酸性水汽提装置长周期运行的问题及措施

王雪梅，林金安

（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 儋州 578001）

酸性水汽提装置是炼油企业必不可少的环保装置。在原油加工过程中，各炼油装置都要排放大量的酸性水，这些酸性水中除含有H2S、NH3污染物外，还含有酚类、氰类等其他杂质[1]，必须经过酸性水汽提装置进行预处理，将其中的H2S、NH3汽提出来送至硫回收装置进一步回收。经过汽提后，酸性水转变为净化水，回用至上游炼油装置，多余部分送至污水处理厂进一步处理后达标排放。酸性水汽提装置作为炼油企业酸性水预处理的重要装置，保证装置的长周期平稳运行显得尤为重要。笔者根据某企业A系列酸性水汽提装置的生产运行情况，对装置运行过程中出现的异常工况及处理措施进行了总结，供同类装置生产运行参考。

1 装置概况

某炼化企业酸性水汽提装置A系列采用单塔低压汽提工艺，主要处理来自常减压蒸馏装置、重油催化裂化装置等非加氢装置酸性水。汽提装置A系列内设2个5 000 m3酸性水储罐，配套有水封罐、脱臭罐及罐顶气回收系统，采用静态隔油法对酸性水进行除油。2017年装置大修扩能改造后，A系列酸性水处理能力提高至150 t/h，其酸性水处理流程见图1。

图1 酸性水处理流程

自上游装置来的酸性水进入脱气罐脱除油气，再经脱硫溶剂洗涤后，送至火炬气柜回收。罐底酸性水自压进入酸性水储罐隔去水中的油，罐顶设安全水封罐。隔油后的酸性水由酸性水泵送至酸性水/净化水换热器换热后进入汽提塔第45层塔板上方。酸性水在汽提塔中自上而下流动，在汽提塔底重沸器提供热源产生的汽提作用下，含H2S、NH3等成分的酸性气自塔顶分离出去，送至硫回收装置回收硫。汽提塔顶回流由塔顶循环泵自塔顶填料段下抽出，在汽提塔顶循环空气冷却器的变频调速电机控制下，稳定汽提塔顶温度。

汽提塔底净化水由净化水泵抽出，经换热器、空气冷却器、冷却器冷却至50 ℃以下送出装置，大部分返回上游装置回用，小部分送往污水处理厂。

2 运行出现的问题及原因分析

2.1 灵敏层塔盘温度异常

2020年3月，汽提塔运行开始出现异常，主要现象为汽提塔进料量超过100 t/h时，汽提塔第8层塔盘温度异常上升，第25层及以上塔盘温度异常下降，第25层塔盘从正常操作的125 ℃降至115 ℃以下，塔顶和塔底压差从45 kPa升至65 kPa。分析其原因为汽提塔下部塔盘结垢严重，导致塔盘开孔率大幅下降，影响灵敏层塔盘的操作温度。

2.2 净化水出装置温度升高

2021年8月，汽提塔热进料温度由开工初期的92.71 ℃下降至61.61 ℃，下降了31.10 ℃；净化水出装置的温度由开工初期的38.23 ℃上升至49.95 ℃，上升了11.72 ℃，接近工艺控制范围（不大于50 ℃）的上限。分析其原因为酸性水/净化水换热器结垢严重，换热效果变差。

2.3 凝结水收集罐液位波动

汽提塔重沸器设计采用热虹吸式重沸器。2021年9月，操作人员发现汽提塔底重沸器温度控制阀阀位出现波动，重沸器凝结水收集罐液位同时出现波动，汽提塔第25层灵敏层塔盘温度不能稳定控制。经分析，汽提塔重沸器的壳程结垢，造成加热效果下降，1.0 MPa蒸汽未完全冷凝就进入凝结水收集罐，造成凝结水收集罐液位出现波动。

3 处理措施

3.1 汽提塔停工检修

汽提塔开人孔9个，塔内壁及各接管口、抽出口、顶循返回分布器、升气管、集液箱、降液板均正常，未发现明显腐蚀痕迹。将第45层塔盘通道板全部拆除检查，塔盘无吹翻、变形等异常情况。汽提塔顶部第44和45层塔盘处于冷进料口下方，表面干净，未见堵塞现象。汽提塔热进料下方，即第40～43层塔盘堵塞严重，塔盘表面附着一层厚厚的灰白色沙状物，固阀开孔已被完全堵塞，其中第41和42层塔盘堵塞最为严重（见图2～3）。汽提塔内11～39层塔盘表面干净，无积垢现象，塔盘未见堵塞。汽提塔底部1～10层塔盘表面可见一层薄薄的黄泥色硬垢状物（见图4），但未堵塞塔盘固阀开孔。

