酸性水汽提装置工艺浅析

酸性水汽提装置工艺浅析
程彬彬
【摘要】为了满足生产与环保的需要,洛阳石化新建一套110 t/h酸性水汽提装置.通过对装置的工艺原理和运行情况等方面的分析,提出了存在的问题及对策,以确保装置长期平稳运行.
【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2010(027)013
【总页数】3页(P45-47)
【关键词】酸性水汽提;装置;问题;对策
【作者】程彬彬
【作者单位】中国石油化工股份有限公司,洛阳分公司,河南,洛阳,471012
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051
在加工含硫原油时，常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢精制等环节都要排放大量酸性水，这些污水必须经过处理，将污水中的硫化氢、氨含量降到一定值，才可以排放至污水处理场进一步处理，以达到污水排放标准，从而减少污染，保护环境。

随着洛阳石化原油加工量的不断提高，以及原油硫含量的不断增加，酸性水的排放量不断增加，硫化氢和氨含量也有所上升，原有的Ⅰ套污水汽提装置远不能满足现有生产规模，再加上设备运行多年，腐蚀严重，改扩建已失去意义，因此于2008年新建一套110 t/h的酸性水处理装置。

炼油高含硫含氨污水中，H2S、NH3和CO2是以硫氢化铵（NH4HS）、碳酸氢铵（NH4HCO3）的状态存在，这种弱酸弱碱盐在水溶液中进行水解，形成游离NH3、H2S及CO2。

通过加热汽提，即可从汽相中得到NH3、H2S及CO2，污水便得到了净化；另外，利用NH3、H2S及CO2在不同温度下的溶解度差异，便可分离H2S及NH3，达到回收利用的目的。

洛阳石化采用单塔加压汽提工艺。

原料水经过脱气、除油、换热后，进入汽提塔顶部，塔底用1.0 MPa蒸汽间接加热汽提，酸性水中的H2S、NH3同时被汽提，H2S在塔顶经冷凝、分液后，送至硫黄回收装置，塔底得到合格的净化水。

富氨气自塔的中部抽出，经三级分凝后采用低温循环洗涤、脱硫化氢工艺和脱硫剂进一步精制（逐级降温降压，高温分水，低温固硫工艺）后，通过压缩、冷凝后得到副产品液氨。

该工艺流程简单，蒸汽耗量低，投资及占地较低，对酸性水中硫化氢及氨浓度有很宽的适用性，副产品液氨质量可以达到国家合格品标准。

2.1 原料水来源及性质
常减压污水：降压塔顶要注入氨水，中和酸性污染物，防止设备腐蚀，通过相应的汽液分离罐会分离出含氨污水，主要成分为含氨污水、悬浮汽油、汽态烃类。

催化污水：提升管中加入蒸汽与渣油、蜡油形成雾化混合物进行催化反应，从分馏塔顶回流罐及吸收稳定回用水中产生含硫含氨污水，成分为含硫含氨污水、悬浮汽油、气态烃类、H2S、氯化物。

焦化污水：渣油中含硫化物和氨氮，在加热炉内注入除盐水，提高流速防止结焦，经过焦炭塔从分馏塔顶冷凝分离出含硫含氨污水，成分为含硫含氨污水、悬浮汽油、气态烃类、焦粉、H2S。

2.2 酸性水预处理
酸性水脱气。

当上游装置操作不正常，引起酸性水带烃量增加时，就会引起下游酸性水原料水罐操作不正常。

携带大量轻烃气的酸性水进罐后，减压闪蒸出大量轻烃气及微量硫化氢和氨，这些气体排入大气，不仅会污染环境，危害人身健康，严重
时会引起设备损坏或者火灾爆炸事故发生，出于安全考虑，设置原料水脱气罐，脱除酸性水中夹带的轻烃气，送至瓦斯管网。

