精細化水平。

2）實現凈化水回用。凈化水回用率設計值為不低于86%，但實際凈化水回用率僅達到74%。雖然砂石過濾器已經投用，凈化水的水質有所好轉，但仍未滿足生產需要，因此計劃增加1組凈化水過濾器。

3）增加砂石過濾器自動控制系統。目前當砂石過濾器壓差達到0.1 MPa時，外操現場操作進行反沖洗。運行部編制了反沖洗消項作業卡和沖洗后工程師現場確認等措施保證沖洗質量和效果，但在實際操作過程中存在以下問題：①由于不同人員的操作手法不同，置換時間和沖洗流量不能精準控制，在反沖洗時容易造成反沖洗水中氨氮等含量超標，或反沖洗不夠徹底，沖洗效果存在差異，影響設備運行；②反沖洗頻率較高，操作人員勞動強度大；③操作頻繁，存在較大的安全風險。為了降低操作人員的勞動強度，規范操作，保證沖洗效果，降低安全風險，從源頭控制設備的運行效果，增設砂石過濾器自動控制系統，代替手動操作。

4）原料油罐區送來的酸性水水質較差，含油較多，呈非常黏稠的狀態，如圖6所示。只要原料油罐區向汽提裝置輸送酸性水，砂石過濾器的壓差則立即升高。該問題需要公司協調解決。

圖6 原料油罐區的酸性水

5 結語

由于非加氫酸性水汽提裝置主要用于處理焦化、常減壓裝置及原料油罐區的污水，污水中含有較多的油和焦粉，造成汽提塔及換熱器結垢嚴重，導致裝置運行周期短、頻繁停工、頻繁清洗換熱器等問題，影響了正常生產。泰州石化針對上述問題，首先從源頭加強操作控制，減少原料水攜帶的大量雜質和油泥；其次通過新增砂石過濾器、更換除油器、加注破乳劑、加強砂石過濾器置換沖洗和撇油操作等措施，極大地降低了停工清洗次數，達到了預期的運行效果，實現了裝置長周期運行、節能降耗的目標。