高桥炼厂含硫污水汽提装置改造及运行效果

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石 油 化 工 环 境 保 护 2003 年第 26 卷
表 3 含硫污水双塔汽提理论板数计算结果 mg/ L
含硫污水原水浓度 汽提塔 理论板数
N H3
H2S
硫化氢 汽提塔 10～13 氨汽提塔 8～10
> 5000
> 8000
净 化水浓度 N H3 H2S
< 50 < 10
表 4 部分炼厂双塔汽提硫化氢塔的汽提效果
含硫污水
硫化氢塔
原水浓度/ mg ·L - 1 净化水浓度/ mg ·L - 1
NH3
H2S
NH3
H2S
炼厂 1 炼厂 2 炼厂 3
4 37 9 2 305 0 8 67 1
4 03 4 2 75 68 7 18 3
～ 2 12 71 826 4
< 1000 < 5000 < 3000
( 中石化股份公司高桥分公司炼油厂, 上海 200137) ( 抚顺石油化工研究院, 113001)
摘 要: 介绍高桥分公司炼油厂含硫污水双塔汽提装置改造情况及运行结果。并对改造 前的情况进行了分析, 提出了解决 相关类似炼油厂普遍存在的问题的方法。
关键词: 含硫污水 汽提 装置改造
Renovation of Sour Water Stripping Plant in Gaoqiao Refinery
2003
年第
26
卷第
2
期 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱE
N V IR O N M EN T
石 油 化 工 环 境 保 护 A L PRO TE CTIO N IN PET RO CHEM
IC
AL
IN D U ST
RY
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高桥炼厂含硫污水汽提装置改造及运行效果
张 谊 邹家敏 王恒亮 薛光磊 齐慧敏 彭德强 朴 勇 林大泉
表 3 是采用有关软件计算的双塔汽提处理 含硫污水的结果。该计算兼顾净化水水质和副 产品氨硫化氢质量的情况下计算得到的。
目前采用的浮阀塔盘效率按 30% ～35% 考虑, 则硫化氢塔显然所需塔盘数为 30 块左右 ( 塔顶的 6m 填料按 4 块理论板计, 事实上由于 塔顶部分的气相负荷较低, 气液相分布不均, 影 响了分离效率, 达不到 4 块理论板) , 而原 1 号 含硫污水汽提装置的硫化氢塔除填料外, 实际 塔 盘数为21块, 显然是导致分离效率低的一个
Abstract
In t his paper, t he r enovat ion of sour w at er st ripping plant in Gaoqiao ref inery has been int roduced, t he r unning r esult s aft er reno vatio n are show . And analyzing t he problem befor e r enovatio n. T he met ho ds t hat solv e t hese pro blem hav e put f orw ard.
410 0
20 00
63
10
1 20 00
470 0
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1 30 00
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540 0
此 外, 来自 罐 区的 含硫 污 水 浓度 H 2S < 4000mg / L , N H3< 3000m g/ L , 进塔水的硫化氢 和氨的浓度提高的幅度都较大。尤其是氨的浓 度, 达到 14000m L / m3, 说明氨循环液量较大。
硫化氢塔的汽提效率较低, 分离效率差, 应 该分离出去的硫化氢留在水中。硫化氢塔没有 起到分离硫化氢的目的。分析其原因, 影响分离 效率的最主要因素是塔盘数。1 号含硫污水汽 提装置两个汽提塔采用的都是浮阀塔盘, 硫化 氢塔为 21 块, 氨汽提塔采用的是 30 块。关于塔 盘型式及塔盘数分析如下:
Keywords: Sour w at er, St ripping, Plant s r enovat ion
