酸性水汽提裝置操作改進(jìn)與技術(shù)改造

李 強(qiáng)

（中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部，200540）

酸性水汽提裝置操作改進(jìn)與技術(shù)改造

李 強(qiáng)

（中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部，200540）

針對酸性水單塔高壓側(cè)線抽氨汽提裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)的壓力控制不平穩(wěn)、惡臭氣體散發(fā)等問題，進(jìn)行了原因分析，提出了相應(yīng)的整改措施。通過操作改進(jìn)和技術(shù)改造，解決了運(yùn)行初期存在的諸多問題，液氨產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，裝置運(yùn)行周期明顯延長。

酸性水汽提 氨精制 操作改進(jìn) 技術(shù)改造

中國石化上海石油化工股份有限公司（以下簡稱上海石化）130 t／h酸性水汽提裝置是上海石化新建1.2 Mt／a延遲焦化裝置的配套工程。該裝置由中國石化鎮(zhèn)海石化工程有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)，主要處理催化裂化、常減壓蒸餾、柴油加氫、延遲焦化、硫磺回收、加氫裂化等裝置來的酸性水，使得處理后的水可以作為常減壓裝置電脫鹽用水。130 t／h酸性水汽提裝置采用單塔加壓側(cè)線抽氨工藝，從塔頂抽取硫化氫，送入硫磺回收裝置回收硫磺，在塔中部氨富集區(qū)將氨抽出，經(jīng)三級分凝、氨精制、脫硫得到合格的液氨產(chǎn)品。130 t／h酸性水汽提裝置自2007年12月開車以來，出現(xiàn)一些影響生產(chǎn)運(yùn)行和安全的問題，主要有：酸性水罐壓力控制不平穩(wěn)，惡臭氣體散發(fā)到大氣中，對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的影響；側(cè)線抽氨系統(tǒng)頻繁發(fā)生管線、設(shè)備堵塞，儀表失靈；液氨產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等。經(jīng)過操作改進(jìn)和技術(shù)改造，基本解決了上述問題，初步實(shí)現(xiàn)了130 t／h酸性水汽提裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工藝流程簡介

130 t／h酸性水汽提裝置簡易流程如圖1所示。

圖1 汽提裝置簡易流程

自上游各裝置來的含硫、氨酸性水經(jīng)過除油、脫氣后進(jìn)入酸性水罐（D－8502A／B），在罐中靜置，油水分層后，進(jìn)一步除油后分兩路進(jìn)入汽提塔：其中一路作為冷料注入汽提塔頂，洗滌冷卻；另一路經(jīng)換熱至150℃以上，進(jìn)入汽提塔的第1層塔盤。塔內(nèi)酸性水通過塔底重沸器加熱，在塔頂抽出酸性氣，經(jīng)分液罐分液后進(jìn)入硫磺回收裝置回收。

酸性水中的氨在汽提作用下，在塔板中逐步上升，遇塔頂及中部冷料被吸收，在塔中部形成氨富集區(qū)，從側(cè)線抽出，經(jīng)三級分凝逐步降溫、降壓、分水、固硫后，粗氨氣進(jìn)入氨精制系統(tǒng)進(jìn)一步提純，生產(chǎn)出合格的液氨產(chǎn)品外送出裝置。

塔底凈化水與原料水2次換熱后，經(jīng)冷卻至50℃以下，送至常減壓裝置做電脫鹽注水用。

2 原因分析

2.1 酸性水罐區(qū)域有異味

裝置投入運(yùn)行以來，在酸性水罐區(qū)及氨精制區(qū)域時(shí)常散發(fā)出惡臭的氣味，對周圍的工作環(huán)境及工作人員的身體健康帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)氣味的產(chǎn)生來源于以下幾個(gè)方面。

