炼油装置酸性水系统运行分析及优化

李锦程 陈道明

(中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部，上海200540)

炼油装置酸性水系统运行分析及优化

李锦程 陈道明

(中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部，上海200540)

某炼化企业共有4套酸性水汽提装置，总的设计负荷能够处理上游各生产装置产生的酸性水。但是随着企业生产装置数量增加和规模扩大，酸性水系统流程越来越复杂化，同时伴随着加工原油劣质化，加氢装置含氨酸性水量增加，以及酸性水汽提装置自身运行不稳定等因素，酸性水系统平衡出现了困难。通过酸性水系统流程改造、生产装置酸性水去向合理调整等措施，趋利避害，不断优化酸性水系统平衡，为生产装置稳定运行提供保障。

酸性水系统 装置负荷 优化 平衡 措施

酸性水系统是炼油装置不可或缺的环保系统，系统运行的好坏直接影响上游装置的处理负荷，影响炼化企业经济效益，同时对周围的环境也产生巨大影响。某炼化企业自2012年11月炼油装置改造后开车，已有4套酸性水汽提装置投入运行，虽然设计处理量的总和能够满足各生产装置所产生的酸性水，但是随着生产装置数量增加和规模扩大，酸性水系统流程复杂化，加氢装置含氨酸性水量增加，以及酸性水装置自身运行不稳定等因素，造成酸性水系统运行存在一些问题，因此需对酸性水系统进行进一步优化。

1 酸性水系统概况

1.1 工艺简介

该炼化企业4套酸性水汽提装置全部在炼油部，分别为1#酸性水汽提装置，设计处理能力为40 t/h；2#酸性水汽提装置，设计能力为60 t/h；3#酸性水汽提装置，设计能力为130 t/h；4#酸性水汽提装置，设计能力为130 t/h。各套酸性水汽提装置分别配置了两个储存酸性水的原料罐。

1#、3#、4#酸性水汽提装置采用单塔加压侧线抽氨的工艺，塔顶酸性气送硫磺装置回收，塔底净化水可送需要的装置回用，同时侧线抽出的富氨气经分凝、精制压缩后得到副产品液氨；2#酸性水汽提装置无侧线抽氨，氨气与硫化氢气体经塔顶共同送2#硫磺处理。

1.2 原料水来源和各装置处理能力

原设计中1#酸性水汽提装置处理2#炼油及部分1#炼油2#常减压装置产出的酸性水；2#酸性水汽提装置处理3#炼油、部分1#炼油、4#炼油1#焦化和2#硫磺酸性水；3#酸性水汽提装置处理4#炼油2#焦化和3#硫磺、1#炼油3#常减压和3#柴油加氢酸性水；4#酸性水汽提装置处理6#炼油渣油加氢和4#硫磺、芳烃部高压加氢裂化等装置产出的酸性水。现由于2#炼油1#催化停役、储运部原火炬气柜水封水由排含油污水改排至酸性水系统，另受4#炼油1#焦化装置阶段性停车等因素影响，事实上目前各酸性水汽提装置原料水来源与原设计相比有了很大变化。1#酸性水汽提装置除处理2#炼油酸性水外，主要处理3#炼油中压加氢装置氨氮含量高的酸性水，以及储运气柜水封水；2#酸性水汽提装置主要处理1#炼油两套常减压装置酸性水、2#硫磺、1#焦化及2#柴油加氢酸性水；3#酸性水汽提装置除处理本联合装置酸性水外，还处理部分1#炼油、5#炼油催化、S Zorb催化汽油脱硫装置酸性水；4#酸性水汽提装置为新建装置，主要处理渣油加氢、芳烃部高压加氢裂化等加氢装置产出的酸性水，原料水来源符合设计要求。

4套酸性水气提装置处理能力见表1。

从表1可以看出：4套酸性水装置总的处理能力和装置设计能力接近平衡，但是总的最大处理能力只有55 t/h余量，如果2#、3#、4#酸性水装置中任何一套酸性水装置出现问题，酸性水将无法平衡，显然整个酸性水系统抗风险能力不强。