1 前 言
炼油厂含硫污水中含有的污染物主要为硫 化氢、氨及二氧化碳。污水来源主要为蒸馏塔顶 油水分离器、催化压缩富气脱水罐、催化塔顶油 水分离器、焦化分馏塔顶油水分离器及加氢高 低压分离器等装置的排水。对于含硫污水的处 理, 目前较为理想的方法就是汽提, 在保证净化 水达标的情况下, 既回收了副产品氨、硫化氢 ( 目前为制硫原料) , 又不产生二次污染。汽提工 艺目前常用的是带侧线的单塔汽提技术和双塔 汽提技术。两种工艺在实际应用中都取得了一
Zhang Yi Zou Jiam in Wang Heng liang
( T he Ref inery of Gaoqiao Filiale, S I N OPE C, Shanghai 200137)
Qi Huimin Peng Deqian P iao Yong L in Daquan
( Fushun Research I nstit ut e of Pet rol eum and P etrochemical s, 113001)
到了设计要求。净化水中的硫化氢含量和氨含 量分别为 20m L / m3 及 70mL / m3 以下。氨精制 系统运行稳定, 副产品液氨的纯度> 99. 9% 。
2 工艺过程简介
图 1 为一般双塔汽提常用工艺, 也是上海 炼油厂 1 号含硫污水汽提装置改造前的流 程。
1—原水泵; 2—硫化氢汽提塔; 3—酸性气脱液罐; 4—氨汽堤塔; 5—回流泵; 6—氨汽提塔顶分液罐; 7—浓氨水 精制洗涤塔; 8—浓氨水循环泵; 9—脱硫剂罐; 10—氨压机; 11—氨冷却器 图 1 1 号汽提装置改造前流程图
3. 1 硫化氢汽提塔分离效率低 表 2 是原 1 号硫污水的操作数据。
第 2 期 张 谊等 . 高桥炼厂含硫污水汽提装置改造及运行效果
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采样日期 2000 年 3 月
13 日 14 日 15 日 16 日 17 日 18 日 19 日 20 日 21 日 23 日 24 日 25 日 26 日 27 日
表 1 高桥分公司炼油厂 1 号含硫污 水汽提装置操作条件
脱硫塔顶 温度 压力/
M Pa
脱氨塔顶 脱硫塔 底温度/ ℃ 温度/ 压力/
℃ M Pa
脱氨塔 底温度/ ℃
< 45℃0. 55M Pa 150～ 125～ 0. 25～ 135～
16 5
135 0. 35
14 5
3 原 1 号含硫污水汽提装置存在问题分析及对策
表 2 1 号含硫污水汽提装置改造前运行结果
原水浓度( 进塔)
硫化氢塔净化水
净化水
N H3 1 40 00
H2S 540 0
H2S 17 00
NH3
H2S
61
12
1 30 00
540 0
20 00
63
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1 30 00
540 0
20 00
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1 30 00
510 0
24 00
54
12
1 30 00
含硫污水经原水泵提升后分别进入硫化氢 汽提塔, 一路与原料水换热升温后进入汽提塔 的上部, 而另一路做为冷进料直接进入汽提塔 的顶部, 脱硫塔底的蒸汽由再沸器或直接蒸汽 提供, 污水中的硫化氢由塔顶经气液分离罐分 离后出装置作为硫磺回收装置的原料; 脱硫塔 的塔底脱 H2S 净化水进入氨汽提塔的上部, 塔 底蒸汽由再沸器或直接蒸汽提供, 含氨蒸汽由 塔顶排出, 冷却并经分液罐分离后的氨气进入浓 氨水洗涤精制塔, 经精制后, 进入脱硫吸附罐, 最 后进入氨压机压缩制成液氨。分液罐的液相一部 分作为塔顶冷回流排回到装置, 另一部分返回 到原料罐或原料泵入口, 净化水排出装置。
24 00
46
8
1 10 00
510 0
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39
8
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10
mg/ L 备注
无液氨产品
