李 能

酸性水汽提裝置是煉油廠重要的環(huán)保裝置，承擔(dān)著煉廠污水的凈化作用。酸性水汽提裝置的長周期平穩(wěn)運行是煉廠保證長周期平穩(wěn)運行的堅實基礎(chǔ)。中海油惠州石化有限公司（以下簡稱惠州石化）酸性水汽提裝置經(jīng)過不斷的摸索和改造，不僅保證了裝置長時間的平穩(wěn)運行，而且還不斷挖潛增效，通過各種手段積極降低裝置的運行和維護(hù)費用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 酸性水汽提裝置節(jié)能降耗新措施

1.1 利用脫硫聯(lián)合裝置的廢堿作為非加氫系列脫氨塔的注堿

一般的汽提工藝只能將游離態(tài)或以NH4HS、NH4HCO3等化合態(tài)形式存在的NH3、H2S、O2從水中汽提出來，當(dāng)采用汽提蒸汽加熱時，上述化合物會分解，并且在蒸汽汽提的條件下將相對揮發(fā)度不同的H2S、CO2、NH3從水中分離出來。但催化裂化和焦化的酸性水中含有鹽類，在酸性水中將會形成NH4Cl或（NH4）2SO4等鹽類，這類鹽在加熱條件下無法水解。為脫除該鹽類，采用加堿汽提工藝，直接在氨汽提塔側(cè)壁注堿，使NH4Cl和（NH4）2SO4在OH－存在的條件下，生成游離的NH3，從而分離出來。加堿后將會發(fā)生如下反應(yīng)：

當(dāng)向汽提塔加堿時，OH－濃度增加，使平衡向右移動；隨著NH3不斷被汽提除去，使平衡不斷向右移動，從而達(dá)到除去固定氨的目的。

傳統(tǒng)脫氨塔的注堿一直使用新堿，但同時脫硫聯(lián)合裝置的廢堿液卻只能花高昂的費用委托環(huán)保公司處理?；葜菔摪彼A原來使用的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的新堿，年均耗量為360 t左右。脫硫聯(lián)合裝置的液化氣脫硫醇和汽油脫硫醇年均產(chǎn)生質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的廢堿1 200 t左右。經(jīng)過嚴(yán)格的小規(guī)模試驗，證明利用廢堿作為脫氨塔的注堿，不僅能保證凈化水氨氮在指標(biāo)范圍內(nèi)，同時也不會產(chǎn)生次生污染。從2015年2月開始，酸性水汽提裝置試用廢堿作為脫氨塔注堿，從開始的小比例添加到最終改為全部使用廢堿，期間凈化水質(zhì)量一直處于良好可控的水平，且凈化水硫化物和氨氮指標(biāo)與使用新堿時基本一致，證明廢堿完全可以替代新堿作為脫氨塔的注堿使用。