表1 4套酸性水汽提装置处理能力 t/h

2 酸性水系统运行中存在的问题

2.1 加氢与非加氢酸性水不分

该炼化企业炼油部各生产装置产生的酸性水分为加氢装置酸性水和非加氢装置酸性水，因酸性水系统流程设置的限制，加氢装置酸性水和非加氢装置酸性水无法彻底分开，目前炼油部各套酸性水汽提装置同时处理加氢装置和非加氢装置酸性水。2#酸性水汽提装置无侧线抽氨工艺，流程设置主要处理本装置、中压加氢和2#柴油加氢酸性水。原油加工劣质化后酸性水氨氮含量提高，导致2#酸性水汽提装置含氨酸性气排放量增加，影响装置的高负荷运行，因此2#酸性水汽提装置长期处于30 t/h左右低负荷运行状态。如按设计60～80 t/h负荷运行，造成大量含氨酸性气放火炬，从环保角度讲，这是不允许的，所以装置负荷只能放空。3#酸性水汽提装置工艺设计上有侧线抽氨系统，但主要处理非加氢装置酸性水，氨精制能力放空，为平衡酸性水，装置被迫长期处于145 t/h高负荷运行状态，不利于装置的安稳运行。

2.2 酸性水汽提装置产生的净化水利用率不高

目前该炼化企业炼油部4套酸性水汽提装置总酸性水处理量约355 t/h，各酸性水汽提装置产生的净化水总量约350 t/h，其中190～200 t/h的净化水供常减压注水、2#催化烟脱及水洗用水，多余净化水排含油污水，造成浪费，净化水利用率仅为56.5%，没有达到《清洁生产标准》中净化水利用率达到60%的要求。净化水利用率不达标，主要问题是该炼化企业酸性水管网设计不合理，没有达到中国石化集团公司关于“加氢装置酸性水应由指定的酸性水汽提装置加工处理后仍然专用于加氢装置注水”的要求。加氢酸性水与非加氢酸性水没有分开，导致净化水无法至加氢装置回用，加氢装置注水仍用的是纯水。如果酸性水汽提装置产生的净化水部分作加氢装置注水，可减少加氢装置纯水消耗量，从而降低装置生产成本。

2.3 酸性水汽提装置处理能力不足

目前炼油部4套酸性水汽提装置处理上游装置产生的酸性水总量与4套酸性水汽提装置设计360 t/h总的处理能力基本持平，仅有55 t/h余量。随着环保要求提高，罐区原料罐和污油罐切水、常减压污油罐切水等以前排含油污水现全部进酸性水系统，储运部气柜水封水也由排含油污水系统改进酸性水系统，生产装置高负荷运行酸性水排放量增加，导致酸性水汽提装置处理余量严重不足。一旦酸性水汽提装置发生故障，整个酸性水系统平衡更加困难，上游生产装置只能被迫降负荷、甚至停车。炼油部各套酸性水汽提装置配备两只原料水罐，主要维持正常酸性水系统平衡原料水储存，4套酸性水汽提装置原料水罐A罐建立正常液位(撇油高度)，B罐控制40%低液位，也只有3 850 t的酸性水储存能力。如果设计处理能力为130 t/h的3#或者4#酸性水汽提装置发生故障，留给装置应急处置的时间只有28 h。

2.4 检修废水缓冲余地不足

炼油部生产装置停车检修阶段将产生大量废水，部分污水硫化氢含量较高，为了防止这部分污水外排含油污水系统对环境造成冲击，只能进酸性水系统，但是受酸性水汽提装置处理能力的限制，多余酸性水必须暂时存放酸性水罐，等酸性水系统恢复正常生产后再逐步处理。

2.5 储运部气柜水封水对酸性水汽提装置的影响

储运部火炬区送炼油部水封水均来自工业水，因工业水中含一定浓度的氯、钙和镁离子，容易引起装置设备腐蚀和结垢。按设计规定，由工业水产生的酸性水不能进酸性水汽提装置。由于该部分水封水并入酸性水系统，2013年造成了1#酸性水装置汽提装置汽提塔的塔盘表面结垢严重、降液槽内有垢物堆积，装置不得不提前安排停车消缺。