预处理阶段工艺流程图如图1所示。

酸性水脱油。

覆盖在液面的油膜阻断气相、液相的物质和能量的交换，极大降低单塔脱除效率。

挥发性的油分影响酸性汽质量。

酸性水带油，可能造成大量油气在塔内积聚，破坏塔内气液相平衡，造成操作波动，影响产品质量。

高含油的污水进塔后，由于油在汽提过程中易挥发到气相中，在气相产生较大的分压，降低了塔项酸性气的含量，使气液相平衡向液相方向发展，降低了气提分离效果；另外，油的表面张力小，在塔项温度高，塔压减小时，造成突沸，形成冲塔，严重影响生产。

2.3 酸性水汽提
原料水经过预处理，水中的污油含量降至100 mg/L以下，经换热后，进入汽提塔顶部。

塔底重沸器以蒸汽作为热源，间接加热，H2S、NH3、CO2等气体同时被汽提。

当塔底温度低、热量不足时，会造成净化水中硫和氨含量增大，产品质量不合格；塔底温度过高，又会使塔顶酸性气带水量过大，蒸汽耗量高，塔顶冷凝负荷高。

所以，操作的关键使如何控制好塔底供热，找出最佳的蒸汽单耗，既能保证H2S、NH3、CO2脱除完全，又要防止H2S和NH3带水量过大。

单塔加压汽提工艺，详见图2。

除了要保证塔底必需的热量外，还必须控制好塔顶的压力。

塔顶压力过高，不但加大H2S、NH3、CO2脱除阻力，塔底蒸汽单耗也增大了；压力太低，又会影响净化水质量、酸性气的后处理。

3.1 设备腐蚀
酸性水汽提装置运行介质主要含H2S、NH3等腐蚀性物质，不可避免地对设备和管道产生腐蚀作用。

特别是在H2S浓度较高时，腐蚀会更严重。

在含硫污水的输送与处理过程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同时又含有大量的Cl-、SO2-4等有害离子，温度相对较高，还含有酚类腐蚀介质，易造成碳钢厚度减薄、局部穿孔、起泡、开裂、焊缝应力腐蚀开裂等现象。

为避免腐蚀破坏引发的各种事故，保证装置长周期安全运行，装置采用了必要的防腐措施。

如：在设备内壁涂防腐涂料、对一些设备进行热处理、选用优质耐腐蚀材料等。

3.2 原料污水无除焦粉设施，单塔浮阀塔盘易堵塞
焦化装置扩产投用后，含硫污水焦粉含量大大增加。

现有含硫污水预处理装置无脱焦粉设施，导致焦粉进入塔内，加之原料水脱油效果不好，焦粉和油类特别是重质油类混合在汽提时形成致密的沥青质胶状物，堵死塔盘浮阀，使汽提效果变差，导致气液分离效果不好，净化水质不合格。

汽提系统正常运行一段时间后，均会因为塔盘浮阀结焦堵塞而严重影响污水汽提装置的长期平稳运行和净化水质，需要停工清除。

这是目前影响汽提系统安全长周期运行的关键问题。

解决这一问题的方法主要有：增设污水脱焦粉预处理设施；改造塔盘使之能够应对一般浓度的焦粉而不被堵塞等。

洛阳石化不但重视酸性水处理问题，更重视酸性水的来源问题，在满足装置正常运行的情况下，合理选择注水量，进而减少酸性水的排放。

为保证污水汽提装置的安全平稳运行，关键要解决的问题是塔盘结焦。

解决塔盘结焦问题的关键是：降低单塔负荷，优化原料污水预处理工艺，同时从塔盘结构上消除易堵塞因素。

通过采取取消含硫污水作为冷进料降低单塔负荷、优化原料污水预处理系统、拆除单塔中间塔盘部分浮阀，减轻浮阀堵塞程度等措施，可以比较全面的解决目前影响单塔长周期运行的关键因素，实现脱硫系统的安全平稳长周期运行。