1.2 脫臭系統(tǒng)利用新堿替代專利吸收劑，凈化水代替除鹽水

脫臭系統(tǒng)是惠州石化酸性水汽提裝置2014年新增技術(shù)改造項目，裝置增上脫臭系統(tǒng)后徹底杜絕了大罐惡臭氣破水封污染現(xiàn)場環(huán)境的現(xiàn)象，且排放尾氣各項指標(biāo)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)，解決了長期困擾裝置運行的難點。脫臭系統(tǒng)采用溫州森源環(huán)保公司的濕法除臭工藝，利用水和專利吸收劑循環(huán)和惡臭氣接觸，去除氣相中的NH3、H2S和硫醇硫醚等物質(zhì)，達(dá)到除惡臭的效果，具體的工藝流程如圖1所示。當(dāng)罐區(qū)氣相總管的壓力高于1.2 kPa時，氣相入口閥UV50001打開，除氨水循環(huán)泵和吸收劑循環(huán)泵啟動，噴射泵抽取氣相總管內(nèi)的惡臭氣和循環(huán)洗氨水一起進(jìn)入除氨水罐；當(dāng)罐區(qū)氣相總管的壓力低于0.6 kPa時，氣相入口閥UV50001關(guān)閉，除氨水循環(huán)泵和吸收劑循環(huán)泵停止運作。在混合過程中惡臭氣中的NH3和一部分H2S被水吸收。除氨后的氣相進(jìn)入兩個旋流吸收塔，和循環(huán)的吸收劑逆向接觸，惡臭氣中的H2S、硫醇和硫醚等被氧化和吸收，剩余的氣相則進(jìn)入煙囪排放。脫臭系統(tǒng)除氨水罐原設(shè)計使用凈化水作為洗氨介質(zhì)，根據(jù)除氨水飽和情況定期更換罐內(nèi)洗氨水。系統(tǒng)投用后發(fā)現(xiàn)罐區(qū)氣相總氨含量遠(yuǎn)大于設(shè)計值，如果要保證尾氣排放達(dá)標(biāo)，則除氨水的更換頻率要達(dá)到兩天一次，極大地增加了操作人員的工作量。根據(jù)實際情況，將除氨水罐D(zhuǎn)－501由定期置換改為連續(xù)置換，解決了頻繁更換除氨水的麻煩，但連續(xù)更換消耗的凈化水量達(dá)到了120 t／d。經(jīng)過分析，裝置內(nèi)加氫凈化水能滿足除氨要求，同時凈化水中含有一定濃度的NH＋4，據(jù)相關(guān)研究，凈化水有利于除去惡臭氣中的H2S，一定程度上降低了除H2S吸收劑的消耗，延長了吸收劑的使用時間。

圖1 濕濁除臭工藝流程

1.3 換熱器蒸汽吹掃除油，減少換熱器拆清次數(shù)

酸性水汽提裝置一系列處理來自常減壓、催化和焦化裝置的酸性水，該系列原料水含油量較高，同時攜帶了大量的焦粉進(jìn)入裝置。雖然酸性水進(jìn)入裝置后經(jīng)過過濾、沉降和撇油處理，但目前的原料水中含油量和焦粉攜帶量還是偏高，油進(jìn)入換熱器后會附著在管束的表面，導(dǎo)致?lián)Q熱器的換熱效率快速下降，油層和焦粉等雜質(zhì)相互作用，形成垢層，更加不利于傳熱過程的進(jìn)行，最終的結(jié)果就是換熱器的換熱效率下降。換熱器換熱效率降低是影響酸性水汽提裝置長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素，換熱器的換熱效率下降首先導(dǎo)致的是蒸汽的消耗增加，同時凈化水泵入口溫度過高引起凈化水泵抽空，最終導(dǎo)致裝置操作紊亂。在2015上半年，平均每兩個月進(jìn)行一組換熱器的拆清，拆清工作任務(wù)繁重，同時也對換熱器造成了損害，影響換熱器的使用壽命。

根據(jù)多次拆清換熱器后的觀察，發(fā)現(xiàn)換熱器管束上附著油層較厚，但垢層相對較薄，因此推斷影響換熱器下降的主要原因是油膜附著而不是管束結(jié)垢。經(jīng)過綜合研究，決定首先嘗試使用蒸汽吹掃加熱管束和殼程，讓附著油膜脫離管束和殼程表面后通過低點排出。2015年7月27—31日，利用蒸汽分別吹掃換熱器E－101C／D的管程和殼程，吹掃過程中發(fā)現(xiàn)有大量的污油從低點導(dǎo)淋排出，8月3日換熱器E－101C／D投用后其后出口溫度從90℃提高到110℃，凈化水泵P－104入口溫度從98℃降至78℃，蒸汽耗量減少1.8 t／h，換熱器換熱效率的提升程度和機(jī)械拆清后進(jìn)行高壓水沖洗后換熱效率的提升度基本一致，證明蒸汽吹掃除油和機(jī)械式拆清換熱器的方法在提高換熱器換熱效率的效果上是基本一致的，說明換熱器蒸汽吹掃除油完全可以替代機(jī)械式的換熱器拆清作業(yè)。