储运部对火炬区水封水进行改造，由炼油部提供净化水作水封水，这样既可以减少储运部工业水消耗，同时也可以减少对酸性水汽提装置的影响。在项目落实前，为了避免储运气柜水封水影响酸性水处理能力大的3#酸性水汽提装置，炼油部将1#酸性水汽提装置和3#酸性水汽提装置原料水系统进行了隔离，2014年该项目实施。

3 酸性水运行优化

3.1 优化方向

3.1.1 加氢装置酸性水与非加氢装置酸性水分开处理

炼油部2#酸性水汽提装置无侧线抽氨工艺，其他3套酸性水汽提装置有侧线抽氨工艺，但由于酸性水流程设置上限制，3#炼油两套加氢装置酸性水原设计进2#酸性水汽提装置，目前无法将3#炼油两套加氢装置、1#炼油3#加氢装置氨氮含量高酸性水全部改出2#酸性水汽提装置。炼油部设法把这3套加氢装置酸性水停送2#酸性水汽提装置，改送有侧线工艺的1#、3#酸性水汽提装置处理，常减压氨氮含量低酸性水送2#酸性水汽提装置处理，保证1#、2#和3#酸性水汽提装置负荷比较合理的条件下，使1#、3#酸性水汽提装置氨精制能力不放空。酸性水中的氨能最大量抽出，既能使效益最大化，也可消除因含氨酸性水进2#酸性水汽提装置处理带来的装置处理负荷低，且易造成部分含氨酸气排放火炬造成对环境污染瓶颈。

3.1.2 各套酸性水汽提装置间负荷能方便转移

按目前酸性水系统流程设置，1#、2#、3#酸性水汽提装置间负荷能方便转移，5#炼油催化、S Zorb催化汽油脱硫装置至3#酸性水汽提装置有DN150 mm酸性水管线。5#炼油酸性水即可送3#酸性水汽提装置，也可送4#酸性水汽提装置，但4#酸性水汽提装置与其他3套酸性水汽提装置无负荷转移外管流程，4#酸性水汽提装置处理的6#炼油与该炼化企业芳烃部115 t/h酸性水不能向其他3套酸性水汽提装置转移。

3.2 优化措施

3.2.1 中压加氢酸性水改送1#酸性水汽提装置优化改造

原设计3#炼油中压加氢酸性水进2#酸性水汽提装置，但2#酸性水汽提装置无侧线抽氨工艺，中压加氢酸性水氨氮含量高，2#酸性水汽提装置负荷受制约，装置长期处于50%低负荷运行状态，为平衡酸性水，3#酸性水汽提装置长期超负荷运行。为此，2013年初炼油部通过对酸性水外管流程的优化整改，中压加氢酸性水停送2#酸性水汽提装置，改送1#酸性水汽提装置。具体措施包括：因中压加氢没有进1#酸性水汽提装置流程，炼油部提出了外管借储运送3#炼油停用燃料油管线。在4#炼油3#界区中压加氢外送酸性水管线与借用燃料油就近跨通，外管燃料油管线直接与进1#酸性水汽提装置酸性水管线跨通，流程整改实现了中压加氢酸性水送1#酸性水汽提装置功能，改出中压加氢酸性水后2#酸性水汽提装置能按设计负荷运行。由于燃料油管线送酸性水不符合安全要求，燃料油管线不能长期借用，2013年底又实施了中压加氢外送酸性水管线、2#酸性水汽提装置与1#酸性水汽提装置间连通线加跨线作业，实现了中压加氢酸性水通过酸性水外管送1#酸性水汽提装置功能，借用的燃料油管线退出，安全隐患消除。

