污水汽提裝置蒸汽單耗原因及對(duì)策

陳群峰(中國(guó)石油化工股份有限公司九江分公司碼頭運(yùn)行部，江西 九江 332004)

0 引言

某煉油廠酸性水汽提裝置設(shè)計(jì)能力130t/h，于2015年7月投產(chǎn)運(yùn)行，主要負(fù)責(zé)處理上游常減壓、加氫裂化、渣油加氫、煤制氫、硫黃回收聯(lián)合等裝置內(nèi)產(chǎn)生的含硫、含氨污水。裝置采用單塔加壓汽提、側(cè)線抽氨及氨精制工藝路線，主要用于回收酸性水中的液氨、H2S及凈化水，設(shè)計(jì)處理的酸性水含氨量為14200×10-6(wt)，含硫化氫量為20400×10-6(wt)，經(jīng)1.0MPa蒸汽間接提供熱源汽提處理后的凈化水設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)為NH3含量≤50×10-6、H2S含量≤20×10-6，合格后送至煉油工藝裝置回用(如電脫鹽注水、加氫裝置注水等)，其余部分送至污水處理場(chǎng)再次深度處理。汽提塔側(cè)線抽出粗氨氣經(jīng)脫水除硫后經(jīng)氨壓機(jī)壓縮儲(chǔ)存出廠，液氨設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)為液氨(wt)≥99.6%、H2S含量≤5×10-6，汽提塔酸性氣經(jīng)精餾段水洗后冷卻脫水至硫黃回收裝置處理。

3#污水汽提裝置設(shè)計(jì)能耗15.28kgoe/t，蒸汽(1.0MPa)設(shè)計(jì)單耗為166kg/t污水，該裝置2015年11月開(kāi)工以來(lái)，裝置能耗較設(shè)計(jì)能耗高，主要原因?yàn)檎羝麊魏妮^設(shè)計(jì)高出較多所致。本文結(jié)合原料水性質(zhì)變化、冷熱進(jìn)料影響等因素[1]，對(duì)污水汽提裝置生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到降低裝置蒸汽單耗目的。

1 原因分析

污水汽提是一個(gè)電離、化學(xué)和相平衡共存的復(fù)雜體系，單塔汽提操作通過(guò)控制塔頂?shù)牡蜏睾退椎母邷?，在塔中部形成氨的集聚區(qū)，在側(cè)線抽出，經(jīng)過(guò)三級(jí)分凝系統(tǒng)分水固硫后，去生產(chǎn)精制液氨。側(cè)線上部通過(guò)對(duì)硫化氫的汽提和閃蒸，塔頂拔出酸性氣，從而可在一座塔內(nèi)完成污水凈化、硫化氫與氨的分離等三項(xiàng)任務(wù)[2]。單塔側(cè)線汽提的能耗主要取決于蒸汽單耗高低，而蒸汽單耗與以下因素有關(guān)。

1.1 側(cè)線抽出溫度偏高

側(cè)線抽出溫度偏高，主要體現(xiàn)在側(cè)線抽出粗氨氣組分中水汽比例增加，在側(cè)線三級(jí)分凝脫水過(guò)程中冷凝液吸收氨量增加，分凝液返回原料水罐導(dǎo)致裝置循環(huán)氨量增加，通過(guò)對(duì)裝置標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行物料平衡計(jì)算分析，得出數(shù)據(jù)如表1。6月6日至6月9日，污水汽提塔側(cè)線抽出溫度控制在152℃，由表1可以看出裝置負(fù)荷85.1%，氨循環(huán)量達(dá)到15.89t/h，較設(shè)計(jì)循環(huán)量14.94t/h高出0.95t/h，說(shuō)明目前裝置運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)，側(cè)線抽出溫度偏高導(dǎo)致裝置蒸汽單耗高。

表1 標(biāo)定數(shù)據(jù)物料平衡核算表

1.2 冷進(jìn)料溫度低

通過(guò)調(diào)整冷進(jìn)料水冷器E101循環(huán)水出口閥門(mén)開(kāi)度，控制冷進(jìn)料冷后溫度，在穩(wěn)定汽提塔塔頂溫差前提下，當(dāng)冷進(jìn)料進(jìn)塔溫度上升時(shí)，觀察塔底蒸汽消耗變化情況，以冷進(jìn)料溫度為橫坐標(biāo)，蒸汽流量/冷進(jìn)料流量為縱坐標(biāo)，作散布圖如圖1所示。由圖1：NI=1，NII=8，NIII=1，NIV=6，對(duì)角點(diǎn)子數(shù)為NI+NIII=2＜NII+NIV=14，從而說(shuō)明冷進(jìn)料溫度與蒸汽流量存在逆向關(guān)系，說(shuō)明冷進(jìn)料溫度低導(dǎo)致裝置蒸汽單耗高。

