双塔酸性水气提装置技术改造

赵智辉(中石化西安分公司 710086(陕西 西安）)

一、概述

某厂在炼油加工过程中，产生约25t/h酸性水。酸性水中主要含有硫化物和氨氮等有害成分，其中硫化物达到2000mg/l以上，氨氮达到3000mg/l以上。酸性水气提装置于2007年11月投产，起初采用单塔常压全吹出工艺，由于酸性气重含有较高浓度的氨，影响硫磺装置运行，2011年11月，经过技术改造，改为双塔气提装置。

二、装置工艺技术参数

2.1 、工艺流程

各装置来酸性水经酸性水脱气罐脱除油气后进入原料水罐。除油后经酸性水进料泵分两部分，一部分冷进料进入脱硫塔上部第一段填料上：另一部分与净化水换热后再与脱硫水换热器换热至141℃进入脱硫化氢塔。在塔底重沸器汽提作用下，含H2S的酸性气自塔顶分出，送至硫磺回收装置。脱硫水经换热器冷却至144℃后自压进入脱氨塔。

在脱氨塔塔重沸器的汽提作用下，氨气自塔顶分出，经空冷器冷却至80℃进入回流罐，液相作为回流经回流泵送至脱氨塔顶部；氨气经冷至40℃后进分液罐分液，罐顶富氨气送至含氨气体焚烧炉焚烧。脱氨塔塔底净化水经换热至55℃后一部分送至上游装置回用，剩余部分冷却至40℃后排至含油污水管网。

表1双塔操作工艺指标

表2改造前后脱硫效果（更换填料、调节阀扩径）

表3注碱前后净化水氨氮含量

本装置位于1.0MPa蒸汽管网末端，蒸汽压力在0.55-0.7MPa之间，脱硫塔、脱氨塔的压力、温度达不到设计指标。我们将脱硫塔系统压力由0.6MPa降低为0.35MPa，脱氨塔操作压力由0.3MPa降低至0.1MPa。系统压力降低后，操作温度随之降低。

降温降压操作后，前期存在的调节阀过量不足、脱硫塔顶温度偏高等问题愈加明显，经过一系列的即使改造后，装置运行逐渐平稳，质量趋于稳定。

三、运行问题与改造

3.1 、脱硫塔顶气调节阀阀芯扩径

装置运行一段时间后，脱硫塔顶调节阀过量小，脱硫塔脱硫效果很差，开副线后正常。后将调节阀芯从Φ25*14扩为Φ25*19，更换后最大流量（0.6MPa下）由6.3M3增加为14.4M3。

脱硫塔顶调节阀扩径投用后，实际开度保持20-40%左右，解决了原来阀芯过小导致调节阀全开仍不能保证脱硫效果的问题。从表2可以看出，调节阀未扩径前，不开副线，脱硫效果不好。从酸性气组分分析，原因有：1）塔顶出气只考虑硫化氢和氨，但目前酸性气中CO2平均含量为36%，这部分不凝气需要从塔顶排出。2）降低操作压力后，调节阀流通量减少。

3.2 、脱硫塔顶填料段注水位置及上段填料更换

脱硫塔顶填料段由2段Φ38鲍尔环组成，下段填料冷却水为酸性水冷进料，上段填料为净化水，由于下游净化水用量不是很稳定，净化水压力波动时，塔顶净化水注水量相应波动。后取消掉下段填料注水，将上段注水改为酸性水冷进料。

参照表2对比数据，当塔顶冷进料达到4-5t时，塔顶温度才能达到40℃，而此时，过多的冷进料不但吸收氨，部分硫化氢也被吸收，脱硫效果降低。将上段填料由Φ38鲍尔环更换为Φ25鲍尔环后，增加比表面积后，冷进料控制2-3t时，塔顶温度达到了控制指标，并且脱硫水达到了预期效果。

3.3 、塔底重沸器凝结水回水改造

脱硫塔重沸器温度达到145℃以上，两台重沸器共用凝结水罐时，温度压力通过气相平衡线至凝结水罐，凝结水罐压力达到0.4MPa左右，背压过高蒸汽流量不稳定。改造后可将脱硫塔气相线切出，单独设置疏水阀，脱氨塔重沸器温度略低，可降低重沸器的背压，保证蒸气流量稳定。

四、脱氨塔注碱

4.1 、原理

一般汽提工艺只将游离态形式或以NH4HS、NH4HCO3等化合态形式存在的氨、汽提出来。但酸性水中含有盐类，形成NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4S2O3等盐类，在加热条件下无法水解。为脱除该盐类，采取注碱的方式，在OH-作用下，铵盐生成游离的氨，分离出来。

当向汽提塔加碱时，OH-浓度增加，平衡向右移动；随着NH3不断被汽提除去，使平衡向右移动，达到除去铵盐类氨的目的。

4.2 、注碱位置及注碱量的确定

稳定操作参数后，净化水氨氮稳定到了50-80mg/l。我们分析了净化水中铵盐类氨含量，在20-60mg/l之间。

注碱位置一要考虑到硫化物含量，否则NaOH会同H2S生成盐类，被消耗掉，所以，注碱位置离靠近塔底较好，二要考虑到停留时间，停留时间达到30min以上会起到较好的效果，综合考虑后我们选择脱氨塔中部16层塔盘。

注碱量按铵盐类氨氮含量的所检测的最大值计算。NH4Cl、(NH4)2SO4、NaOH分子量分别为32、70、20，按照注碱反应原理（取 NH4Cl消耗大），32mg铵盐铵消耗 20mgNaOH，60mg/l铵盐铵消耗37.5mg/l NaOH。

计算理论最大注碱量（处理量25t时）0.95kg/h。实际生产中，铵盐类铵含量是变化的，注碱量根据净化水氨氮和PH值调整，由少逐渐加大，以氨氮含量小于50mg/l，净化水PH值8-8.5为宜，注碱后，净化水质量得到了明显改善。（表3）

五、小结

双塔酸性水气提装置在蒸汽管网压力较低时，装置运行参数必须适当调整。经过一定的技术改造后，装置达到了稳定运行。证明了再一定条件下降低脱硫塔、脱氨塔的操作压力、温度的调节方式是可行的，并且操作压力降低后，酸性气系统压力降低，有利于安全生产。酸性水中的铵盐类铵，必须靠注碱的方式才能有效去除。

[1]夏秀芳 王有义等 含硫污水双塔气提技术.石油化工环境保护.1996,第二期.

[2]徐志忠 含硫污水双塔气提改造.胜炼科技,1992.第三期.

[3]王媛 张春亮等 第二含硫双塔污水气提技术改造综述.胜炼科技1995第一期.

[4]李永 刘忠生 炼厂酸性水气提的上下游技术.当代化工2006第六期.