炼油厂污水汽提装置结垢原因分析与对策

王大龙 黄强中 祝新华

摘要：污水汽提装置是炼油厂的环保装置，是环保工作不可缺少的一项工艺处理过程。因企业生产原油劣质化、上游物料性质波动幅度大，导致生产过程中硫化物、氨氮等杂质增多，环保工作压力日趋紧张，故须优化出最佳操作条件，提炼污水汽提装置节能有效方法，对污水汽提装置运行过程中首次发现由于汽提塔重沸器最大蒸汽量逐渐下降而导致汽提塔最大处理量逐渐下降的现象，进行了原因分析，并制定了降低装置结垢的措施手段，以指导装置后期的长周期稳定运行。

关键词：污水汽提;装置;结垢

炼油厂的常减压蒸馏、催化裂化和延迟焦化装置会产生高浓度含硫、氮和其他有机物的污水。汽提是工业上处理高含硫废水常用的方法之一，污水汽提系统是脱硫装置的主要部分，包括污水汽提塔、塔底重沸器冷换设备及泵、管线等。污水汽提装置是炼油厂非常重要的环保处理装置，其主要作用是将炼油过程中产生的酸性水进行净化处理，脱除水中溶解的硫化氢和氨氮。根据原料污水中所含有的氨氮含量，采用不同的污水净化工艺。

一、污水汽提塔重沸器结垢机理

污水汽提装置二单元在运行后，重沸器管程凝结水进出口温差、压差开始出现减小，导致重沸器汽提蒸汽量降低无法提升，处理量由最大155t/h逐步降到100t/h以下，净化水的氨氮质量浓度时常超过50mg/L的质量指标。重沸器管程凝结水进、出口温差、压差。检修期间对重沸器进行抽芯高压水洗后，管束间和管束外壁污垢均清理干净，重沸器换热效果对比可以看出，检修后换热效果明显得到改善。

1、环烷酸盐的影响。环烷酸盐主要为环烷酸钙盐、环烷酸腐蚀物铁盐和环烷酸铵。该炼油厂原料水中的钙主要来源于原油，分为无机钙和有机钙两大类。无机钙以氯化钙、碳酸钙、硫酸钙等形式存在;有机钙主要以环烷酸钙、脂肪酸钙、酚钙等形式存在。有机钙盐易溶于油而难溶于水，一般不能通过常规的电脱盐除去。据文献[1]报道，高浓度的环烷酸钙会导致设备迅速结垢，使乳化趋于稳定。在原油加工过程中，这些钙盐部分随酸性水到污水汽提装置。在汽提塔内部分水汽化后，钙盐就会在塔盘析出形成沉淀，这就是污水汽提塔盘、换热器高温部位结垢严重的主要原因，而且主要形成于汽提塔塔底至侧抽口的高温段塔盘处。

2、易溶于水的有机物及焦粉的影响。污水中除含有氨、硫、油及酚、酮、醇等易溶解于水的有机物外，还含有从焦化装置、催化装置过来的大量细小焦粉和催化剂粉末。本应该在酸性水原料罐中沉降的无机粒子则与有机物稳定地乳化、分散在污水中进入汽提塔。在污水汽提塔、塔底重沸器等设备中，由于温度升高，使污水中能降低表面张力的物质，如酚、酮、醇等不断挥发，从而使污水的表面张力不断增大，其分散性、乳化性不断下降，导致污水中碳氢化合物中的一些单体在高温下聚合反应形成聚合物，起到黏连粉尘、无机粒子成垢的作用，并在低速区域堵塞沉降，导致结垢加深。

3、设备腐蚀对结垢的影响

从表可以看出，塔盘的垢样主要以铁和硫的无机成分为主，约占垢样总组分的80%，其他金属元素浓度很低。而垢样中的铁主要来源为腐蚀产物，系统腐蚀是结垢的原因之一。装置每月对三级分凝的凝液进行铁离子取样检测，以辅助监控系统腐蚀情况，V-205凝液中ρ（铁离子）约为2mg/L，系统腐蚀速率相对较稳定;系统的ρ（铁离子）明显下降，腐蚀速率较前期低。

二、装置结垢的解决措施

1、降低系统含硫污水带油量。炼油厂系统来含硫污水无法实现分储分炼且逐渐加大了劣质原油的炼制，导致系统来含硫污水来源复杂，并经常出现带油情况。车间取样对系统来含硫污水进行目视化检查，一旦发现带油情况，及时联系调度室和技术科对上游装置进行管控，降低原料水带油量。其次，加强原料污水罐的沉降时间，每两个月对原料罐进行撇油，每年在条件允许的情况下对原料污水罐进行清罐检修。

2、加强对系统含硫污水的过滤。系统来含硫污水进装置前先经过滤器过滤掉含硫污水中30μm以上的焦粉及杂质，并规定当过滤器压差大于0.15MPa或连续运行时必须对过滤器进行切换清洗。其次，国内已有采用过滤和聚结脱水组合技术把焦化的污水中油的质量分数除到50×10-6以下，焦粉总量（大于20μm）除到1%以下的应用。

3、降低设备腐蚀。原油的酸值变化对设备的腐蚀是关键。结合酸值的变化，对外供常减压装置初、常、减压塔顶注氨量进行调整，保证常减压装置外送含硫污水pH 值≥7，ρ（鐵离子）<3mg/L。其次，含硫污水在输送机处理过程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同时又含有大量Cl-、SO2-4等有害离子，温度相对较高，并且还含有酚类等腐蚀介质，造成设备严重腐蚀[2]。日常也要求对系统来含硫污水铁离子质量浓度加强监控，当其超过3mg/L时，及时反馈进行调整，防止塔盘出现铁的腐蚀垢。通过对系统进行腐蚀监控，发现凝液中ρ（铁离子）下降到1mg/L以内，后期还需做好对上游含硫污水腐蚀的监控。

4、适度注碱降低结垢。注碱脱氨技术是在汽提塔内注入一定量的碱液，与污水中的固定铵反应生成游离氨，并与污水汽提时将氨去除，降低净化水中的氨浓度，这在溶剂再生装置胺液净化设施的废碱渣排放至污水汽提装置的运行期间已得到实际论证。实验研究表明，注碱不仅可以脱除固定铵，而且还可以有效地控制系统结垢的发生。分析认为，当NaOH注入量大于或等于污水中表面活性剂浓度时，使表面活性剂与NaOH 反应全部生成钠盐，才能有效防止结垢。以污水中环烷酸铵为例，反应过程如下：

生成的RCOONa水溶性好，可以随净化水带出汽提塔.

参考文献

[1] 王颖杰.120 万吨/ 年污水汽提装置节能降耗之优化[J].化工管理，2019 （10）： 103-104.

[2] 林宵红. 单塔侧线污水汽提装置的节能实践[J]. 能源工程，2019 （1）： 33-34.