3.2.2 3#柴油加氢酸性水外送流程优化改造

(1)3#柴油加氢酸性水送1#酸性水汽提装置

1#炼油3#柴油加氢酸性水氨氮含量较高，流程设置上将3#常减压酸性水并入2#、3#酸性水汽提装置，但实际3#柴油加氢酸性水只能送2#酸性水汽提装置。2013年初炼油部实施了在3#柴油加氢装置不停车情况下将酸性水改送1#酸性水汽提装置的流程整改。具体措施包括：增加3#柴油加氢外送酸性水管线界区阀外挡与送1#酸性水汽提装置原料酸性水外管跨线，3#柴油加氢装置酸性水具备了进1#酸性水汽提装置功能。

(2)3#柴油加氢酸性水送3#酸性水汽提装置

1#酸性水汽提装置设计负荷40 t/h，受装置氨精制能力限制，1#酸性水汽提装置不能全部处理中压加氢和3#柴油加氢氨氮含量高的酸性水。2014年1#炼油3#柴油加氢装置大修，酸性水停送，期间炼油部实施了3#柴油加氢酸性水单送3#酸性水汽提装置的流程改造。具体措施包括：在3#常减压北界区东西管廊将3#柴油加氢外送酸性水流程与3#常减压外送酸性水流程分开，利用原来酸性水外管流程，通过流程优化改造，使3#柴油加氢装置酸性水具备单独送3#酸性水汽提装置功能，1#炼油两套常减压装置酸性水具备可合并送2#酸性水汽提装置功能。通过两次流程改造，3#柴油加氢酸性水具备可分别送1#或3#酸性水汽提装置功能。因1#与3#两套酸性水汽提装置外管流程相通，通过流程切换，这两套有侧线抽氨工艺的酸性水汽提装置负荷可转移。3#柴油加氢酸性水停送2#酸性水汽提装置后，两套常减压约60 t/h酸性水全部送2#酸性水汽提装置。2#酸性水汽提装置主要处理常减压氨氮含量低的酸性水后，装置处理能力得到提升。

3.2.3 4#酸性水汽提装置原料酸性水送2#、3#酸性水汽提装置

炼油部2#、3#酸性水汽提装置外管酸性水流程连通，负荷可方便转移，但4#与2#、3#酸性水汽提装置外管酸性水流程不连通，装置间负荷不能转移，如4#与2#、3#酸性水汽提装置具备负荷转移功能，酸性水外管需新增管线，投资费用大。为实现在4#酸性水汽提装置停车期间酸性水负荷向2#、3#酸性水汽提装置转移功能，炼油部提出酸性水系统外管借4#酸性水汽提装置送3#炼油，DN150 mm净化水管线作临时酸性水管线流程改造。具体措施包括：在4#酸性水汽提装置原料酸性水泵出口与外送净化水管线加跨线；在4#炼油3#界区该净化水管线与进2#酸性水汽提装置原料水管线加跨线。流程改造后4#酸性水汽提装置具备了紧急情况下负荷向2#、3#酸性水汽提装置转移的功能。

3.2.4 3#炼油酸性水外送增加脱气罐改造

由于中压加氢酸性水送1#酸性水汽提装置管线距离长，目前送1#酸性水汽提装置背压为1.1 MPa，超过了原来送2#酸性水汽提装置背压0.5 MPa的设计值。这部分酸性水夹带溶解氢，中压加氢酸性水没经过脱气直接外送，影响1#酸性水汽提装置操作。建议3#炼油增加酸性水脱气罐，中压加氢、2#柴油加氢酸性水先进酸性水脱气罐脱气，再用泵外送，外送管线走目前中压加氢送1#酸性水汽提装置流程。3#炼油两套加氢装置酸性水具备全部改送1#、3#酸性水汽提装置功能，2#酸性水汽提装置全部处理非加氢装置酸性水，装置能满负荷运行。此方案已报技改项目审批通过，借3#炼油中压加氢、2#柴油加氢停车机会，安排涉及酸性水外送改造内容。

3.2.5 应急状态下酸性水送罐区流程改造

1#、2#酸性水汽提装置设计负荷相对低，如果单套装置停车，生产装置可通过工艺操作调整，减少注水量降低酸性水的外送量，酸性水系统平衡能维持。但3#、4#任何一套酸性水汽提装置停车，即使生产装置最大限度减少酸性水产出量，酸性水系统平衡也只能维持3～5 d。而3#或4#酸性水汽提装置停车的同时，一旦其他任何一套酸性水汽提装置发生停车，则100 t/h以上的酸性水将无出路，酸性水系统平衡维持不了1 d。为减少酸性水产出量，上游装置只能降负荷，部分装置被迫停车。

