脱氨塔塔盘堵塞下的工艺操作

1、C102 堵塞下的工艺操作探讨摘要：介绍了惠州炼油酸性水汽提装置概况，分析了酸性水脱氨塔塔底重沸器堵塞的影响因素与在不停工处理下的优化工艺操作。通过上下游装置的平稳操作、做好酸性水原料水的脱硫脱氨操作。关键词：酸性水 净化水 操作指标 工艺控制炼油厂对石油进行深度二次加工，使原油中的硫化物、氮化物大部分转化为硫化氢、氨的形式溶于水中，形成含硫含氨污水，一般称为酸性水。高浓度的酸性水汇聚到气体装置，装置自于2011年10月停工检修以来，运行到2013年8月共计21个月有余。因本厂气体装置一系列处理的原料水来自常减压装置、催化装置、焦化装置的酸性水，同时还接收了大量，处理的原料水性质复杂，造成酸性

2、水与净化水换热器（E101）、脱硫塔重沸器（E103）、脱氨塔重沸器（E104）结垢，严重影响换热器的换热效果和净化水质量。本文是在不做装置停工处理下对双塔汽提的工艺操作进行的探讨。1.惠州炼化酸性水汽提装置概况惠州炼化酸性水采用分类集中处理，一系列的原料水也称非加氢原料水为来自常减压、延迟焦化、重油催化裂化装置及三号污提含硫污水的酸性水组成。装置采用双塔汽提工艺，150 t/h酸性水汽提组成。双塔均采用低压汽提工艺。脱硫化氢塔（C101）采用1.1 MPa蒸汽作热源，脱氨塔（C102）采用0.45 MPa蒸汽作热源。 酸性水汽提的基本流程为：酸性水汽提系列一设置2个酸性水贮罐（罐高20m，容

3、量5 000 m3），酸性水除油采用静态隔油法，即系列第1个酸性水贮罐（T101A）保持较高液位，通过15.8 米的倒“U”型管进入第2个酸性水贮罐（T101B），实际生产中第1个罐基本满罐，保持静态除油。隔油后酸性水经酸性水泵进入脱硫化氢塔（C-101）。酸性水在脱硫化氢塔中自上而下流动，在脱硫化氢塔底重沸器（E-103）提供热源产生的汽提作用下，富含H2S成份的酸性气自塔顶分出，在压控下送往硫磺回收装置。脱硫化氢塔底的脱硫水经酸性水-脱硫水换热器（E-102）冷却后自压进入脱氨塔（C-102）。在脱氨塔底重沸器（E-104）提供热源产生的汽提作用下，富氨气自塔顶分出，气体经两级定压定温冷凝

4、、结晶、脱硫剂精制脱除H2S 后，经压缩冷凝成液氨送出装置。 2.双塔运行现状与操作优化本装置脱硫化氢塔（C101）热进料设计入塔温度135137，经一级换热（E101）的设计温度为110115，但实际上经以及换热后的温度是100.6，热进料温度仅为112.2，热进料的入塔温度与设计温度偏差20以上。 惠炼酸性水罐为常压罐，罐顶加安全水封罐，水封罐后加除臭罐，同时顶部通氮气保护。为保证酸性水贮罐在操作时不超高压(5kPa)，同时保证不超低压(-2 kPa)，在设计时两系列酸性水汽提的5个酸性水贮罐共用一个安全水封罐。正常情况下，原料罐顶气体是通过脱臭罐吸附后排大气的。当罐内压力超高突破水封时，

5、除臭罐内除臭剂对气体进行过滤除臭。酸性水罐在设计时使用水封罐作为保压的安全附件，由于受原料水量大小和温度影响，生产中尤其是夏季生产中酸性水罐内压力波动较大，罐内气体经常冲破水封，因为破水封气体含有大量的油气和少量的硫化氢等有害气体，给现场安全和环境保护带来隐患。为了满足环保要求，需对原料水罐挥发的气体进行处理后排放。2.1酸性水罐破水封的影响因素1#、2#酸性水罐设置有水封罐，以防止原料水罐内的压力出现超高或超低，一般情况下水封罐的正压力水封设计在150mm水柱左右，水封罐的负压力水封设计在50 mm水柱左右。当1、2原料水罐内正压大于150mm水柱压力时，气相介质突破水封罐内下部水封后排入大

