酸性水汽提裝置操作改進與技術改造

李 強

（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與技術改造

李 強

（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線抽氨汽提裝置在運行中出現的壓力控制不平穩、惡臭氣體散發等問題，進行了原因分析，提出了相應的整改措施。通過操作改進和技術改造，解決了運行初期存在的諸多問題，液氨產品質量達到設計指標，裝置運行周期明顯延長。

酸性水汽提 氨精制 操作改進 技術改造

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海石化工程有限責任公司設計，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，在塔中部氨富集區將氨抽出，經三級分凝、氨精制、脫硫得到合格的液氨產品。130 t／h酸性水汽提裝置自2007年12月開車以來，出現一些影響生產運行和安全的問題，主要有：酸性水罐壓力控制不平穩，惡臭氣體散發到大氣中，對周圍環境造成嚴重的影響；側線抽氨系統頻繁發生管線、設備堵塞，儀表失靈；液氨產品質量達不到設計要求等。經過操作改進和技術改造，基本解決了上述問題，初步實現了130 t／h酸性水汽提裝置的穩定運行。

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、氨酸性水經過除油、脫氣后進入酸性水罐（D－8502A／B），在罐中靜置，油水分層后，進一步除油后分兩路進入汽提塔：其中一路作為冷料注入汽提塔頂，洗滌冷卻；另一路經換熱至150℃以上，進入汽提塔的第1層塔盤。塔內酸性水通過塔底重沸器加熱，在塔頂抽出酸性氣，經分液罐分液后進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，從側線抽出，經三級分凝逐步降溫、降壓、分水、固硫后，粗氨氣進入氨精制系統進一步提純，生產出合格的液氨產品外送出裝置。

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

2 原因分析

2.1 酸性水罐區域有異味

裝置投入運行以來，在酸性水罐區及氨精制區域時常散發出惡臭的氣味，對周圍的工作環境及工作人員的身體健康帶來嚴重的負面影響。經過分析，發現氣味的產生來源于以下幾個方面。

2.1.1 酸性水罐頂液壓式安全閥

按照設計，酸性水罐的安全保護采用液壓式安全閥來實現。從使用的情況看，此液壓式安全閥漏油嚴重（每天需要補油2次）、氣體（含硫化氫、氨）直排大氣，曾經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，對環境造成了惡劣影響。

2.1.2 酸性水罐頂呼吸閥

在原設計中，酸性水罐的壓力控制采用呼吸閥來實現。從實際使用情況看，在遠低于設計壓力的情況下，酸性水罐頂呼吸閥頻繁起跳，大量含硫化氫、氨的氣體散發到大氣中，產生惡臭氣味。

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，進入酸性水罐中，壓力進一步降低，輕烴類氣體閃蒸出來，酸性水罐壓力驟然上升，當達到水封罐的起跳壓力（1.5 kPa）時，大量的烴類氣體夾帶部分硫化氫、氨進入尾氣吸收塔，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

裝置在運行及檢修前管線置換過程中，進入酸性水罐中大量氣體會導致酸性水罐壓力超過設計壓力，其來源有3個方面：

（1）氨精制部分檢修時，需要排空管線和設備中的氣體，這些氣體中氨的體積分數相對較高，排進酸性水罐中后，高濃度氨氣體不能及時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場。

（2）排空后的設備和管線需要用大量的氮氣進行置換，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象發生，主要原因是大量壓力較高的不凝氣體（氮氣）進入罐中，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場。

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

2.2 側線抽氨系統存在的問題

側線抽氨系統于2007年12月運行以來，由于設計與操作方面的諸多原因，經常出現問題，嚴重時必須停車進行處理，同時導致含油污水pH及氨氮指標超標，給污水處理帶來較大的壓力。

2.2.1 氨精制系統管線堵塞

裝置在運行中，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）之間管線經常堵塞，嚴重影響了三級分凝系統的操作，曾經在1個月中該部位就堵塞3次，導致裝置停車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強度偏大。經分析，主要原因有：

（1）液氨蒸發器使用效果不理想。在設計時為了進一步降低側線氣溫度，采用了液氨蒸發降溫的新技術，通過設置富氨氣氨冷卻器（E－8306），使側線氣溫度冷卻到0～10℃。操作中發現側線氣被冷卻后流動性明顯變差，E－8306采用“U”型管換熱器，在管束內容易產生局部低溫，造成側線氣在管束中流動性進一步變差或堵塞。

