涂 聯(lián)，司艷霞，劉友恩，吳建玲，牛向麗

(中原油田石油化工總廠，河南濮陽 457165)

1 裝置概況

中原油田石油化工總廠酸性水汽提裝置，于1996年8月建成投產(chǎn)，裝置主要任務用水蒸氣將催化裂化裝置及常壓蒸餾裝置來的酸性水中的硫化氫和氨氣汽提出來，得到凈化水、氨水和酸性氣，凈化水回用到常壓電脫鹽裝置，氨水回用到催化裂化和常壓裝置，酸性氣作為硫氫化鈉裝置的原料生產(chǎn)硫氫化鈉。

裝置設計處理能力13.6萬t/a(17 t/h)，采用單塔加壓側線抽出汽提工藝氨在水中的溶解度大于硫化氫在水中的溶解度，隨著溫度的升高，溶解度下降。硫化氫和氨共存于水中時，它們處于化學電離和相平衡之中:

在常溫下，硫化氫和氨溶解于水中，并電離成離子而存在于水中，當溫度提高后，上式所示的三個平衡向右邊移動，酸性水汽提就是利用這一原理，將原料水加熱至140℃以上，破壞了硫化氫和氨在水中的平衡，促使它們從液相向汽相中轉移，同時利用水蒸氣來降低硫化氫和氨在汽相中的分壓，進而降低硫化氫在水中的含量，達到凈化酸性水的目的。

圖1 酸性水裝置原則流程圖

2 裝置改造前現(xiàn)狀

2.1 原料酸性水性質變差，裝置處理能力下降

原設計 H2S 1 750 mg/L，CO2280 mg/L，NH3650mg/L，而2009年實際原料水的硫化物平均為9 730.7 mg/L，最高 14 435.7 mg/L，最低 2 526.24 mg/L;氨氮平均:12 119.8 mg/L，最高:14 598.9 mg/L，最低:9 043.21 mg/L。經(jīng)過對該裝置2009年凈化水產(chǎn)品質量統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)當酸性水來量大時或原料水性質發(fā)生變化時，對酸性水操作有非常大的影響，一般加工量在13 m3/h以上時，凈化水中的氨氮含量＞150 mg/L。不僅影響正常的生產(chǎn)，還影響總廠的外排水質量。

2.2 汽提蒸汽品質波動大

由于酸性水處理裝置采用汽提蒸汽將酸性水中的硫化氫和氨汽提出來，其對汽提蒸汽品質要求較高，蒸汽壓力、溫度出現(xiàn)波動，將直接影響凈化水、氨水質量。同時，汽提蒸汽直接進入汽提塔，也增加了全塔負荷，影響凈化水、氨水質量。為了保證凈化水的質量，提高了汽提塔塔頂溫度，但由于氨鹽的生成常常造成塔頂酸性氣線堵塞(酸性氣線DN50)。

2.3 側線氨氣三級冷凝冷卻負荷小，溫度高

側線三級分液罐溫度高，冬季生產(chǎn)時側線氨氣三級冷凝溫度達到47℃，而夏季生產(chǎn)時最高超過55℃，氨水洗滌硫化物的溫度≤40℃，顯然，側線氨氣三級冷凝溫度高。

2.4 全廠氨水量平衡困難

隨著原油中氮化分物的增多，原料水中的氨氮增加，氨水濃度超高，氨水平衡困難，且氨水中硫化氫含量高，平均含量超過10 000 μg/g，加劇了生產(chǎn)裝置設備的腐蝕。

2.5 氨氣抽出口位置不合理

由于設計思路存在問題，所以側線抽出口開口位置偏高，造成抽出氣氨中H2S含量高，影響氨的質量和使用。另外汽提塔測量點少，沒有準確塔板溫度，使操作難度增大，影響平穩(wěn)操作。

2.6 指標滯后

在90年代設計的含硫污水汽提凈化水中的NH4-N要求小于160 mg/L，當時的指標沒有考慮到對外排污水中NH4-N要求，所以設計塔板數(shù)少。另外在90年代人們沒有認識到含硫污水中有固定銨，所以設計中沒有降解固定銨設施。

