煉油裝置酸性水系統運行分析及優化

李錦程 陳道明

(中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部，上海200540)

煉油裝置酸性水系統運行分析及優化

李錦程 陳道明

(中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部，上海200540)

某煉化企業共有4套酸性水汽提裝置，總的設計負荷能夠處理上游各生產裝置產生的酸性水。但是隨著企業生產裝置數量增加和規模擴大，酸性水系統流程越來越復雜化，同時伴隨著加工原油劣質化，加氫裝置含氨酸性水量增加，以及酸性水汽提裝置自身運行不穩定等因素，酸性水系統平衡出現了困難。通過酸性水系統流程改造、生產裝置酸性水去向合理調整等措施，趨利避害，不斷優化酸性水系統平衡，為生產裝置穩定運行提供保障。

酸性水系統 裝置負荷 優化 平衡 措施

酸性水系統是煉油裝置不可或缺的環保系統，系統運行的好壞直接影響上游裝置的處理負荷，影響煉化企業經濟效益，同時對周圍的環境也產生巨大影響。某煉化企業自2012年11月煉油裝置改造后開車，已有4套酸性水汽提裝置投入運行，雖然設計處理量的總和能夠滿足各生產裝置所產生的酸性水，但是隨著生產裝置數量增加和規模擴大，酸性水系統流程復雜化，加氫裝置含氨酸性水量增加，以及酸性水裝置自身運行不穩定等因素，造成酸性水系統運行存在一些問題，因此需對酸性水系統進行進一步優化。

1 酸性水系統概況

1.1 工藝簡介

該煉化企業4套酸性水汽提裝置全部在煉油部，分別為1#酸性水汽提裝置，設計處理能力為40 t/h；2#酸性水汽提裝置，設計能力為60 t/h；3#酸性水汽提裝置，設計能力為130 t/h；4#酸性水汽提裝置，設計能力為130 t/h。各套酸性水汽提裝置分別配置了兩個儲存酸性水的原料罐。

1#、3#、4#酸性水汽提裝置采用單塔加壓側線抽氨的工藝，塔頂酸性氣送硫磺裝置回收，塔底凈化水可送需要的裝置回用，同時側線抽出的富氨氣經分凝、精制壓縮后得到副產品液氨；2#酸性水汽提裝置無側線抽氨，氨氣與硫化氫氣體經塔頂共同送2#硫磺處理。

1.2 原料水來源和各裝置處理能力

原設計中1#酸性水汽提裝置處理2#煉油及部分1#煉油2#常減壓裝置產出的酸性水；2#酸性水汽提裝置處理3#煉油、部分1#煉油、4#煉油1#焦化和2#硫磺酸性水；3#酸性水汽提裝置處理4#煉油2#焦化和3#硫磺、1#煉油3#常減壓和3#柴油加氫酸性水；4#酸性水汽提裝置處理6#煉油渣油加氫和4#硫磺、芳烴部高壓加氫裂化等裝置產出的酸性水。現由于2#煉油1#催化停役、儲運部原火炬氣柜水封水由排含油污水改排至酸性水系統，另受4#煉油1#焦化裝置階段性停車等因素影響，事實上目前各酸性水汽提裝置原料水來源與原設計相比有了很大變化。1#酸性水汽提裝置除處理2#煉油酸性水外，主要處理3#煉油中壓加氫裝置氨氮含量高的酸性水，以及儲運氣柜水封水；2#酸性水汽提裝置主要處理1#煉油兩套常減壓裝置酸性水、2#硫磺、1#焦化及2#柴油加氫酸性水；3#酸性水汽提裝置除處理本聯合裝置酸性水外，還處理部分1#煉油、5#煉油催化、S Zorb催化汽油脫硫裝置酸性水；4#酸性水汽提裝置為新建裝置，主要處理渣油加氫、芳烴部高壓加氫裂化等加氫裝置產出的酸性水，原料水來源符合設計要求。

4套酸性水氣提裝置處理能力見表1。

從表1可以看出：4套酸性水裝置總的處理能力和裝置設計能力接近平衡，但是總的最大處理能力只有55 t/h余量，如果2#、3#、4#酸性水裝置中任何一套酸性水裝置出現問題，酸性水將無法平衡，顯然整個酸性水系統抗風險能力不強。