图2 汽提塔第41层塔盘情况

图3 汽提塔第42层塔盘情况

图4 汽提底部第10层塔盘情况

汽提塔第40～43层塔盘的结垢为灰白色沙状物，不易溶于水，对结垢物取样化验分析，其中灰分(w)为60%，w(C)为11.7%，w(S)为1.3%，w(H2O)为27.0%。该结垢物位于进料口附近的塔盘，其他塔盘则未发现，据此判断，第40～43层塔盘的结垢物应由原料携带进入汽提塔，在塔盘上长期沉积从而造成塔盘堵塞。采用高压水对上述结垢物进行清洗，效果明显。

3.2 酸性水/净化水换热器切除检修

汽提装置切除酸性水/净化水换热器进行清洗。拆开换热器大浮头，发现壳体结垢严重，抽芯比较困难，后将壳体外部的保温层拆除，使用外力使壳体外部松动，才完成抽芯作业。对酸性水/净化水换热器的现场管束附着物进行测量，平均厚度约20 mm（见图5）。

图5 酸性水/净化水换热器管束结垢情况

对换热器管束的附着物进行成分分析，与第40～43层塔盘结垢物成分相似，同样采取高压水冲洗的方法对换热器管束进行清理。

3.3 汽提塔重沸器操作调整

控制汽提塔底重沸器1.0 MPa蒸汽的流量，由原来的14 t/h降至6 t/h左右，由汽提塔底注入明汽，保证第25层塔盘温度在工艺卡片控制指标范围之内，确保净化水质量合格。

3.4 加大酸性水储罐除油频次

从上游装置来的酸性水进入脱气罐脱除油气，同时将脱气罐的液位抬高至除油口以上静置。除油操作由每月定期进行除油改为每周进行除油，使浮油在脱气罐内脱除。另外稳定酸性水储罐的液位，使液位与罐壁除油口持平并控制稳定，使静态隔油起到除油效果。

4 实施效果

通过对汽提塔的塔盘、酸性水/净化水换热器的管束进行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，汽提装置运行稳定。检修前后汽提塔的操作参数对比见表1。

表1 汽提塔检修前后操作参数对比表

汽提塔检修前，当汽提冷/热进料量提至100 t/h后，汽提塔底压力上升至0.17 MPa，塔顶压力为0.13 MPa，全塔最大压降为0.04 MPa，塔底液位波动较大，且第8层塔盘压力波动较频繁。检修后，汽提热进料量达到140 t/h时，汽提塔底压力为0.16 MPa，塔顶压力为0.14 MPa，全塔压降为0.02 MPa，全塔操作稳定。酸性水进塔温度由61.61 ℃提高至91.33 ℃，在停运3台空冷风机的工况下，装置出口的净化水温度可控制在42 ℃以下。

5 改进措施

酸性水中含有金属杂质、焦粉和油脂等物质，在酸性水储罐及后续处理流程中，油脂碳氢类化合物在金属离子的催化下能与酸性物质反应生成胶状物，这些胶状物会吸附、粘连水中的碳粉、催化剂粉末、金属离子及其他粒子而引起结垢[2]，造成汽提塔塔盘及换热器堵塞，影响装置长周期平稳运行。在日常生产运行过程中，要加强源头控制，避免上游装置酸性水带油进入酸性水储罐。为此，笔者提出以下建议：

1）酸性水进汽提塔前增设石英砂过滤系统，将酸性水中的杂质拦截在换热器及汽提塔外，延长装置运行周期[3]。

2）采用高效抗堵塔盘。2018年汽提装置为提高酸性水处理量，在塔内径不变的情况下，将汽提塔塔盘由浮阀塔盘改造为高效固阀塔盘，酸性水处理能力由110 t/h提升至150 t/h。装置运行初期，运行工况稳定，经多次标定都能满足设计要求，但2020年3月汽提塔下部塔盘出现结垢，导致装置停工检修，未能满足“四年一修”的长周期运行要求。某石化公司酸性水汽提塔采用一种新型高效抗堵型喷射态塔盘技术（SDMP），投入运行至今已超4年，运行稳定，蒸汽单耗并无增加趋势，显示出良好的抗堵塞性能[4]，值得借鉴使用。

6 结语

酸性水汽提装置在运行过程中出现汽提塔下部塔盘、酸性水/净化水换热器及重沸器严重结垢，导致汽提塔塔盘温度、热进料温度和净化水出口温度异常波动、凝结水收集罐液位波动，通过对结垢物的成分及位置进行分析认为，上述结垢物主要是由于酸性水中携带的油脂等物质在塔盘及换热器上长期沉积、聚集造成的。通过对汽提塔的塔盘、换热器的管束进行清理，降低重沸器的蒸汽流量并由汽提塔底注入明汽，加大酸性水储罐的除油频次，实现了酸性水汽提装置的长周期稳定运行。同时，笔者建议在日常生产运行过程中加强源头控制，通过增加砂滤系统或采用高效抗堵塔盘等措施，以减少酸性水的杂质进入酸性水汽提装置，保证汽提装置长周期稳定运行。