酸性水汽提工藝的節能優化及凈化水回用工藝研究

王寶軍　魏文斌

摘 要：近年來，我國石油化工行業的產業結構得到了全面的調整和升級，國家對石油化工行業的節能減排總體要求也越來越高，石油化工企業不斷的推廣和應用現代化的環保設備和循環發展工藝設計，尤其在酸性水汽提工藝方面，更是在節能優化以及凈化水回用方面得到了質的飛躍。酸性水汽提工藝節能優化是在保障工藝生產效率的基礎上，最大限度的實現節能減排和環境保護目標，幫助石油化工企業有效降低生產成本，增加環境效益和社會效益，而酸性水汽提凈化水回收工藝是為了緩解當前石油化工企業生產的供水困難，同時降低污水給處理廠帶來的巨大壓力，有效降低企業生產成本，兩者相得益彰，是提升我國石油化工企業核心競爭力的有效途徑。

關鍵詞：酸性水汽提;節能優化;凈化水回用

1 酸性水汽提工藝概述

酸性水汽提工藝就是石油化工企業在生產過程中，對原油一次和二級加工過程產生的酸性水進行有害組分汽提剔除的處理過程。當前，我國石油化工企業主要應用的酸性水汽提工藝為：雙塔加壓汽提工藝、單塔加壓側線抽出汽提工藝以及單塔低壓全抽汽提工藝，但是以上三種中的任意一種酸性水汽提工藝都需要通過酸性水汽提塔將H2S和NH3等有害成分從酸性水中去除出去，同時，汽提塔底的凈化水需要與酸性水原料進行換熱，將之冷卻至40℃，最后輸送至污水廠進行排污處理。本文主要針對單塔低壓全抽酸性水汽提工藝進行節能優化以及凈化水回用工藝的探索，旨在有效降低石油化工企業的生產成本，緩解供水壓力，實現節能減排，有效降低污水廠處理的工作量，進而全面提升我國石油化工企業的核心競爭力。

2 酸性水汽提工藝的節能優化研究

2.1 酸性水儲罐

石油化工企業儲罐可采用3至5天的設計，把握接口位置，確保酸性水的停留時間。同時，為了最大限度降低H2S氣體的釋放，儲罐內需要在酸性水上方設置一定厚度的油層，此外，為了提升酸性水的除油效果，可以采用沉降罐內設計內罐的方式，即“罐中罐”的設計方法，這是一種國外項目中的成功案例，可以通過利用水力旋流將油污從酸性水中除去，進而實現節能優化的目標。

2.2 汽提塔進料泵

在單塔低壓全抽酸性水汽提工藝生產過程中，汽提塔進料泵極易出現泄漏問題以及原料酸性水出現汽化產生兩相流的問題，進而造成環境安全隱患。因此，在節能優化設計中，首先，在汽提塔進料泵設計中采用磁力泵，通過無機械密封的方式來避免出現原料酸性水泄漏的問題;其次，汽提塔進料泵應將流量調節閥設置在進料管口處，利用汽提塔進料泵提供的充足壓力來保障閥前管線壓力高于酸性水飽和蒸汽壓，進而有效解決兩向流問題，實現節能優化目標。

2.3 酸性水汽提塔

首先，由于含硫、氨、酚等組成成分的酸性水對酸性水汽提塔具有較強的腐蝕性，因此，酸性水汽提塔節能優化的第一步就需要用固閥塔板代替傳統工藝中的浮閥塔板，進而避免腐蝕或結垢的現象出現，同時在塔板的選擇上，盡量選擇壓降較小的塔板，這樣不但可以擴大再沸器的換熱面積，還能夠優化塔底溫度，進而實現節能優化;其次，由于酸性水汽提塔中的操作壓力與操作溫度呈正向關系，且蒸汽消耗量或再熱器負荷直接影響塔板數量，因此，在優化設計過程中，應采用較低的壓力設計，這樣既可以提升NH3和H2S的提取效果，又可以有效降低再沸器的負荷，避免腐蝕管線和阻塞設備，進而實現節能優化的目標。

2.4 循環泵回路

循環泵在酸性水汽提工藝中的作用是有效降低酸性氣中的含水量，因此，循環泵回路中的撤出熱量必須要進行嚴格的控制。但是，在實際生產操作過程中，往往會因為過低的循環泵回路溫度而造成循環泵生產效率的下降，致使析出液相中產生大量的結晶進而造成空冷器換熱面積的增大。因此，在循環泵回路的節能優化設計過程中，將原來循環泵中的空冷器風機轉變成為變頻電機，并將回流溫度控制在60℃，這種設計可以有效降低循環泵回路中的結晶幾率，同時還能夠確保塔頂溫度和回流溫度的有效控制，進而實現節能優化的目標。