表1 4套酸性水汽提裝置處理能力 t/h

2 酸性水系統運行中存在的問題

2.1 加氫與非加氫酸性水不分

該煉化企業煉油部各生產裝置產生的酸性水分為加氫裝置酸性水和非加氫裝置酸性水，因酸性水系統流程設置的限制，加氫裝置酸性水和非加氫裝置酸性水無法徹底分開，目前煉油部各套酸性水汽提裝置同時處理加氫裝置和非加氫裝置酸性水。2#酸性水汽提裝置無側線抽氨工藝，流程設置主要處理本裝置、中壓加氫和2#柴油加氫酸性水。原油加工劣質化后酸性水氨氮含量提高，導致2#酸性水汽提裝置含氨酸性氣排放量增加，影響裝置的高負荷運行，因此2#酸性水汽提裝置長期處于30 t/h左右低負荷運行狀態。如按設計60～80 t/h負荷運行，造成大量含氨酸性氣放火炬，從環保角度講，這是不允許的，所以裝置負荷只能放空。3#酸性水汽提裝置工藝設計上有側線抽氨系統，但主要處理非加氫裝置酸性水，氨精制能力放空，為平衡酸性水，裝置被迫長期處于145 t/h高負荷運行狀態，不利于裝置的安穩運行。

2.2 酸性水汽提裝置產生的凈化水利用率不高

目前該煉化企業煉油部4套酸性水汽提裝置總酸性水處理量約355 t/h，各酸性水汽提裝置產生的凈化水總量約350 t/h，其中190～200 t/h的凈化水供常減壓注水、2#催化煙脫及水洗用水，多余凈化水排含油污水，造成浪費，凈化水利用率僅為56.5%，沒有達到《清潔生產標準》中凈化水利用率達到60%的要求。凈化水利用率不達標，主要問題是該煉化企業酸性水管網設計不合理，沒有達到中國石化集團公司關于“加氫裝置酸性水應由指定的酸性水汽提裝置加工處理后仍然專用于加氫裝置注水”的要求。加氫酸性水與非加氫酸性水沒有分開，導致凈化水無法至加氫裝置回用，加氫裝置注水仍用的是純水。如果酸性水汽提裝置產生的凈化水部分作加氫裝置注水，可減少加氫裝置純水消耗量，從而降低裝置生產成本。

2.3 酸性水汽提裝置處理能力不足

目前煉油部4套酸性水汽提裝置處理上游裝置產生的酸性水總量與4套酸性水汽提裝置設計360 t/h總的處理能力基本持平，僅有55 t/h余量。隨著環保要求提高，罐區原料罐和污油罐切水、常減壓污油罐切水等以前排含油污水現全部進酸性水系統，儲運部氣柜水封水也由排含油污水系統改進酸性水系統，生產裝置高負荷運行酸性水排放量增加，導致酸性水汽提裝置處理余量嚴重不足。一旦酸性水汽提裝置發生故障，整個酸性水系統平衡更加困難，上游生產裝置只能被迫降負荷、甚至停車。煉油部各套酸性水汽提裝置配備兩只原料水罐，主要維持正常酸性水系統平衡原料水儲存，4套酸性水汽提裝置原料水罐A罐建立正常液位(撇油高度)，B罐控制40%低液位，也只有3 850 t的酸性水儲存能力。如果設計處理能力為130 t/h的3#或者4#酸性水汽提裝置發生故障，留給裝置應急處置的時間只有28 h。

2.4 檢修廢水緩沖余地不足

煉油部生產裝置停車檢修階段將產生大量廢水，部分污水硫化氫含量較高，為了防止這部分污水外排含油污水系統對環境造成沖擊，只能進酸性水系統，但是受酸性水汽提裝置處理能力的限制，多余酸性水必須暫時存放酸性水罐，等酸性水系統恢復正常生產后再逐步處理。

2.5 儲運部氣柜水封水對酸性水汽提裝置的影響

儲運部火炬區送煉油部水封水均來自工業水，因工業水中含一定濃度的氯、鈣和鎂離子，容易引起裝置設備腐蝕和結垢。按設計規定，由工業水產生的酸性水不能進酸性水汽提裝置。由于該部分水封水并入酸性水系統，2013年造成了1#酸性水裝置汽提裝置汽提塔的塔盤表面結垢嚴重、降液槽內有垢物堆積，裝置不得不提前安排停車消缺。