表中数据显示最终净化水的效果较好, 但 硫化氢塔的净化水效果不好, 说明硫化氢塔的 汽提效果较差。虽然总的净化水效果比较好, 但 是氨精制系统一直没有运行起来。尤其是氨压 机一直存在问题, 无法连续运行, 自 1996 年投 产, 一直没有出过液氨产品。
因为含硫污水中的硫化氢、氨以及二氧化 碳在水中是以硫氢化氨、碳酸氢氨等化合态存 在的。水中的化学体系较复杂。电离平衡、分解 反应、溶解平衡同时存在, 若保证硫氢化氨的完 全分解, 需要求一定的分解温度, 应保证 135℃ 以上。因此, 进入硫化氢汽提塔的热进料的温度
要求一般为 150℃左右, 而塔底的 温度应保证 160℃左右。相应的硫化氢汽提的操作压力为 0. 5～0. 6M Pa ( 表压) 。由于硫化氢汽提塔在原 则上已将硫化氢分出, 氨汽提塔的操作可在较 低的压力下和温度下操作。表 1 是高桥分公司 炼油厂 1 号含硫污水汽提装置的操作条件, 该 操作条件也是双塔汽提装置的常用操作条件。 操作条件如表 1。
主要原因。这种情况不只是在高桥分公司炼油 厂的 1 号含硫污水汽提装置上表现出来的, 在 其他炼油厂的双 塔汽提装置上也有类似的情
况, 因为基本上目前双塔汽提采用的塔盘都是 浮阀塔盘, 塔盘数基本上也相同, 由于理论板数 不够, 同样表现出硫化氢塔塔底净化水硫化氢 含量高, 表 4 是部分炼厂硫化氢塔的汽提净化 效果的实例结果。
有些装置为得到较理想的净化水水质而忽略 了硫化氢及氨气的质量。目前, 硫磺尾气中的氮化 物问题已引发出生产上及环境污染的新问题。
若想达到理想的运动状况, 除在操作上进 行必要的调整外, 必须对原汽提塔进行改造, 可 采用两种方案。一种方案是在原塔基础上增加 塔高( 同时增加塔板) ; 另一种方案是更换效率
国内大部分单塔汽提和双塔汽提的主汽提 塔的塔板都采用浮阀塔板, 单塔汽提采用 40～ 45 块, 双塔汽提的两个主汽提塔一般采用 20～ 30 块。上述塔盘数的确定是基于 80～90 年代
时的情况, 当时加工的原油硫含量不高, 二次加 工量和深度不高, 因此含硫污水中的硫化氢和 氨的浓度较低, 一般为< 3000m g/ L ; 而净化水 要 求 也 不 高, 一 般 氨 < 200m g/ L, 硫 化 氢 < 50mg / L ; 处理量也较小。因此, 含硫污水汽提装 置的矛盾并没有显现出来。但随着高含硫原油 加工量的增加, 以及二次加工能力的提高, 炼油 厂含硫污水的浓度也发生了较大的变化, 水质 也较以往复杂, 净化水的质量要求也有较大幅 度的提高, 原有的塔板数已满足不了目前的需 要。
定的成功经验, 但由于油品种类的不断变化, 环 保要求的不断提高, 以及加工工艺的不断深入, 两种工艺在各炼厂都表现了各种各样的不足, 需针对性进行完善和改进。
上海炼油厂 1 号含硫污水汽提装置采用的 是双塔汽提工艺, 设计处理量为 40t / h, 1995 年 设计, 1996 年投 运, 到 2000 年 3 月改 造前 为 止, 运行一直不正常。主要表现在净化水不合 格, 塔顶硫化氢副产品中氨含量过高, 氨精制系
较高的塔板。 根据 1 号含硫污水汽提装置的实际情况,
决定在原 1 号汽提装置的硫化氢汽提塔上加 高, 增加 8 块浮阀塔盘, 以增加硫化氢塔的汽提 分离效率。 3. 2 氨汽提塔的塔顶流程不合理
由双塔流程可以看出, 含硫污水经硫化氢 塔汽提后直接进入氨汽提塔, 氨汽提塔的冷进 料由塔顶回流提供, 回流罐的氨气进入氨气精 制罐( 浓氨水洗涤罐) , 然后进入脱硫剂罐精制, 再进入氨压机。该流程存在以下问题:
收稿日期: 2002- 07- 29 作者简介: 张谊, 工程师。1983 年毕业于华东理工大学, 现在高桥分公司炼 油厂设计室从事石油 化工工程设计 工作。
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石 油 化 工 环 境 保 护 2003 年第 26 卷
统无法正常运行, 氨压机事故率非常高, 几乎无 法连续运行, 氨循环液量过大。曾经对该装置投 入了较大的力量进行整改, 但收效甚微。2000 年抚顺石油化工研究院与上海炼油厂合作对该 装置进行改造, 经对现有的装置进行分析, 找出 存在的问题, 提出改造方案, 并进行改造设计。 2001 年 3 月在装置检修期间进行了施工, 4 月 开工。从开工到目前为止, 装置的各项指标都达