2 節(jié)能效果

2.1 利用廢堿作為非加氫系列脫氨塔注堿的節(jié)能效果

如果脫氨塔的注堿全部使用廢堿，平均每月可以減少新堿使用量30 t，同時每月使用廢堿100 t。每年總計減少使用新堿360 t，減少廢堿出廠1 200 t。按照目前市價，新堿采購價為0.09萬元／t，廢堿出廠處理費用為0.27萬元／t，每年為公司節(jié)省費用為：360×0.09＋1 200×0.27＝356.4萬元。

2.2 更換專利吸收劑的節(jié)能效果

脫臭系統(tǒng)吸收劑罐內(nèi)吸收劑為專利吸收劑，根據(jù)估算，脫臭系統(tǒng)每年需要消耗吸收劑80 t，專利吸收劑的價格為1.3萬元／t，因此每年采購吸收劑的費用為104萬元。

通過詳細(xì)的理論分析和試驗，決定嘗試采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿液替代吸收劑。2015年6月3日，在判斷第一批吸收劑已經(jīng)失效的情況下，把吸收劑罐內(nèi)的吸收劑更換為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的新鮮堿液，經(jīng)過兩個多月的連續(xù)化驗分析，證明脫臭系統(tǒng)運行狀況良好，脫硫效果與使用吸收劑相當(dāng)，排放尾氣中NH3含量甚至低于使用專利吸收劑期間。表1～2是脫臭系統(tǒng)分別采用專利吸收劑和5%的堿液時排放尾氣的化驗分析數(shù)據(jù)。

表1 使用專利吸收劑時的尾氣化驗數(shù)據(jù)

表2 使用5%堿液時的尾氣化驗數(shù)據(jù)

從以上化驗數(shù)據(jù)可以看出：把堿液更換為5%堿液后，脫臭系統(tǒng)排放的尾氣中各組分的含量與使用吸收劑時基本一致，且排放尾氣中NH3含量甚至低于使用專利吸收劑期間，因此完全可以利用堿液替換專利吸收劑。進(jìn)行此項調(diào)整后，每年酸性水汽提裝置可以節(jié)省104萬元的三劑采購費用。

2.3 減少換熱器清洗后的節(jié)能效果

換熱器效率下降后需要對換熱器進(jìn)行拆清，2014年技術(shù)改造時一二級換熱器都增加了備臺，可以保證在裝置不降量的情況下進(jìn)行換熱器的拆清。但是換熱器的拆清需要協(xié)調(diào)各個專業(yè)周密配合，還需要吊車和叉車等大型機(jī)械，初步估算拆清一組換熱器的費用大約為4萬元。根據(jù)每兩個月拆清一組換熱器的頻率，每年酸性水汽提裝置拆清換熱器的費用就達(dá)24萬元，這其中還不包括人力成本支出及換熱器的折舊損耗。

蒸汽吹掃除油雖然能達(dá)到提高換熱器換熱效率的作用，但排放的蒸汽尾氣攜帶油氣會污染周圍環(huán)境，且有一定的安全風(fēng)險。經(jīng)過討論，決定下一階段采用除油溶劑循環(huán)洗油和蒸汽吹掃相結(jié)合的方式對換熱器進(jìn)行除油，提高換熱器的換熱效率。兩種除油方法的結(jié)合將在保證除油效果的基礎(chǔ)上，確保除油作業(yè)符合環(huán)保和安全的要求。如果本年度機(jī)械式的換熱器拆清全部改為溶劑洗滌和蒸汽吹掃結(jié)合的方式對換熱器進(jìn)行除油，那么全年酸性水汽提裝置將為公司節(jié)省換熱器拆清費用24萬元。

3 結(jié)語

惠州石化酸性水汽提裝置通過利用脫硫聯(lián)合裝置的廢堿作為一列脫氨塔的注堿，每年減少新堿的采購費用和廢堿的處理費用總計356.4萬元；利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿液替換脫臭系統(tǒng)專利吸收劑，每年節(jié)省吸收劑的采購費用104萬元；通過改換熱器的機(jī)械式拆清為溶劑洗滌加蒸汽吹掃的方式除油，每年節(jié)省設(shè)備維護(hù)費用24萬元。酸性水汽提裝置通過不斷的摸索和研究，保證了裝置從2014年開車起2年8個月無停工檢修的運行記錄，同時每年節(jié)省費用總計484.4萬元，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。