煉油廠污水汽提裝置結(jié)垢原因分析與對策

王大龍 黃強中 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工藝處理過程。因企業(yè)生產(chǎn)原油劣質(zhì)化、上游物料性質(zhì)波動幅度大，導致生產(chǎn)過程中硫化物、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，對污水汽提裝置運行過程中首次發(fā)現(xiàn)由于汽提塔重沸器最大蒸汽量逐漸下降而導致汽提塔最大處理量逐漸下降的現(xiàn)象，進行了原因分析，并制定了降低裝置結(jié)垢的措施手段，以指導裝置后期的長周期穩(wěn)定運行。

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產(chǎn)生高濃度含硫、氮和其他有機物的污水。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程中產(chǎn)生的酸性水進行凈化處理，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)垢機理

污水汽提裝置二單元在運行后，重沸器管程凝結(jié)水進出口溫差、壓差開始出現(xiàn)減小，導致重沸器汽提蒸汽量降低無法提升，處理量由最大155t/h逐步降到100t/h以下，凈化水的氨氮質(zhì)量濃度時常超過50mg/L的質(zhì)量指標。重沸器管程凝結(jié)水進、出口溫差、壓差。檢修期間對重沸器進行抽芯高壓水洗后，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源于原油，分為無機鈣和有機鈣兩大類。無機鈣以氯化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣等形式存在;有機鈣主要以環(huán)烷酸鈣、脂肪酸鈣、酚鈣等形式存在。有機鈣鹽易溶于油而難溶于水，一般不能通過常規(guī)的電脫鹽除去。據(jù)文獻[1]報道，高濃度的環(huán)烷酸鈣會導致設備迅速結(jié)垢，使乳化趨于穩(wěn)定。在原油加工過程中，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物外，還含有從焦化裝置、催化裝置過來的大量細小焦粉和催化劑粉末。本應該在酸性水原料罐中沉降的無機粒子則與有機物穩(wěn)定地乳化、分散在污水中進入汽提塔。在污水汽提塔、塔底重沸器等設備中，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，導致污水中碳氫化合物中的一些單體在高溫下聚合反應形成聚合物，起到黏連粉塵、無機粒子成垢的作用，并在低速區(qū)域堵塞沉降，導致結(jié)垢加深。

3、設備腐蝕對結(jié)垢的影響

從表可以看出，塔盤的垢樣主要以鐵和硫的無機成分為主，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。裝置每月對三級分凝的凝液進行鐵離子取樣檢測，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)來含硫污水無法實現(xiàn)分儲分煉且逐漸加大了劣質(zhì)原油的煉制，導致系統(tǒng)來含硫污水來源復雜，并經(jīng)常出現(xiàn)帶油情況。車間取樣對系統(tǒng)來含硫污水進行目視化檢查，一旦發(fā)現(xiàn)帶油情況，及時聯(lián)系調(diào)度室和技術(shù)科對上游裝置進行管控，降低原料水帶油量。其次，加強原料污水罐的沉降時間，每兩個月對原料罐進行撇油，每年在條件允許的情況下對原料污水罐進行清罐檢修。

2、加強對系統(tǒng)含硫污水的過濾。系統(tǒng)來含硫污水進裝置前先經(jīng)過濾器過濾掉含硫污水中30μm以上的焦粉及雜質(zhì)，并規(guī)定當過濾器壓差大于0.15MPa或連續(xù)運行時必須對過濾器進行切換清洗。其次，國內(nèi)已有采用過濾和聚結(jié)脫水組合技術(shù)把焦化的污水中油的質(zhì)量分數(shù)除到50×10-6以下，焦粉總量（大于20μm）除到1%以下的應用。

3、降低設備腐蝕。原油的酸值變化對設備的腐蝕是關(guān)鍵。結(jié)合酸值的變化，對外供常減壓裝置初、常、減壓塔頂注氨量進行調(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，含硫污水在輸送機處理過程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同時又含有大量Cl-、SO2-4等有害離子，溫度相對較高，并且還含有酚類等腐蝕介質(zhì)，造成設備嚴重腐蝕[2]。日常也要求對系統(tǒng)來含硫污水鐵離子質(zhì)量濃度加強監(jiān)控，當其超過3mg/L時，及時反饋進行調(diào)整，防止塔盤出現(xiàn)鐵的腐蝕垢。通過對系統(tǒng)進行腐蝕監(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生成游離氨，并與污水汽提時將氨去除，降低凈化水中的氨濃度，這在溶劑再生裝置胺液凈化設施的廢堿渣排放至污水汽提裝置的運行期間已得到實際論證。實驗研究表明，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。分析認為，當NaOH注入量大于或等于污水中表面活性劑濃度時，使表面活性劑與NaOH 反應全部生成鈉鹽，才能有效防止結(jié)垢。以污水中環(huán)烷酸銨為例，反應過程如下：

生成的RCOONa水溶性好，可以隨凈化水帶出汽提塔.

參考文獻

[1] 王穎杰.120 萬噸/ 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)能實踐[J]. 能源工程，2019 （1）： 33-34.