为平衡酸性水汽提装置事故状态下炼油部酸性水系统，炼油部提出将部分酸性水送罐区储存，由生产部协调，罐区备用几只浮顶罐，在酸性水系统平衡困难情况下暂时储存酸性水，待恢复稳定后再返回炼油部酸性水汽提装置处理。具体措施为：增加4#酸性水汽提装置原料水泵出口酸性水管线与外送净化水管线跨线，并加切断阀；在2#催化装置界区进装置净化水管线与开工柴油管线加跨线，并加切断阀。通过流程改造，炼油部如遇酸性水平衡困难，可先将多余酸性水送4#酸性水汽提装置原料罐，4#酸性水汽提装置增开原料泵，将不能平衡的酸性水通过装置净化水外送管线，在2#催化界区套开工柴油线送至1#罐区备用浮顶罐暂时储存。

3.2.6 酸性水流程改造及提高净化水利用率

为提高炼油部4套酸性水汽提装置净化水的回用率，酸性水系统流程还需要进行优化改造，选定6#炼油4#酸性水汽提装置(130 t/h)专门处理加氢装置氨氮含量高的酸性水，产生的这部分净化水总量为130 t/h，其中50 t/h作为6#炼油渣油加氢、3#炼油中压加氢和2#柴油加氢注水，其余80 t/h净化水仍作5#炼油2#催化注水。建议酸性水系统增加一路3#炼油送4#酸性水汽提装置的DN150 mm酸性水管线，此酸性水管线在大堤路位置接新管线，就近与进3酸性水汽提装置的酸性水管线连通。增加此酸性水管线，不仅能方便炼油部新区和老区酸性水系统的负荷转移，还可提高净化水利用率。净化水利用率可从目前的56.5%提高至72%，可减少纯水60 t/h，按纯水5元/t、净化水进含油污水系统排污费10元/t计算，每年可减少损失777万元。

4 结论及建议

(1)酸性水系统优化平衡，优化酸性水管网流程，含氨加氢酸性水和低氨酸性水尽可能分开处理，即将加氢装置酸性水进1#、3#酸性水汽提装置，增加液氨产出量，常减压和焦化装置低氨酸性水去2#酸性水汽提装置，提高2#酸性水汽提装置负荷。

(2)加强酸性水装置运行管理，保证酸性水装置稳定运行。

(3)增加酸性水罐，提高酸性水储存能力，提高应急处理时间。

(4)储运部气柜水封水由净化水替代工业水，即提高净化水利用率又防止工业水进入酸性水汽塔引起塔板结垢。

(5)制定和完善酸性水汽提装置紧急停车时酸性水系统平衡应急预案，使炼化企业酸性水系统处于受控状态，为企业主体装置平稳运行提供保障。

Operation Analysis and Optimization of Acid Water System
in Oil Refining Plant

Li Jincheng,Chen Daoming

(PetroleumRefiningDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

There are 4 sets of acid water stripping plants in a petroleum refining enterprise,with the total designing load adequate for treatment of acidic water produced by the upstream production plants.However,with the increase in the number and scale of production plants,the process of acidic water system is becoming more and more complicated.In addition,as the result of deterioration of processed crude oil,the ammonia acidic water in the hydrogenation unit increases.The above factors and the instability of acidic water stripping device make it is difficult to maintain balance of acidic water system.Through transformation of acidic water system,rational adjustment of acidic water from production plants and other measures to avoid shortening,the balance of acidic water system has been constantly optimized,so as to provide guarantee for stable operation of the operation plants.

acidic water system,plant load,optimization,balance,measure

2017-04-07。

李锦程，男，1983年出生，2006年毕业于江苏工业学院(现改名常州大学)，工程师，工艺管理副主任师，从事炼油生产与工艺管理。

1674-1099 (2017)03-0025-05

TE685

A