（2）操作人員對側線抽氨操作缺乏經驗，汽提塔中氨的富集區難以掌握，氨富集區偏離抽出口，很容易使大量硫化氫進入側線系統，加劇銨鹽結晶，甚至導致凈化水和液氨產品質量不合格。

2.2.2 儀表堵塞失靈

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

2.2.3 塔、罐排液困難

在裝置的運行中，有時發現氨精制塔、各分液罐排液，由于這些設備中的凝液都是低溫固硫的殘液，很容易在遠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力，凈化水中的渣油狀物質很容易堵塞管線，無疑加重了管線的堵塞程度。

2.3 液氨質量達不到設計要求

裝置開車后1年多時間內，液氨產品質量一直達不到設計要求，油含量偏高、純度達不到設計指標，常會由于液氨油含量不合格導致液氨不能外送，滯留在液氨罐中，循環置換到酸性水罐中，造成裝置能耗偏高，同時酸性水罐中氨的質量分數越來越高，對裝置穩定運行也帶來不利影響。根據企業總體安排，酸性水液氨擬做丙烯腈裝置原料，對液氨產品油含量提出了更高要求。

液氨產品不合格的主要原因是：

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

（2）三級分液罐氣相進口在液面上方，造成三級分凝系統除油、脫水效果不理想。

（3）氨精制塔降溫效果不理想，氣相進口雖在正常控制液面下方，但液氨純度不夠，汽化效果較差，使氨精制塔溫度一直在20～30℃，脫水效果不好，大量的水進入液氨產品罐，造成液氨產品純度超標。

（4）操作人員對側線抽氨系統操作不熟練，在生產有波動的情況下，不能及時做出相應調整。

3 改進措施

根據以上原因分析，在裝置停車檢修階段進行了技術改造和操作方法的改進，具體改進措施如下：

（1）在酸性水罐內部，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，同時降低了脫氣罐D－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－8502的壓力控制系統進行改造，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）；設置了2臺調節閥實現罐頂氣的平穩釋放，改善溶劑吸收效果；將罐頂氣由除臭后直排現場改至硫磺煙囪。改造后的流程如圖2所示。

圖2 酸性水罐改造流程

（3）強化除油操作，定期進行原料酸性水、三級分液罐的除油作業，并停用使用效果不好的氨蒸發器，增加氨蒸發器跨線。將三級分液罐氣相進口改至液面下方，改善三級分凝系統除油、脫水效果，并對三級分凝罐上儀表導壓管系統進行改造，增加除氧水、蒸汽、氮氣吹掃管線。

（4）增加地下集液罐，將氨精制系統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）優化氨精制塔操作，將氨精制塔正常控制液位由50%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，成品液氨質量大幅提高。

圖3 氨精制塔、罐排液改造流程

4 實施效果

（1）經過一系列技術改造和操作優化，酸性水罐區惡臭問題徹底得到解決，酸性水罐的壓力控制比較穩定，沒有出現沖破水封的現象。

（2）液氨產品質量明顯改善，控制指標完全達到設計要求。液氨產品質量改造前后對比見表1所示。

表1 成品液氨改造前后質量指標對比

（3）氨精制操作指標控制平穩、系統運行周期明顯延長，氨精制系統根本無法正常運行的問題得到解決，即使在系統波動、儀表失靈的情況下，也可以通過改造的吹掃流程及時對存在問題進行在線處理，使系統迅速恢復正常運行。

（4）經過一系列操作改進和技術改造，酸性水汽提裝置運行狀況大大改善，初步實現了長周期運行。但目前仍存在一些制約裝置穩定運行的不利因素，如原料酸性水帶油較多，在凈化水空冷器、汽提塔塔盤、凈化水系統管線和儀表等部位產生固體沉積物，同時原料酸性水帶油對汽提塔系統的正常調節帶來不利影響，容易造成H2S進入側線系統，生成銨鹽堵塞設備和儀表，影響裝置穩定運行，如何減少原料酸性水中的油含量、實現酸性水汽提裝置的穩定運行還需要進一步努力。

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，男，1981年出生，2006年畢業于南京工業大學化學工程與工藝專業，現為中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部主管師。