6、气，使罐内压力得以下降；当罐内负压小于-50mm水柱压力时，空气从吸气口内进入，空气突破水封罐内上部水封进入1、2原料水罐，使罐内压力得以补充，来保持1、2原料水罐的正常操作。酸性水罐顶H2S、NH3及甲硫醇、硫醚、二甲基二硫、COS等恶臭气体含量较高，原料罐顶气体无法并入火炬系统，因此必须经过有效处理后才能排放大气。正常情况下，原料罐顶气体是通过脱臭罐吸附后排大气的。但在异常情况下，会直接突破安全水封排大气。作为密闭的常压容器，酸性水贮罐操作条件比较苛刻，要求压力上限为5 kPa(表压)，下限为-2 kPa，波动范围仅为7 kPa。原料水中含有烃类、二氧化碳等易挥发组分，由于在输送过程中压力

7、高，这些气体溶解在原料水中，进入接近常压的酸性水罐内时，由于压力突降，这部分气体会从原料水中逸出，导致酸性水罐内压力的急剧上升。同时由于原料水性质、原料水流量和环境温度这些因素的不断变化，对酸性水贮罐压力的影响也很大。该方案有2个弊病：过滤只能除去大部分恶臭气体，不能根治恶臭；破水封气体中恶臭气体含量较高，影响装置安全与操作人员健康；排放气体中的可燃烃没有被有效利用，且排放在大气中会污染。更为重要的是，由于除臭剂多为金属固定床，硫化氢长期和金属固定床接触会形成硫化亚铁，硫化亚铁遇空气在40就可以自燃，除臭罐和大气相通，如果硫化亚铁自燃时，破水封气体涌出，就会发生闪爆。某石化企业曾在2006年3

8、月发生过此类事故。2.2 酸性水罐操作影响因素及优化酸性水罐水封破坏的直接原因是酸性水罐压力高。造成酸性水罐压力高的原因主要有以下几点：（# P( S( x, y0 X9 C% N; ; E1 ) 酸性水组分变化如上游来水硫化氢、氨氮含量高、轻烃含量高，会导致酸性水罐压力高。一般酸性水汽提塔顶回流泵出口有返原料酸性水罐的管线，如用来控制回流罐液位，因其硫化氢和氨含量较高，常会造成酸性水罐水封破坏。应对措施：上游装置尽量减少含硫污水烃含量，平稳操作；降低汽提塔回流返罐酸性水量；加强环保检测，加强该系统的采样分析。（2）酸性水预处理操作影响酸性水预处理操作的正常与否影响酸性水罐的安稳运行。如酸性水

9、脱气罐操作压力高，脱气效果差；氮封自力调节阀设定压力高等。做好酸性水进罐前的脱气、除油、除焦粉措施，控制进塔水含油小于50mg/L，常减压蒸馏与焦化装置的酸性水应加注破乳剂破乳。( V, T) M  x. I: c; I  L0 Q1 A# S*改进措施：按规定对酸性水原料罐及脱臭系统进行定期检测；从操作上提高重视程度，保证酸性水进原料罐前的闪蒸效果，降低进原料罐前的酸性水所含有的恶臭气体含量。（3）罐顶保温的影响若罐顶缺少保温，当温度升高时，罐中气体会大量逸出。惠炼酸性水罐罐体和罐顶均缺少保温，受上游来水温度影响较大；当上游来酸性水温度高，会导致罐内温

