雙塔酸性水氣提裝置技術改造

趙智輝(中石化西安分公司 710086(陜西 西安）)

一、概述

某廠在煉油加工過程中，產生約25t/h酸性水。酸性水中主要含有硫化物和氨氮等有害成分，其中硫化物達到2000mg/l以上，氨氮達到3000mg/l以上。酸性水氣提裝置于2007年11月投產，起初采用單塔常壓全吹出工藝，由于酸性氣重含有較高濃度的氨，影響硫磺裝置運行，2011年11月，經過技術改造，改為雙塔氣提裝置。

二、裝置工藝技術參數

2.1 、工藝流程

各裝置來酸性水經酸性水脫氣罐脫除油氣后進入原料水罐。除油后經酸性水進料泵分兩部分，一部分冷進料進入脫硫塔上部第一段填料上：另一部分與凈化水換熱后再與脫硫水換熱器換熱至141℃進入脫硫化氫塔。在塔底重沸器汽提作用下，含H2S的酸性氣自塔頂分出，送至硫磺回收裝置。脫硫水經換熱器冷卻至144℃后自壓進入脫氨塔。

在脫氨塔塔重沸器的汽提作用下，氨氣自塔頂分出，經空冷器冷卻至80℃進入回流罐，液相作為回流經回流泵送至脫氨塔頂部；氨氣經冷至40℃后進分液罐分液，罐頂富氨氣送至含氨氣體焚燒爐焚燒。脫氨塔塔底凈化水經換熱至55℃后一部分送至上游裝置回用，剩余部分冷卻至40℃后排至含油污水管網。

表1雙塔操作工藝指標

表2改造前后脫硫效果（更換填料、調節閥擴徑）

表3注堿前后凈化水氨氮含量

本裝置位于1.0MPa蒸汽管網末端，蒸汽壓力在0.55-0.7MPa之間，脫硫塔、脫氨塔的壓力、溫度達不到設計指標。我們將脫硫塔系統壓力由0.6MPa降低為0.35MPa，脫氨塔操作壓力由0.3MPa降低至0.1MPa。系統壓力降低后，操作溫度隨之降低。

降溫降壓操作后，前期存在的調節閥過量不足、脫硫塔頂溫度偏高等問題愈加明顯，經過一系列的即使改造后，裝置運行逐漸平穩，質量趨于穩定。

三、運行問題與改造

3.1 、脫硫塔頂氣調節閥閥芯擴徑

裝置運行一段時間后，脫硫塔頂調節閥過量小，脫硫塔脫硫效果很差，開副線后正常。后將調節閥芯從Φ25*14擴為Φ25*19，更換后最大流量（0.6MPa下）由6.3M3增加為14.4M3。

脫硫塔頂調節閥擴徑投用后，實際開度保持20-40%左右，解決了原來閥芯過小導致調節閥全開仍不能保證脫硫效果的問題。從表2可以看出，調節閥未擴徑前，不開副線，脫硫效果不好。從酸性氣組分分析，原因有：1）塔頂出氣只考慮硫化氫和氨，但目前酸性氣中CO2平均含量為36%，這部分不凝氣需要從塔頂排出。2）降低操作壓力后，調節閥流通量減少。

3.2 、脫硫塔頂填料段注水位置及上段填料更換

脫硫塔頂填料段由2段Φ38鮑爾環組成，下段填料冷卻水為酸性水冷進料，上段填料為凈化水，由于下游凈化水用量不是很穩定，凈化水壓力波動時，塔頂凈化水注水量相應波動。后取消掉下段填料注水，將上段注水改為酸性水冷進料。

參照表2對比數據，當塔頂冷進料達到4-5t時，塔頂溫度才能達到40℃，而此時，過多的冷進料不但吸收氨，部分硫化氫也被吸收，脫硫效果降低。將上段填料由Φ38鮑爾環更換為Φ25鮑爾環后，增加比表面積后，冷進料控制2-3t時，塔頂溫度達到了控制指標，并且脫硫水達到了預期效果。

3.3 、塔底重沸器凝結水回水改造

脫硫塔重沸器溫度達到145℃以上，兩臺重沸器共用凝結水罐時，溫度壓力通過氣相平衡線至凝結水罐，凝結水罐壓力達到0.4MPa左右，背壓過高蒸汽流量不穩定。改造后可將脫硫塔氣相線切出，單獨設置疏水閥，脫氨塔重沸器溫度略低，可降低重沸器的背壓，保證蒸氣流量穩定。

四、脫氨塔注堿

4.1 、原理

一般汽提工藝只將游離態形式或以NH4HS、NH4HCO3等化合態形式存在的氨、汽提出來。但酸性水中含有鹽類，形成NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4S2O3等鹽類，在加熱條件下無法水解。為脫除該鹽類，采取注堿的方式，在OH-作用下，銨鹽生成游離的氨，分離出來。

當向汽提塔加堿時，OH-濃度增加，平衡向右移動；隨著NH3不斷被汽提除去，使平衡向右移動，達到除去銨鹽類氨的目的。

4.2 、注堿位置及注堿量的確定

穩定操作參數后，凈化水氨氮穩定到了50-80mg/l。我們分析了凈化水中銨鹽類氨含量，在20-60mg/l之間。

注堿位置一要考慮到硫化物含量，否則NaOH會同H2S生成鹽類，被消耗掉，所以，注堿位置離靠近塔底較好，二要考慮到停留時間，停留時間達到30min以上會起到較好的效果，綜合考慮后我們選擇脫氨塔中部16層塔盤。

注堿量按銨鹽類氨氮含量的所檢測的最大值計算。NH4Cl、(NH4)2SO4、NaOH分子量分別為32、70、20，按照注堿反應原理（取 NH4Cl消耗大），32mg銨鹽銨消耗 20mgNaOH，60mg/l銨鹽銨消耗37.5mg/l NaOH。

計算理論最大注堿量（處理量25t時）0.95kg/h。實際生產中，銨鹽類銨含量是變化的，注堿量根據凈化水氨氮和PH值調整，由少逐漸加大，以氨氮含量小于50mg/l，凈化水PH值8-8.5為宜，注堿后，凈化水質量得到了明顯改善。（表3）

五、小結

雙塔酸性水氣提裝置在蒸汽管網壓力較低時，裝置運行參數必須適當調整。經過一定的技術改造后，裝置達到了穩定運行。證明了再一定條件下降低脫硫塔、脫氨塔的操作壓力、溫度的調節方式是可行的，并且操作壓力降低后，酸性氣系統壓力降低，有利于安全生產。酸性水中的銨鹽類銨，必須靠注堿的方式才能有效去除。

[1]夏秀芳 王有義等 含硫污水雙塔氣提技術.石油化工環境保護.1996,第二期.

[2]徐志忠 含硫污水雙塔氣提改造.勝煉科技,1992.第三期.

[3]王媛 張春亮等 第二含硫雙塔污水氣提技術改造綜述.勝煉科技1995第一期.

[4]李永 劉忠生 煉廠酸性水氣提的上下游技術.當代化工2006第六期.