儲運部對火炬區水封水進行改造，由煉油部提供凈化水作水封水，這樣既可以減少儲運部工業水消耗，同時也可以減少對酸性水汽提裝置的影響。在項目落實前，為了避免儲運氣柜水封水影響酸性水處理能力大的3#酸性水汽提裝置，煉油部將1#酸性水汽提裝置和3#酸性水汽提裝置原料水系統進行了隔離，2014年該項目實施。

3 酸性水運行優化

3.1 優化方向

3.1.1 加氫裝置酸性水與非加氫裝置酸性水分開處理

煉油部2#酸性水汽提裝置無側線抽氨工藝，其他3套酸性水汽提裝置有側線抽氨工藝，但由于酸性水流程設置上限制，3#煉油兩套加氫裝置酸性水原設計進2#酸性水汽提裝置，目前無法將3#煉油兩套加氫裝置、1#煉油3#加氫裝置氨氮含量高酸性水全部改出2#酸性水汽提裝置。煉油部設法把這3套加氫裝置酸性水停送2#酸性水汽提裝置，改送有側線工藝的1#、3#酸性水汽提裝置處理，常減壓氨氮含量低酸性水送2#酸性水汽提裝置處理，保證1#、2#和3#酸性水汽提裝置負荷比較合理的條件下，使1#、3#酸性水汽提裝置氨精制能力不放空。酸性水中的氨能最大量抽出，既能使效益最大化，也可消除因含氨酸性水進2#酸性水汽提裝置處理帶來的裝置處理負荷低，且易造成部分含氨酸氣排放火炬造成對環境污染瓶頸。

3.1.2 各套酸性水汽提裝置間負荷能方便轉移

按目前酸性水系統流程設置，1#、2#、3#酸性水汽提裝置間負荷能方便轉移，5#煉油催化、S Zorb催化汽油脫硫裝置至3#酸性水汽提裝置有DN150 mm酸性水管線。5#煉油酸性水即可送3#酸性水汽提裝置，也可送4#酸性水汽提裝置，但4#酸性水汽提裝置與其他3套酸性水汽提裝置無負荷轉移外管流程，4#酸性水汽提裝置處理的6#煉油與該煉化企業芳烴部115 t/h酸性水不能向其他3套酸性水汽提裝置轉移。

3.2 優化措施

3.2.1 中壓加氫酸性水改送1#酸性水汽提裝置優化改造

原設計3#煉油中壓加氫酸性水進2#酸性水汽提裝置，但2#酸性水汽提裝置無側線抽氨工藝，中壓加氫酸性水氨氮含量高，2#酸性水汽提裝置負荷受制約，裝置長期處于50%低負荷運行狀態，為平衡酸性水，3#酸性水汽提裝置長期超負荷運行。為此，2013年初煉油部通過對酸性水外管流程的優化整改，中壓加氫酸性水停送2#酸性水汽提裝置，改送1#酸性水汽提裝置。具體措施包括：因中壓加氫沒有進1#酸性水汽提裝置流程，煉油部提出了外管借儲運送3#煉油停用燃料油管線。在4#煉油3#界區中壓加氫外送酸性水管線與借用燃料油就近跨通，外管燃料油管線直接與進1#酸性水汽提裝置酸性水管線跨通，流程整改實現了中壓加氫酸性水送1#酸性水汽提裝置功能，改出中壓加氫酸性水后2#酸性水汽提裝置能按設計負荷運行。由于燃料油管線送酸性水不符合安全要求，燃料油管線不能長期借用，2013年底又實施了中壓加氫外送酸性水管線、2#酸性水汽提裝置與1#酸性水汽提裝置間連通線加跨線作業，實現了中壓加氫酸性水通過酸性水外管送1#酸性水汽提裝置功能，借用的燃料油管線退出，安全隱患消除。