10、度较高、压力较高。由于罐顶没有保温，当工况突变时（如台风、骤雨），由于罐内温度急剧下降，致使罐内产生负压，可能导致罐被抽瘪。（4）罐的安全操作 采取氮气保护，保证罐体微正压，防止空气进入罐体，以保证安全；加强防腐，通过采取内防腐或其他防腐措施，避免脱臭系统内形成FeS。（5）优化措施 目前可采取的优化措施是：a.酸性水罐体和罐顶增加保温；b.罐顶增设胺液吸收装置，贫胺液来自再生系统，富胺液返回再生装置再生。从根本上解决恶臭气体排放问题，需增设酸性水罐顶恶臭气体处理系统。3.酸性水罐恶臭气体的治理3.1常用恶臭治理技术概述目前，臭气治理常用方法有水洗法、吸附法、化学吸收法、氧化法、燃烧法、生物法

11、等，其比较见表12。表1 恶臭气体常用处理方法脱臭方法原理适用恶臭物质特点水洗法将恶臭气体溶解于水易溶于水的臭气，如脂肪酸、胺类工艺简单，效率低吸附法用活性炭、硅胶、白土等吸附恶臭气体所有恶臭气体效率高，处理负荷小，气体需预处理吸收法利用吸收液和恶臭气体发生化学反应或物理溶解酸性、碱性及易溶于水的恶臭气体针对性强，易产生二次污染氧化法利用强氧化剂的氧化作用分解恶臭气体不饱和的有机化合物、硫化氢、硫醇、醛类等效率高，但对设备要求高，操作要求高燃烧法将可燃性恶臭气体高温燃烧分解所有恶臭气体操作简便，效率高，设备复杂，投资大生物法通过微生物细菌分解大部分恶臭气体适应范围广，效果好，但负荷影响较大从表

12、1可知，水洗法工艺简单，但效率低，对难溶于水的恶臭气体效果差；吸附法效率高，但处理负荷小，不适用于污染物浓度高的臭气源；化学吸收法适用于酸性、碱性及易溶于水的恶臭气体，对处理的气体针对性强；氧化法适用于不饱和的有机化合物、硫化氢、硫醇类、醛类等，效率高，但设备要求高，操作要求高；燃烧法操作简便，效率高，但设备复杂，投资大，且在易燃易爆的生产区域存有安全隐患；生物法适用范围广，效率高，效果好，但负荷影响较大，不适应于污染物浓度高且成分复杂的臭气源。根据国内酸性水汽提装置酸性水罐恶臭治理实践，酸性水原料罐顶气体组份复杂1-2，经过多级的吸收、处理，脱除其中的H2S、NH3及硫醇、硫醚、二甲基二硫、

13、COS等恶臭气体，才能取得良好的效果。3.2 采用的恶臭治理技术3.2.1 燃烧法海南炼化酸性水汽提装置酸性水罐采用燃烧法处理罐顶恶臭气体3，流程见图1。当酸性水贮罐内压力比较高时，可以开启抽真空设施，把酸性水贮罐内气体抽至尾气焚烧炉燃烧。考虑到酸性水贮罐内压力较低，抽真空介质为尾气焚烧炉的燃料天然气。通过对酸性水罐顶恶臭气体的燃烧处理，消除了作业现场安全隐患，有利于环保，同时达到彻底根治恶臭的目的。平时操作过程中，需注意酸性水罐压力，保持微正压操作，当压力偏低时可以适当向罐内注入氮气，避免向内破水封后空气进入罐内。图1 酸性水贮罐内气体引至尾气炉处理3.2.2降膜吸收法酸性水罐罐顶恶臭气体通

14、过三级反应工艺来处理，流程见图2。酸性水罐密闭联结，罐顶臭气先引入恶臭处理系统。喷射泵采用水为介质，可以对氨氮化合物进行吸收。接着余气进入降膜吸收塔，通过液膜吸收、溶解以及化学反应，从而除去大部分的恶臭气体。未吸收的恶臭气体再进入旋流吸收塔，与吸收剂逆流接触，在旋流吸收塔中进行化学吸收反应。尾气继续进入触变型催化氧化媒塔，与氧化剂、催化剂、活化剂发生氧化反应，彻底除去恶臭气体。图2 酸性水罐降膜吸收除臭工艺流程图降膜吸收法是由上海交通大学和上海光辉集团合作开发的一项专利技术，采用吸收串联吸附法，气体净化率较高，但设备和流程较复杂，投资较高。该方法的主要工艺特点是：a. 采用喷射器引入恶臭气体；