2.1.1 酸性水罐頂液壓式安全閥

按照設(shè)計(jì)，酸性水罐的安全保護(hù)采用液壓式安全閥來實(shí)現(xiàn)。從使用的情況看，此液壓式安全閥漏油嚴(yán)重（每天需要補(bǔ)油2次）、氣體（含硫化氫、氨）直排大氣，曾經(jīng)更換過一次同種型號的安全閥，但問題依然存在，安全閥起跳的頻率較高，起跳后部分惡臭氣體迅速泄漏到大氣中，對環(huán)境造成了惡劣影響。

2.1.2 酸性水罐頂呼吸閥

在原設(shè)計(jì)中，酸性水罐的壓力控制采用呼吸閥來實(shí)現(xiàn)。從實(shí)際使用情況看，在遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力的情況下，酸性水罐頂呼吸閥頻繁起跳，大量含硫化氫、氨的氣體散發(fā)到大氣中，產(chǎn)生惡臭氣味。

2.1.3 水封罐

從上游裝置來的酸性水中夾帶有大量輕烴物質(zhì)，進(jìn)入酸性水罐中，壓力進(jìn)一步降低，輕烴類氣體閃蒸出來，酸性水罐壓力驟然上升，當(dāng)達(dá)到水封罐的起跳壓力（1.5 kPa）時(shí)，大量的烴類氣體夾帶部分硫化氫、氨進(jìn)入尾氣吸收塔，大部分硫化氫、氨被貧胺液吸收，殘余的硫化氫、氨和烴類通過尾氣吸收塔頂放空管線散發(fā)到大氣中，形成惡臭氣味。

2.1.4 酸性水罐壓力過高

裝置在運(yùn)行及檢修前管線置換過程中，進(jìn)入酸性水罐中大量氣體會(huì)導(dǎo)致酸性水罐壓力超過設(shè)計(jì)壓力，其來源有3個(gè)方面：

（1）氨精制部分檢修時(shí)，需要排空管線和設(shè)備中的氣體，這些氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)相對較高，排進(jìn)酸性水罐中后，高濃度氨氣體不能及時(shí)被罐中酸性水完全吸收，剩余部分通過水封罐的常流水散逸至現(xiàn)場。

（2）排空后的設(shè)備和管線需要用大量的氮?dú)膺M(jìn)行置換，雖然在置換前要求密切注意酸性水罐壓力，仍存在水封沖破的現(xiàn)象發(fā)生，主要原因是大量壓力較高的不凝氣體（氮?dú)猓┻M(jìn)入罐中，氣體迅速膨脹，造成酸性水罐壓力升高，氣體沖破水封后散逸至現(xiàn)場。

（3）在事故狀態(tài)下，氨精制部分安全閥起跳后的大量的放空氨氣，進(jìn)入罐中也不能及時(shí)完全地被罐中的液體吸收，剩余氨氣導(dǎo)致酸性水罐壓力升高，散逸至現(xiàn)場。

2.2 側(cè)線抽氨系統(tǒng)存在的問題

側(cè)線抽氨系統(tǒng)于2007年12月運(yùn)行以來，由于設(shè)計(jì)與操作方面的諸多原因，經(jīng)常出現(xiàn)問題，嚴(yán)重時(shí)必須停車進(jìn)行處理，同時(shí)導(dǎo)致含油污水pH及氨氮指標(biāo)超標(biāo)，給污水處理帶來較大的壓力。

2.2.1 氨精制系統(tǒng)管線堵塞

裝置在運(yùn)行中，富氨氣氨冷卻器（E－8306）以及三級冷凝冷卻器（E－8305）至富氨氣氨冷卻器（E－8306）之間管線經(jīng)常堵塞，嚴(yán)重影響了三級分凝系統(tǒng)的操作，曾經(jīng)在1個(gè)月中該部位就堵塞3次，導(dǎo)致裝置停車2次，只能用除氧水、蒸汽吹掃、清洗該部分管線中的銨鹽，操作人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度偏大。經(jīng)分析，主要原因有：