3 酸性水汽提凈化水回收工藝研究

在酸性水汽提工藝的最后需要利用凈化水空冷器和凈化水泵將凈化水依照下游裝置溫度和壓力的需求輸送至裝置界區，這是一項十分重要的環節，然而，當前石油化工企業的凈化水供水十分艱難，且生產成本較高，在循環經濟發展理念的指引下，加增凈化水回收工藝是有效緩解供水壓力，降低生產成本，實現節能優化的有效途徑，本文采用高壓加氫裝置進行凈化水回收工藝的節能減排優化計劃。

3.1 凈化水回用方案設計

3.1.1 凈化水選擇

酸性水汽提凈化水回用工藝的優化方案為：酸性水汽提裝置凈化水經過冷卻處理經輸水管線輸送至加氫注水罐，以一定比例與除鹽水混合再經加氫注水泵注入空冷前。

3.1.2 工藝控制方案及技術指標

控制方案：注水罐液位由加氫注水罐液控閥進行控制，通過手動操作調節控制凈化水的摻入量，以注水泵出口流量與除鹽水進裝置界區流量作差計算摻入凈化水流量。注水操作：空冷器和換熱器的換熱效果需時刻觀測，每周改用除鹽水單獨注水沖洗8h，這種做法能夠有效提升凈化水的置換效果，將凈化水循環部分的含鹽量進行有效的控制。空冷操作：高壓空冷器要進行合理的設計和調整，幫助各個管線實現均勻換熱，進而避免偏流的形成。此外，空冷電機必須每月進行調整，以更換空冷管束中物質結鹽結晶位置，同時沖洗結晶物質。

3.2 注水控制

在酸性水汽提工藝的開車初期，并不采用該凈化水方案，在設備運行一段時間后，積累了一定量的原始腐蝕數據后，在注水中逐步摻入凈化水，凈化水的摻入比例由開始的20%逐步提升用量，最大不能超過50%的使用量，并對腐蝕數據進行長期監測。

3.3 凈化水回用工藝施工工藝

3.3.1 施工工藝流程

酸性水汽提裝置的凈化水泵將凈化水升壓冷卻后送至加氫注水罐進行加氫處理，經加氫界區加有排凝閥的雙閥后進入加氫裝置，再經注水罐頂部放空閥下部三通入注水罐，保留放空手閥。鑒于企業在冬季生產過程中管線會出現冷凝狀況，所有輸送管線均進行伴熱保溫處理。

3.3.2 施工工藝方案具體應用

首先，管線沖洗。石油化工企業的酸性水汽提裝置、除鹽水站以及調度要充分協調，新增凈化水管線從酸性水汽提裝置給凈化水，在加氫界區閥前法蘭排水，沖洗自酸性水汽提裝置至加氫界區管線;加氫界區前管線沖洗干凈后恢復法蘭，在注水罐頂放空接消防水帶，聯系酸性水汽提裝置給凈化水，沖洗加氫界區內凈化水管線。待一切完成后酸性水汽提裝置、除鹽水站以及調度恢復管線各法蘭。其次，凈化水投用。待第一步管線沖洗完成后，石油化工企業的酸性水汽提裝置、開界區閥以及調度要積極協調，將注水罐頂部的放空閥打開進行排氣，在見到凈化水后，將放空閥的手閥進行關閉，同時打開凈化水入注水罐手閥，在這個過程中，要時刻調節除鹽水的控制閥，確保注水罐的液位在合理范圍，將凈化水的流量控制在總注水量的20%，進而執行凈化水回用流程。

綜上所述，環境友好型生產和循環經濟發展理念是現階段我國石油化工行業生產的大趨勢，石油化工企業必須對自身相對成熟的酸性水汽提工藝進行全面的升級改造，在原有工藝技術的基礎上，在節能減排理念的指引下，進行酸性水汽提工藝整體的節能優化設計，同時采用高壓加氫注水的工藝設計來實現凈化水的回用，進而大幅提升了石油化工企業的成本控制能力，保護環境的同時，實現能源的合理配置和再利用，幫助石油化工企業酸性水汽提工藝向著清潔生產的方向邁進。

參考文獻：

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