3 改造方案

3.1 改造技術路線

①為節(jié)水、節(jié)能提高汽提塔分離效果，汽提塔由直接蒸汽汽提改造間接蒸汽汽提，增加一臺重沸器，并將原蒸汽汽提流程保留，作為備用流程。②在汽提塔第17、19層開Dg20注堿口，利用液堿脫氨，增加10 m3容積堿渣儲槽和2臺0～100 L/h堿渣計量泵;③在主汽提塔側線抽氨口在21層增加DN65抽出口一個。④在主汽提塔二層填料段增加一只熱電偶，作為調節(jié)塔頂溫度的靈敏板。⑤裝置由常規(guī)儀表改造為DCS集散控制。⑥根據(jù)目前生產(chǎn)實際，塔頂酸性水管線由于腐蝕、結鹽堵塞嚴重，將塔頂酸性氣線由DN40改為DN50管線。⑦塔內(nèi)目前無壓降，經(jīng)對汽提塔模擬核算，將塔上部填料高度由目前的4.5 m改為6 m;⑧根據(jù)目前實際對循環(huán)水線由目前的DN80改為DN150。

3.2 改造措施及內(nèi)容

3.2.1 增加塔底重沸器

酸性水汽提裝置增加塔底重沸器，首先可以減少進入處理塔的汽提蒸汽量，降低全塔負荷，也可為以后裝置提高處理量打下基礎。其次，通過重沸器加熱酸性水，相比汽提蒸汽加熱酸性水，其對蒸汽品質要求較低，可以有效地保證水處理塔的產(chǎn)品質量。重沸器熱媒按1.0 MPa蒸汽考慮，重沸器型號為BJS1000-2.5-350-6/19-2 B=450，一臺，富裕量為76.28%。

3.2.2 增加酸性水處理塔塔底抽出口

由于塔底標高較低，從塔底抽出作為重沸器的殼程入口，經(jīng)過核算，由于靜壓較低，熱虹吸式重沸器殼程無法自循環(huán)，重新核算后，增加酸性水處理塔塔底抽出斗，將重沸器的塔底抽出口提高至6 925 mm。

3.2.3 增加側線抽出口

氨氣從汽提塔25層塔盤抽出，鑒于氨水中H2S平均含量超過10 000 μg/g，增加汽提塔20層塔盤氨氣抽出口，調整合適汽提塔氨富集區(qū)抽出口。

3.2.4 對側線冷卻器管線進行擴徑更換

對側線二級冷卻器和三級冷卻器循環(huán)冷水主管線進行擴徑更換，由Φ89管線更換為Φ159管線，經(jīng)現(xiàn)場測量，側線二級冷卻器循環(huán)冷水流量由1.3 t/h提高到4.2t/h，側線三級冷卻器循環(huán)冷水流量由0.5 t/h提高到1.4 t/h。側線氨氣三級冷凝溫度可控制在34～43℃。

3.2.5 常規(guī)儀表改為先進的DCS集散控制

2009年9月份投資30萬元將裝置常規(guī)儀表改為DCS集散控制，改造后儀表運行平穩(wěn)。酸性水汽提裝置改造后的工藝流程圖，見圖2。

圖2 2009年11月凈化水質量折線圖

4 改造效果

2009年9月，對酸性水裝置進行了技術改造，經(jīng)過一年多的運行，效果十分明顯。

4.1 提高了凈化水、氨水品質

我們對裝置改造后的2009年11月凈化水、氨水質量分別做了統(tǒng)計，凈化水質量見圖3。

圖3 氨水質量折線圖

從圖3可以看出，凈化水中H2S含量穩(wěn)定，均低于50 mg/L;與技改前凈化水中H2S含量持平。而凈化水中NH3含量較技改前下降明顯，全月共分析30次，其中，NH3含量均低于120 mg/L，大于100 mg/L以上為4次，為13.33%。

氨水中H2S含量均低于3 000 mg/L，全月平均含量為902.36 mg/L，與技改前的6個月平均的含量29 743.29 mg/L相比，下降明顯。

4.2 降低了裝置綜合能耗

酸性水裝置采用汽提蒸汽將酸性水中的H2S和NH3汽提出來，裝置處理量為13 t/h，蒸汽消耗為2t/h。采用重沸器作為熱源后，裝置處理量為13 t/h，蒸汽消耗為2.5 t/h，增加了0.5 t/h，但可回收凝結水2.5 t/h，裝置綜合能耗降低了382 kJ/t，節(jié)約9.125 kg標油。

4.3 提高了裝置自動化控制水平

裝置由常規(guī)儀表改為DCS集散控制后，DCS功能豐富、系統(tǒng)可靠性高、集中監(jiān)視、操作和管理，裝置自動化控制水平大大提高，為裝置的穩(wěn)定運行提供了保證。

5 結論

酸性水汽提塔改為重沸器加熱后有利于操作平穩(wěn)，提高裝置處理量，提高產(chǎn)品的質量，同時實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)能。增加氨氣抽出口，根據(jù)實際操作尋找最佳氨富集區(qū)抽出層，有利于降低氨水中硫化物含量。裝置實現(xiàn)自動化控制，為平穩(wěn)運行提供了保證。