（1）液氨蒸發(fā)器使用效果不理想。在設(shè)計(jì)時(shí)為了進(jìn)一步降低側(cè)線氣溫度，采用了液氨蒸發(fā)降溫的新技術(shù)，通過設(shè)置富氨氣氨冷卻器（E－8306），使側(cè)線氣溫度冷卻到0～10℃。操作中發(fā)現(xiàn)側(cè)線氣被冷卻后流動(dòng)性明顯變差，E－8306采用“U”型管換熱器，在管束內(nèi)容易產(chǎn)生局部低溫，造成側(cè)線氣在管束中流動(dòng)性進(jìn)一步變差或堵塞。

（2）操作人員對側(cè)線抽氨操作缺乏經(jīng)驗(yàn)，汽提塔中氨的富集區(qū)難以掌握，氨富集區(qū)偏離抽出口，很容易使大量硫化氫進(jìn)入側(cè)線系統(tǒng)，加劇銨鹽結(jié)晶，甚至導(dǎo)致凈化水和液氨產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

2.2.2 儀表堵塞失靈

儀表堵塞失靈主要體現(xiàn)在三級分液罐上的壓力表、壓力變送器、液位計(jì)的導(dǎo)壓管等部位，堵塞頻率比設(shè)備、管線更高，主要原因是這些部位管徑較細(xì)、溫度偏低、流速較慢，在上游操作不穩(wěn)定的情況下，硫化氫進(jìn)入側(cè)線系統(tǒng)，容易在上述部位造成銨鹽的聚積，使儀表系統(tǒng)失靈，氨精制系統(tǒng)癱瘓。

2.2.3 塔、罐排液困難

在裝置的運(yùn)行中，有時(shí)發(fā)現(xiàn)氨精制塔、各分液罐排液，由于這些設(shè)備中的凝液都是低溫固硫的殘液，很容易在遠(yuǎn)距離排到酸性水罐的管線中堵塞，又由于排液的抽射器用凈化水做動(dòng)力，凈化水中的渣油狀物質(zhì)很容易堵塞管線，無疑加重了管線的堵塞程度。

2.3 液氨質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

裝置開車后1年多時(shí)間內(nèi)，液氨產(chǎn)品質(zhì)量一直達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，油含量偏高、純度達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，常會(huì)由于液氨油含量不合格導(dǎo)致液氨不能外送，滯留在液氨罐中，循環(huán)置換到酸性水罐中，造成裝置能耗偏高，同時(shí)酸性水罐中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越來越高，對裝置穩(wěn)定運(yùn)行也帶來不利影響。根據(jù)企業(yè)總體安排，酸性水液氨擬做丙烯腈裝置原料，對液氨產(chǎn)品油含量提出了更高要求。

液氨產(chǎn)品不合格的主要原因是：

（1）原料酸性水帶油較多，油隨側(cè)線氣進(jìn)入側(cè)線系統(tǒng)，在三級分凝和氨精制系統(tǒng)溫度偏高的情況下，油進(jìn)入液氨產(chǎn)品罐，造成液氨產(chǎn)品油含量超標(biāo)。

（2）三級分液罐氣相進(jìn)口在液面上方，造成三級分凝系統(tǒng)除油、脫水效果不理想。

（3）氨精制塔降溫效果不理想，氣相進(jìn)口雖在正?？刂埔好嫦路剑喊奔兌炔粔?，汽化效果較差，使氨精制塔溫度一直在20～30℃，脫水效果不好，大量的水進(jìn)入液氨產(chǎn)品罐，造成液氨產(chǎn)品純度超標(biāo)。

（4）操作人員對側(cè)線抽氨系統(tǒng)操作不熟練，在生產(chǎn)有波動(dòng)的情況下，不能及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上原因分析，在裝置停車檢修階段進(jìn)行了技術(shù)改造和操作方法的改進(jìn)，具體改進(jìn)措施如下：

（1）在酸性水罐內(nèi)部，增加氨放空氣相分布器，改善酸性水對氨放空氣的吸收效果，同時(shí)降低了脫氣罐D(zhuǎn)－8501的操作壓力，將D－8501的操作壓力由0.15 MPa降至0.1 MPa，使輕烴閃蒸更加充分。

