酸性水汽提裝置長周期運行的問題及措施

王雪梅，林金安

（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 儋州 578001）

酸性水汽提裝置是煉油企業(yè)必不可少的環(huán)保裝置。在原油加工過程中，各煉油裝置都要排放大量的酸性水，這些酸性水中除含有H2S、NH3污染物外，還含有酚類、氰類等其他雜質[1]，必須經(jīng)過酸性水汽提裝置進行預處理，將其中的H2S、NH3汽提出來送至硫回收裝置進一步回收。經(jīng)過汽提后，酸性水轉變?yōu)閮艋赜弥辽嫌螣捰脱b置，多余部分送至污水處理廠進一步處理后達標排放。酸性水汽提裝置作為煉油企業(yè)酸性水預處理的重要裝置，保證裝置的長周期平穩(wěn)運行顯得尤為重要。筆者根據(jù)某企業(yè)A系列酸性水汽提裝置的生產(chǎn)運行情況，對裝置運行過程中出現(xiàn)的異常工況及處理措施進行了總結，供同類裝置生產(chǎn)運行參考。

1 裝置概況

某煉化企業(yè)酸性水汽提裝置A系列采用單塔低壓汽提工藝，主要處理來自常減壓蒸餾裝置、重油催化裂化裝置等非加氫裝置酸性水。汽提裝置A系列內設2個5 000 m3酸性水儲罐，配套有水封罐、脫臭罐及罐頂氣回收系統(tǒng)，采用靜態(tài)隔油法對酸性水進行除油。2017年裝置大修擴能改造后，A系列酸性水處理能力提高至150 t/h，其酸性水處理流程見圖1。

圖1 酸性水處理流程

自上游裝置來的酸性水進入脫氣罐脫除油氣，再經(jīng)脫硫溶劑洗滌后，送至火炬氣柜回收。罐底酸性水自壓進入酸性水儲罐隔去水中的油，罐頂設安全水封罐。隔油后的酸性水由酸性水泵送至酸性水/凈化水換熱器換熱后進入汽提塔第45層塔板上方。酸性水在汽提塔中自上而下流動，在汽提塔底重沸器提供熱源產(chǎn)生的汽提作用下，含H2S、NH3等成分的酸性氣自塔頂分離出去，送至硫回收裝置回收硫。汽提塔頂回流由塔頂循環(huán)泵自塔頂填料段下抽出，在汽提塔頂循環(huán)空氣冷卻器的變頻調速電機控制下，穩(wěn)定汽提塔頂溫度。

汽提塔底凈化水由凈化水泵抽出，經(jīng)換熱器、空氣冷卻器、冷卻器冷卻至50 ℃以下送出裝置，大部分返回上游裝置回用，小部分送往污水處理廠。

2 運行出現(xiàn)的問題及原因分析

2.1 靈敏層塔盤溫度異常

2020年3月，汽提塔運行開始出現(xiàn)異常，主要現(xiàn)象為汽提塔進料量超過100 t/h時，汽提塔第8層塔盤溫度異常上升，第25層及以上塔盤溫度異常下降，第25層塔盤從正常操作的125 ℃降至115 ℃以下，塔頂和塔底壓差從45 kPa升至65 kPa。分析其原因為汽提塔下部塔盤結垢嚴重，導致塔盤開孔率大幅下降，影響靈敏層塔盤的操作溫度。

2.2 凈化水出裝置溫度升高

2021年8月，汽提塔熱進料溫度由開工初期的92.71 ℃下降至61.61 ℃，下降了31.10 ℃；凈化水出裝置的溫度由開工初期的38.23 ℃上升至49.95 ℃，上升了11.72 ℃，接近工藝控制范圍（不大于50 ℃）的上限。分析其原因為酸性水/凈化水換熱器結垢嚴重，換熱效果變差。

2.3 凝結水收集罐液位波動

汽提塔重沸器設計采用熱虹吸式重沸器。2021年9月，操作人員發(fā)現(xiàn)汽提塔底重沸器溫度控制閥閥位出現(xiàn)波動，重沸器凝結水收集罐液位同時出現(xiàn)波動，汽提塔第25層靈敏層塔盤溫度不能穩(wěn)定控制。經(jīng)分析，汽提塔重沸器的殼程結垢，造成加熱效果下降，1.0 MPa蒸汽未完全冷凝就進入凝結水收集罐，造成凝結水收集罐液位出現(xiàn)波動。

3 處理措施

3.1 汽提塔停工檢修

汽提塔開人孔9個，塔內壁及各接管口、抽出口、頂循返回分布器、升氣管、集液箱、降液板均正常，未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕痕跡。將第45層塔盤通道板全部拆除檢查，塔盤無吹翻、變形等異常情況。汽提塔頂部第44和45層塔盤處于冷進料口下方，表面干凈，未見堵塞現(xiàn)象。汽提塔熱進料下方，即第40～43層塔盤堵塞嚴重，塔盤表面附著一層厚厚的灰白色沙狀物，固閥開孔已被完全堵塞，其中第41和42層塔盤堵塞最為嚴重（見圖2～3）。汽提塔內11～39層塔盤表面干凈，無積垢現(xiàn)象，塔盤未見堵塞。汽提塔底部1～10層塔盤表面可見一層薄薄的黃泥色硬垢狀物（見圖4），但未堵塞塔盤固閥開孔。