15、b.先后采用降膜吸收塔和旋流吸收塔进行一、二次吸收，使吸收更完全；c. 采用活性炭吸附恶臭气体；d. 采用专用的吸收液，对硫化氢和有机硫的脱除率较高。国内采用该工艺处理酸性水罐顶臭气的实践较多1，4-6，硫化氢与氨的去除率在95以上，见表2。降膜吸收脱臭技术集常用臭气治理方法之优点，操作简便、效率高、适用范围广、处理负荷大、投资少，是目前国内先进的臭气处理技术。表2 降膜吸收法的除臭效果装置所在炼厂进口，mg·m-3出口，mg·m-3去除率，硫化氢氨硫化氢氨硫化氢氨兰州石化870545.810.020.398.996.3沧州石化30002003.16.3399.595广州石

16、化30010000200030002.2859999天津石化*10000150007000800043.413.499.899.6注：*表示总硫。3.2.3多级吸收脱臭工艺镇海炼化公司采用多级吸收除臭工艺来处理酸性水罐顶尾气7，流程见图3。将5台酸性水罐密闭联结，罐顶尾气收集引入恶臭处理装置。尾气处理装置采用二级旋流吸收工艺。吸收剂选用不仅能去除硫化氢，而且能去除硫醇、硫醚等有机物的高效吸收剂。运行检测结果显示，硫化氢去除率99以上，甲硫醇去除率90，对难以降解的乙硫醇、二甲二硫也有6070的去除效果。图3 酸性水罐多级吸收除臭示意图3.3恶臭处理技术运行实践广州石化1#、沧州石化、石家庄炼化

17、、镇海炼化1#、燕山石化1#、长岭炼化六套装置采用上海光辉集团的降膜吸收脱臭工艺，原料罐顶气体经过两级脱臭剂吸收后，再经过活性炭吸附，最后通过专用烟囱排放。其中沧州停用一级吸收，活性炭吸附剂曾发生自燃，另外其喷射泵频繁启停，原料罐压力难以控制，经常处于负压状态，导致空气进入原料罐，有一定安全隐患；长岭也存在酸性水罐抽负压问题。广州1#、镇海1#效果良好。天津、洛阳、广州2#采用洛阳设计所的两级吸收脱臭工艺，罐顶气体经两级脱臭剂吸收后排放大气，其中天津原料水罐气相线容易堵塞，洛阳、广州2#由于两级脱臭系统压降过大导致罐顶气体容易冲破水封后直接排大气。杭州环保所负责镇海2#的技术改造，原料罐顶气体

18、经过单级的胺液吸收后排大气，效果较好；扬子经内部改造后，原料罐顶气体经过一级脱臭剂吸收，尾气进焚烧炉燃烧，效果良好。山东济炼石化工程有限公司负责对济南、青岛大炼油两套污水汽提原料罐采取多级脱臭改造。济南改造后，原料罐顶气体经过三级吸收后排放酸性气火炬，效果良好。4.结论酸性水罐呼出的气体臭味大，污染严重，随着环保要求的日益提高，该系统需加强治理。惠州炼油酸性水罐采取水封罐加除臭罐的方式进行恶臭气体过滤处理，缺点是破水封气体影响环境与操作人员健康。操作上优化酸性水罐运行的主要应对措施有：加强上下游装置的平稳操作降低进原料罐前的酸性水的恶臭气体含量；加强原料水的脱气、除油、破乳等预处理操作，保证闪蒸效果；降低汽提塔回流返罐酸性水量；脱臭剂定期更换提高吸收效果。对破水封气体进行治理的技改措施主要有：a.酸性水罐体和罐顶增加保温；b.罐顶增设胺液吸收装置；c.根据罐顶气体检测分析结果，增设相应的罐顶恶臭气体处理系统。酸性水罐顶