（2）對酸性水罐D(zhuǎn)－8502的壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，取消了原有的液壓式安全閥和呼吸閥；增加了2臺水封罐（起跳壓力為2.15 kPa）；將原有的2臺水封罐水封同步起跳（起跳壓力為1.5 kPa）改為分級起跳（起跳壓力分別為1.5，1.3 kPa）；設(shè)置了2臺調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)罐頂氣的平穩(wěn)釋放，改善溶劑吸收效果；將罐頂氣由除臭后直排現(xiàn)場改至硫磺煙囪。改造后的流程如圖2所示。

圖2 酸性水罐改造流程

（3）強(qiáng)化除油操作，定期進(jìn)行原料酸性水、三級分液罐的除油作業(yè)，并停用使用效果不好的氨蒸發(fā)器，增加氨蒸發(fā)器跨線。將三級分液罐氣相進(jìn)口改至液面下方，改善三級分凝系統(tǒng)除油、脫水效果，并對三級分凝罐上儀表導(dǎo)壓管系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加除氧水、蒸汽、氮?dú)獯祾吖芫€。

（4）增加地下集液罐，將氨精制系統(tǒng)各塔中的凝液集中排放至地下集液罐，再通過三分分凝液管線，將凝液壓送到酸性水罐，具體改造流程如圖3所示。

（5）優(yōu)化氨精制塔操作，將氨精制塔正?？刂埔何挥?0%提高到80%，改善液氨汽化效果，使氨精制塔操作溫度由20～30℃降低至－10℃左右，使氨精制效果大大改善，成品液氨質(zhì)量大幅提高。

圖3 氨精制塔、罐排液改造流程

4 實(shí)施效果

（1）經(jīng)過一系列技術(shù)改造和操作優(yōu)化，酸性水罐區(qū)惡臭問題徹底得到解決，酸性水罐的壓力控制比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)沖破水封的現(xiàn)象。

（2）液氨產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，控制指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。液氨產(chǎn)品質(zhì)量改造前后對比見表1所示。

表1 成品液氨改造前后質(zhì)量指標(biāo)對比

（3）氨精制操作指標(biāo)控制平穩(wěn)、系統(tǒng)運(yùn)行周期明顯延長，氨精制系統(tǒng)根本無法正常運(yùn)行的問題得到解決，即使在系統(tǒng)波動(dòng)、儀表失靈的情況下，也可以通過改造的吹掃流程及時(shí)對存在問題進(jìn)行在線處理，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。

（4）經(jīng)過一系列操作改進(jìn)和技術(shù)改造，酸性水汽提裝置運(yùn)行狀況大大改善，初步實(shí)現(xiàn)了長周期運(yùn)行。但目前仍存在一些制約裝置穩(wěn)定運(yùn)行的不利因素，如原料酸性水帶油較多，在凈化水空冷器、汽提塔塔盤、凈化水系統(tǒng)管線和儀表等部位產(chǎn)生固體沉積物，同時(shí)原料酸性水帶油對汽提塔系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)帶來不利影響，容易造成H2S進(jìn)入側(cè)線系統(tǒng)，生成銨鹽堵塞設(shè)備和儀表，影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行，如何減少原料酸性水中的油含量、實(shí)現(xiàn)酸性水汽提裝置的穩(wěn)定運(yùn)行還需要進(jìn)一步努力。

Operation Improvement of Acidic Water Stripping Unit and Technological Transformation

Li Qiang
（Petroleum Refinery Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540）

In view of the problems appearing in operation of acidic water single tower high－pressure side ammonia stripper such as unstable pressure and emission of odor，the causes were analyzed，and corresponding measures for improvement were raised.Through operation improvement and technological transformation，the various problems in early stage of operation were resolved，so that the quality of liquid ammonia products reached designed indexes，and the operation cycle was prolonged obviously.

acidic water stripping，ammonia purification，operation improvement，technological transformation

1674－1099 （2014）04－0026－04

TQ969

A

2014－06－11。

李強(qiáng)，男，1981年出生，2006年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)為中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部主管師。