圖1 溫度與流量比散布圖

1.3 原料水中氨氮含量高

連續(xù)統(tǒng)計(jì)5月1日至6月29日外來(lái)原料水進(jìn)裝置中氨氮含量采樣分析數(shù)據(jù)，得出數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)制作散點(diǎn)分布圖2，由圖2變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)裝置酸性水氨氮濃度在設(shè)計(jì)值14200mg/L以下，實(shí)際工況比設(shè)計(jì)工況較好。60天原料水氨氮均值為9637.57mg/L，說(shuō)明外來(lái)酸性水中氨氮含量在裝置設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，從理論角度來(lái)看，裝置可以達(dá)到設(shè)計(jì)蒸汽單耗，故原料水中氨氮含量對(duì)蒸汽單耗影響較低。

1.4 熱進(jìn)料溫度低

通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)隨機(jī)采集30組熱進(jìn)料溫度及蒸汽流量數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)擬合曲線，得出熱進(jìn)料溫度與蒸汽流量關(guān)系為y=-0.277x+62.302，R2=0.3903，由函數(shù)關(guān)系可以看出，熱進(jìn)料溫度與蒸汽流量是反比關(guān)系，斜率為0.277，說(shuō)明熱進(jìn)料溫度對(duì)蒸汽流量有影響但是影響程度相對(duì)較小。

圖2 原料水氨氮含量變化示意圖

2 對(duì)策

通過(guò)對(duì)以上幾點(diǎn)蒸汽單耗高的原因分析，在保證污水外送合格的前提下，通過(guò)降低側(cè)線抽出溫度、提高冷進(jìn)料冷后溫度等措施，可對(duì)蒸汽單耗進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.1 降低側(cè)線抽出溫度

通過(guò)穩(wěn)定汽提塔操作壓力，緩慢降低塔底蒸汽流量，側(cè)線抽出閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行同步調(diào)整關(guān)閉，最后控制側(cè)線抽出溫度控制在145℃±1℃。當(dāng)側(cè)線抽出溫度降低時(shí)，氨循環(huán)量同時(shí)降低，當(dāng)側(cè)線抽出溫度控制在145℃±1℃時(shí)，氨循環(huán)量同步降低到最小，裝置蒸汽單耗降低最低；當(dāng)側(cè)線抽出溫度降低時(shí)，凈化水氨氮含量同時(shí)升高，當(dāng)側(cè)線抽出溫度控制在145℃±1℃時(shí)，凈化水氨氮含量同步達(dá)到大，裝置蒸汽單耗降低最低。

2.2 提高冷進(jìn)料冷后溫度

關(guān)小冷進(jìn)料冷卻器E102循環(huán)水出口閥門(mén)由原8扣開(kāi)度關(guān)至3扣開(kāi)度，冷后溫度由28℃上升至36℃，控制汽提塔塔頂溫差及壓力在工藝指標(biāo)內(nèi)，過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蒸汽需關(guān)小開(kāi)度，汽提塔方能穩(wěn)定運(yùn)行，塔底蒸汽單耗比例由235kg/t污水降至226kg/t污水。

2.3 效果驗(yàn)證

通過(guò)以上措施實(shí)行，對(duì)2019年全年3#污水汽提裝置能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析如下。

由表2可以計(jì)算得出，從2月份到12月份共處理污水75.6158萬(wàn)t，節(jié)省蒸汽單耗28.42kg/t污水。

節(jié)省蒸汽量：756158t污水×28.42t/1000t污水=21490t。

表2 效果檢查表

3#污水汽提裝置所用1.0MPa蒸汽按單價(jià)146元/t計(jì)算，一年來(lái)節(jié)省生產(chǎn)成本：146元/t×21490t/10000=313.754萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，側(cè)線抽出溫度控制在145℃±1℃時(shí)，裝置蒸汽單耗控制在較低水平。冷進(jìn)料冷后溫度控制在36℃±1℃時(shí)，裝置蒸汽單耗下降幅度明顯。污水汽提裝置是一個(gè)環(huán)保節(jié)排裝置，可通過(guò)多種優(yōu)化提升手段在保證各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均控制在指標(biāo)范圍內(nèi)、塔底凈化污水質(zhì)量合格的前提下降低蒸汽單耗，達(dá)到節(jié)能減排目的，實(shí)現(xiàn)裝置提質(zhì)增效目標(biāo)。