煉油廠污水汽提裝置結(jié)垢原因分析與對(duì)策

王大龍 黃強(qiáng)中 祝新華

摘要：污水汽提裝置是煉油廠的環(huán)保裝置，是環(huán)保工作不可缺少的一項(xiàng)工藝處理過(guò)程。因企業(yè)生產(chǎn)原油劣質(zhì)化、上游物料性質(zhì)波動(dòng)幅度大，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中硫化物、氨氮等雜質(zhì)增多，環(huán)保工作壓力日趨緊張，故須優(yōu)化出最佳操作條件，提煉污水汽提裝置節(jié)能有效方法，對(duì)污水汽提裝置運(yùn)行過(guò)程中首次發(fā)現(xiàn)由于汽提塔重沸器最大蒸汽量逐漸下降而導(dǎo)致汽提塔最大處理量逐漸下降的現(xiàn)象，進(jìn)行了原因分析，并制定了降低裝置結(jié)垢的措施手段，以指導(dǎo)裝置后期的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：污水汽提;裝置;結(jié)垢

煉油廠的常減壓蒸餾、催化裂化和延遲焦化裝置會(huì)產(chǎn)生高濃度含硫、氮和其他有機(jī)物的污水。汽提是工業(yè)上處理高含硫廢水常用的方法之一，污水汽提系統(tǒng)是脫硫裝置的主要部分，包括污水汽提塔、塔底重沸器冷換設(shè)備及泵、管線等。污水汽提裝置是煉油廠非常重要的環(huán)保處理裝置，其主要作用是將煉油過(guò)程中產(chǎn)生的酸性水進(jìn)行凈化處理，脫除水中溶解的硫化氫和氨氮。根據(jù)原料污水中所含有的氨氮含量，采用不同的污水凈化工藝。

一、污水汽提塔重沸器結(jié)垢機(jī)理

污水汽提裝置二單元在運(yùn)行后，重沸器管程凝結(jié)水進(jìn)出口溫差、壓差開(kāi)始出現(xiàn)減小，導(dǎo)致重沸器汽提蒸汽量降低無(wú)法提升，處理量由最大155t/h逐步降到100t/h以下，凈化水的氨氮質(zhì)量濃度時(shí)常超過(guò)50mg/L的質(zhì)量指標(biāo)。重沸器管程凝結(jié)水進(jìn)、出口溫差、壓差。檢修期間對(duì)重沸器進(jìn)行抽芯高壓水洗后，管束間和管束外壁污垢均清理干凈，重沸器換熱效果對(duì)比可以看出，檢修后換熱效果明顯得到改善。

1、環(huán)烷酸鹽的影響。環(huán)烷酸鹽主要為環(huán)烷酸鈣鹽、環(huán)烷酸腐蝕物鐵鹽和環(huán)烷酸銨。該煉油廠原料水中的鈣主要來(lái)源于原油，分為無(wú)機(jī)鈣和有機(jī)鈣兩大類。無(wú)機(jī)鈣以氯化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣等形式存在;有機(jī)鈣主要以環(huán)烷酸鈣、脂肪酸鈣、酚鈣等形式存在。有機(jī)鈣鹽易溶于油而難溶于水，一般不能通過(guò)常規(guī)的電脫鹽除去。據(jù)文獻(xiàn)[1]報(bào)道，高濃度的環(huán)烷酸鈣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備迅速結(jié)垢，使乳化趨于穩(wěn)定。在原油加工過(guò)程中，這些鈣鹽部分隨酸性水到污水汽提裝置。在汽提塔內(nèi)部分水汽化后，鈣鹽就會(huì)在塔盤析出形成沉淀，這就是污水汽提塔盤、換熱器高溫部位結(jié)垢嚴(yán)重的主要原因，而且主要形成于汽提塔塔底至側(cè)抽口的高溫段塔盤處。

2、易溶于水的有機(jī)物及焦粉的影響。污水中除含有氨、硫、油及酚、酮、醇等易溶解于水的有機(jī)物外，還含有從焦化裝置、催化裝置過(guò)來(lái)的大量細(xì)小焦粉和催化劑粉末。本應(yīng)該在酸性水原料罐中沉降的無(wú)機(jī)粒子則與有機(jī)物穩(wěn)定地乳化、分散在污水中進(jìn)入汽提塔。在污水汽提塔、塔底重沸器等設(shè)備中，由于溫度升高，使污水中能降低表面張力的物質(zhì)，如酚、酮、醇等不斷揮發(fā)，從而使污水的表面張力不斷增大，其分散性、乳化性不斷下降，導(dǎo)致污水中碳?xì)浠衔镏械囊恍﹩误w在高溫下聚合反應(yīng)形成聚合物，起到黏連粉塵、無(wú)機(jī)粒子成垢的作用，并在低速區(qū)域堵塞沉降，導(dǎo)致結(jié)垢加深。