3.2.2 3#柴油加氫酸性水外送流程優化改造

(1)3#柴油加氫酸性水送1#酸性水汽提裝置

1#煉油3#柴油加氫酸性水氨氮含量較高，流程設置上將3#常減壓酸性水并入2#、3#酸性水汽提裝置，但實際3#柴油加氫酸性水只能送2#酸性水汽提裝置。2013年初煉油部實施了在3#柴油加氫裝置不停車情況下將酸性水改送1#酸性水汽提裝置的流程整改。具體措施包括：增加3#柴油加氫外送酸性水管線界區閥外擋與送1#酸性水汽提裝置原料酸性水外管跨線，3#柴油加氫裝置酸性水具備了進1#酸性水汽提裝置功能。

(2)3#柴油加氫酸性水送3#酸性水汽提裝置

1#酸性水汽提裝置設計負荷40 t/h，受裝置氨精制能力限制，1#酸性水汽提裝置不能全部處理中壓加氫和3#柴油加氫氨氮含量高的酸性水。2014年1#煉油3#柴油加氫裝置大修，酸性水停送，期間煉油部實施了3#柴油加氫酸性水單送3#酸性水汽提裝置的流程改造。具體措施包括：在3#常減壓北界區東西管廊將3#柴油加氫外送酸性水流程與3#常減壓外送酸性水流程分開，利用原來酸性水外管流程，通過流程優化改造，使3#柴油加氫裝置酸性水具備單獨送3#酸性水汽提裝置功能，1#煉油兩套常減壓裝置酸性水具備可合并送2#酸性水汽提裝置功能。通過兩次流程改造，3#柴油加氫酸性水具備可分別送1#或3#酸性水汽提裝置功能。因1#與3#兩套酸性水汽提裝置外管流程相通，通過流程切換，這兩套有側線抽氨工藝的酸性水汽提裝置負荷可轉移。3#柴油加氫酸性水停送2#酸性水汽提裝置后，兩套常減壓約60 t/h酸性水全部送2#酸性水汽提裝置。2#酸性水汽提裝置主要處理常減壓氨氮含量低的酸性水后，裝置處理能力得到提升。

3.2.3 4#酸性水汽提裝置原料酸性水送2#、3#酸性水汽提裝置

煉油部2#、3#酸性水汽提裝置外管酸性水流程連通，負荷可方便轉移，但4#與2#、3#酸性水汽提裝置外管酸性水流程不連通，裝置間負荷不能轉移，如4#與2#、3#酸性水汽提裝置具備負荷轉移功能，酸性水外管需新增管線，投資費用大。為實現在4#酸性水汽提裝置停車期間酸性水負荷向2#、3#酸性水汽提裝置轉移功能，煉油部提出酸性水系統外管借4#酸性水汽提裝置送3#煉油，DN150 mm凈化水管線作臨時酸性水管線流程改造。具體措施包括：在4#酸性水汽提裝置原料酸性水泵出口與外送凈化水管線加跨線；在4#煉油3#界區該凈化水管線與進2#酸性水汽提裝置原料水管線加跨線。流程改造后4#酸性水汽提裝置具備了緊急情況下負荷向2#、3#酸性水汽提裝置轉移的功能。

3.2.4 3#煉油酸性水外送增加脫氣罐改造

由于中壓加氫酸性水送1#酸性水汽提裝置管線距離長，目前送1#酸性水汽提裝置背壓為1.1 MPa，超過了原來送2#酸性水汽提裝置背壓0.5 MPa的設計值。這部分酸性水夾帶溶解氫，中壓加氫酸性水沒經過脫氣直接外送，影響1#酸性水汽提裝置操作。建議3#煉油增加酸性水脫氣罐，中壓加氫、2#柴油加氫酸性水先進酸性水脫氣罐脫氣，再用泵外送，外送管線走目前中壓加氫送1#酸性水汽提裝置流程。3#煉油兩套加氫裝置酸性水具備全部改送1#、3#酸性水汽提裝置功能，2#酸性水汽提裝置全部處理非加氫裝置酸性水，裝置能滿負荷運行。此方案已報技改項目審批通過，借3#煉油中壓加氫、2#柴油加氫停車機會，安排涉及酸性水外送改造內容。

3.2.5 應急狀態下酸性水送罐區流程改造

1#、2#酸性水汽提裝置設計負荷相對低，如果單套裝置停車，生產裝置可通過工藝操作調整，減少注水量降低酸性水的外送量，酸性水系統平衡能維持。但3#、4#任何一套酸性水汽提裝置停車，即使生產裝置最大限度減少酸性水產出量，酸性水系統平衡也只能維持3～5 d。而3#或4#酸性水汽提裝置停車的同時，一旦其他任何一套酸性水汽提裝置發生停車，則100 t/h以上的酸性水將無出路，酸性水系統平衡維持不了1 d。為減少酸性水產出量，上游裝置只能降負荷，部分裝置被迫停車。