圖2 汽提塔第41層塔盤情況

圖3 汽提塔第42層塔盤情況

圖4 汽提底部第10層塔盤情況

汽提塔第40～43層塔盤的結垢為灰白色沙狀物，不易溶于水，對結垢物取樣化驗分析，其中灰分(w)為60%，w(C)為11.7%，w(S)為1.3%，w(H2O)為27.0%。該結垢物位于進料口附近的塔盤，其他塔盤則未發(fā)現(xiàn)，據(jù)此判斷，第40～43層塔盤的結垢物應由原料攜帶進入汽提塔，在塔盤上長期沉積從而造成塔盤堵塞。采用高壓水對上述結垢物進行清洗，效果明顯。

3.2 酸性水/凈化水換熱器切除檢修

汽提裝置切除酸性水/凈化水換熱器進行清洗。拆開換熱器大浮頭，發(fā)現(xiàn)殼體結垢嚴重，抽芯比較困難，后將殼體外部的保溫層拆除，使用外力使殼體外部松動，才完成抽芯作業(yè)。對酸性水/凈化水換熱器的現(xiàn)場管束附著物進行測量，平均厚度約20 mm（見圖5）。

圖5 酸性水/凈化水換熱器管束結垢情況

對換熱器管束的附著物進行成分分析，與第40～43層塔盤結垢物成分相似，同樣采取高壓水沖洗的方法對換熱器管束進行清理。

3.3 汽提塔重沸器操作調整

控制汽提塔底重沸器1.0 MPa蒸汽的流量，由原來的14 t/h降至6 t/h左右，由汽提塔底注入明汽，保證第25層塔盤溫度在工藝卡片控制指標范圍之內，確保凈化水質量合格。

3.4 加大酸性水儲罐除油頻次

從上游裝置來的酸性水進入脫氣罐脫除油氣，同時將脫氣罐的液位抬高至除油口以上靜置。除油操作由每月定期進行除油改為每周進行除油，使浮油在脫氣罐內脫除。另外穩(wěn)定酸性水儲罐的液位，使液位與罐壁除油口持平并控制穩(wěn)定，使靜態(tài)隔油起到除油效果。

4 實施效果

通過對汽提塔的塔盤、酸性水/凈化水換熱器的管束進行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，汽提裝置運行穩(wěn)定。檢修前后汽提塔的操作參數(shù)對比見表1。

表1 汽提塔檢修前后操作參數(shù)對比表

汽提塔檢修前，當汽提冷/熱進料量提至100 t/h后，汽提塔底壓力上升至0.17 MPa，塔頂壓力為0.13 MPa，全塔最大壓降為0.04 MPa，塔底液位波動較大，且第8層塔盤壓力波動較頻繁。檢修后，汽提熱進料量達到140 t/h時，汽提塔底壓力為0.16 MPa，塔頂壓力為0.14 MPa，全塔壓降為0.02 MPa，全塔操作穩(wěn)定。酸性水進塔溫度由61.61 ℃提高至91.33 ℃，在停運3臺空冷風機的工況下，裝置出口的凈化水溫度可控制在42 ℃以下。

5 改進措施

酸性水中含有金屬雜質、焦粉和油脂等物質，在酸性水儲罐及后續(xù)處理流程中，油脂碳氫類化合物在金屬離子的催化下能與酸性物質反應生成膠狀物，這些膠狀物會吸附、粘連水中的碳粉、催化劑粉末、金屬離子及其他粒子而引起結垢[2]，造成汽提塔塔盤及換熱器堵塞，影響裝置長周期平穩(wěn)運行。在日常生產(chǎn)運行過程中，要加強源頭控制，避免上游裝置酸性水帶油進入酸性水儲罐。為此，筆者提出以下建議：

1）酸性水進汽提塔前增設石英砂過濾系統(tǒng)，將酸性水中的雜質攔截在換熱器及汽提塔外，延長裝置運行周期[3]。

2）采用高效抗堵塔盤。2018年汽提裝置為提高酸性水處理量，在塔內徑不變的情況下，將汽提塔塔盤由浮閥塔盤改造為高效固閥塔盤，酸性水處理能力由110 t/h提升至150 t/h。裝置運行初期，運行工況穩(wěn)定，經(jīng)多次標定都能滿足設計要求，但2020年3月汽提塔下部塔盤出現(xiàn)結垢，導致裝置停工檢修，未能滿足“四年一修”的長周期運行要求。某石化公司酸性水汽提塔采用一種新型高效抗堵型噴射態(tài)塔盤技術（SDMP），投入運行至今已超4年，運行穩(wěn)定，蒸汽單耗并無增加趨勢，顯示出良好的抗堵塞性能[4]，值得借鑒使用。

6 結語

酸性水汽提裝置在運行過程中出現(xiàn)汽提塔下部塔盤、酸性水/凈化水換熱器及重沸器嚴重結垢，導致汽提塔塔盤溫度、熱進料溫度和凈化水出口溫度異常波動、凝結水收集罐液位波動，通過對結垢物的成分及位置進行分析認為，上述結垢物主要是由于酸性水中攜帶的油脂等物質在塔盤及換熱器上長期沉積、聚集造成的。通過對汽提塔的塔盤、換熱器的管束進行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，加大酸性水儲罐的除油頻次，實現(xiàn)了酸性水汽提裝置的長周期穩(wěn)定運行。同時，筆者建議在日常生產(chǎn)運行過程中加強源頭控制，通過增加砂濾系統(tǒng)或采用高效抗堵塔盤等措施，以減少酸性水的雜質進入酸性水汽提裝置，保證汽提裝置長周期穩(wěn)定運行。