3、設(shè)備腐蝕對(duì)結(jié)垢的影響

從表可以看出，塔盤的垢樣主要以鐵和硫的無(wú)機(jī)成分為主，約占垢樣總組分的80%，其他金屬元素濃度很低。而垢樣中的鐵主要來(lái)源為腐蝕產(chǎn)物，系統(tǒng)腐蝕是結(jié)垢的原因之一。裝置每月對(duì)三級(jí)分凝的凝液進(jìn)行鐵離子取樣檢測(cè)，以輔助監(jiān)控系統(tǒng)腐蝕情況，V-205凝液中ρ（鐵離子）約為2mg/L，系統(tǒng)腐蝕速率相對(duì)較穩(wěn)定;系統(tǒng)的ρ（鐵離子）明顯下降，腐蝕速率較前期低。

二、裝置結(jié)垢的解決措施

1、降低系統(tǒng)含硫污水帶油量。煉油廠系統(tǒng)來(lái)含硫污水無(wú)法實(shí)現(xiàn)分儲(chǔ)分煉且逐漸加大了劣質(zhì)原油的煉制，導(dǎo)致系統(tǒng)來(lái)含硫污水來(lái)源復(fù)雜，并經(jīng)常出現(xiàn)帶油情況。車間取樣對(duì)系統(tǒng)來(lái)含硫污水進(jìn)行目視化檢查，一旦發(fā)現(xiàn)帶油情況，及時(shí)聯(lián)系調(diào)度室和技術(shù)科對(duì)上游裝置進(jìn)行管控，降低原料水帶油量。其次，加強(qiáng)原料污水罐的沉降時(shí)間，每?jī)蓚€(gè)月對(duì)原料罐進(jìn)行撇油，每年在條件允許的情況下對(duì)原料污水罐進(jìn)行清罐檢修。

2、加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)含硫污水的過(guò)濾。系統(tǒng)來(lái)含硫污水進(jìn)裝置前先經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾掉含硫污水中30μm以上的焦粉及雜質(zhì)，并規(guī)定當(dāng)過(guò)濾器壓差大于0.15MPa或連續(xù)運(yùn)行時(shí)必須對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行切換清洗。其次，國(guó)內(nèi)已有采用過(guò)濾和聚結(jié)脫水組合技術(shù)把焦化的污水中油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)除到50×10-6以下，焦粉總量（大于20μm）除到1%以下的應(yīng)用。

3、降低設(shè)備腐蝕。原油的酸值變化對(duì)設(shè)備的腐蝕是關(guān)鍵。結(jié)合酸值的變化，對(duì)外供常減壓裝置初、常、減壓塔頂注氨量進(jìn)行調(diào)整，保證常減壓裝置外送含硫污水pH 值≥7，ρ（鐵離子）<3mg/L。其次，含硫污水在輸送機(jī)處理過(guò)程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同時(shí)又含有大量Cl-、SO2-4等有害離子，溫度相對(duì)較高，并且還含有酚類等腐蝕介質(zhì)，造成設(shè)備嚴(yán)重腐蝕[2]。日常也要求對(duì)系統(tǒng)來(lái)含硫污水鐵離子質(zhì)量濃度加強(qiáng)監(jiān)控，當(dāng)其超過(guò)3mg/L時(shí)，及時(shí)反饋進(jìn)行調(diào)整，防止塔盤出現(xiàn)鐵的腐蝕垢。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)凝液中ρ（鐵離子）下降到1mg/L以內(nèi)，后期還需做好對(duì)上游含硫污水腐蝕的監(jiān)控。

4、適度注堿降低結(jié)垢。注堿脫氨技術(shù)是在汽提塔內(nèi)注入一定量的堿液，與污水中的固定銨反應(yīng)生成游離氨，并與污水汽提時(shí)將氨去除，降低凈化水中的氨濃度，這在溶劑再生裝置胺液凈化設(shè)施的廢堿渣排放至污水汽提裝置的運(yùn)行期間已得到實(shí)際論證。實(shí)驗(yàn)研究表明，注堿不僅可以脫除固定銨，而且還可以有效地控制系統(tǒng)結(jié)垢的發(fā)生。分析認(rèn)為，當(dāng)NaOH注入量大于或等于污水中表面活性劑濃度時(shí)，使表面活性劑與NaOH 反應(yīng)全部生成鈉鹽，才能有效防止結(jié)垢。以污水中環(huán)烷酸銨為例，反應(yīng)過(guò)程如下：

生成的RCOONa水溶性好，可以隨凈化水帶出汽提塔.

參考文獻(xiàn)

[1] 王穎杰.120 萬(wàn)噸/ 年污水汽提裝置節(jié)能降耗之優(yōu)化[J].化工管理，2019 （10）： 103-104.

[2] 林宵紅. 單塔側(cè)線污水汽提裝置的節(jié)能實(shí)踐[J]. 能源工程，2019 （1）： 33-34.