為平衡酸性水汽提裝置事故狀態下煉油部酸性水系統，煉油部提出將部分酸性水送罐區儲存，由生產部協調，罐區備用幾只浮頂罐，在酸性水系統平衡困難情況下暫時儲存酸性水，待恢復穩定后再返回煉油部酸性水汽提裝置處理。具體措施為：增加4#酸性水汽提裝置原料水泵出口酸性水管線與外送凈化水管線跨線，并加切斷閥；在2#催化裝置界區進裝置凈化水管線與開工柴油管線加跨線，并加切斷閥。通過流程改造，煉油部如遇酸性水平衡困難，可先將多余酸性水送4#酸性水汽提裝置原料罐，4#酸性水汽提裝置增開原料泵，將不能平衡的酸性水通過裝置凈化水外送管線，在2#催化界區套開工柴油線送至1#罐區備用浮頂罐暫時儲存。

3.2.6 酸性水流程改造及提高凈化水利用率

為提高煉油部4套酸性水汽提裝置凈化水的回用率，酸性水系統流程還需要進行優化改造，選定6#煉油4#酸性水汽提裝置(130 t/h)專門處理加氫裝置氨氮含量高的酸性水，產生的這部分凈化水總量為130 t/h，其中50 t/h作為6#煉油渣油加氫、3#煉油中壓加氫和2#柴油加氫注水，其余80 t/h凈化水仍作5#煉油2#催化注水。建議酸性水系統增加一路3#煉油送4#酸性水汽提裝置的DN150 mm酸性水管線，此酸性水管線在大堤路位置接新管線，就近與進3酸性水汽提裝置的酸性水管線連通。增加此酸性水管線，不僅能方便煉油部新區和老區酸性水系統的負荷轉移，還可提高凈化水利用率。凈化水利用率可從目前的56.5%提高至72%，可減少純水60 t/h，按純水5元/t、凈化水進含油污水系統排污費10元/t計算，每年可減少損失777萬元。

4 結論及建議

(1)酸性水系統優化平衡，優化酸性水管網流程，含氨加氫酸性水和低氨酸性水盡可能分開處理，即將加氫裝置酸性水進1#、3#酸性水汽提裝置，增加液氨產出量，常減壓和焦化裝置低氨酸性水去2#酸性水汽提裝置，提高2#酸性水汽提裝置負荷。

(2)加強酸性水裝置運行管理，保證酸性水裝置穩定運行。

(3)增加酸性水罐，提高酸性水儲存能力，提高應急處理時間。

(4)儲運部氣柜水封水由凈化水替代工業水，即提高凈化水利用率又防止工業水進入酸性水汽塔引起塔板結垢。

(5)制定和完善酸性水汽提裝置緊急停車時酸性水系統平衡應急預案，使煉化企業酸性水系統處于受控狀態，為企業主體裝置平穩運行提供保障。

Operation Analysis and Optimization of Acid Water System
in Oil Refining Plant

Li Jincheng,Chen Daoming

(PetroleumRefiningDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

There are 4 sets of acid water stripping plants in a petroleum refining enterprise,with the total designing load adequate for treatment of acidic water produced by the upstream production plants.However,with the increase in the number and scale of production plants,the process of acidic water system is becoming more and more complicated.In addition,as the result of deterioration of processed crude oil,the ammonia acidic water in the hydrogenation unit increases.The above factors and the instability of acidic water stripping device make it is difficult to maintain balance of acidic water system.Through transformation of acidic water system,rational adjustment of acidic water from production plants and other measures to avoid shortening,the balance of acidic water system has been constantly optimized,so as to provide guarantee for stable operation of the operation plants.

acidic water system,plant load,optimization,balance,measure

2017-04-07。

李錦程，男，1983年出生，2006年畢業于江蘇工業學院(現改名常州大學)，工程師，工藝管理副主任師，從事煉油生產與工藝管理。

1674-1099 (2017)03-0025-05

TE685

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