酸性水汽提装置节能优化概述

酸性水汽提装置节能优化概述

摘要优化酸性水汽提装置的生产操作，汽提塔降温降压；控制合理的氨循环比和冷热进料比；侧线系统热量回收；降低装置能耗。

关键词降温降压；氨循环比；冷热进料比；装置能耗

前言

炼油厂在加工原油时，特别是加工含硫原油或高硫原油过程中，常减压蒸馏、催化裂化、重整加氢等装置会产生大量酸性水（含硫含氨污水）。由于酸性水不仅含有较多硫化物和氨，同时含有酚和油等污染物，不能直接排至污水处理场，一般污水处理场对进水中硫化氢和氨的浓度要求分别是小50mg/L和100mg/L，因此酸性水必须进行预处理后才能排入污水处理场，以保证污水处理场的正常运转和最终排出厂外的污水符合标准，不污染环境。

1 污水汽提工艺原理

NH3和H2S同属可溶于水的挥发性弱电解质，因此酸性水汽提是一个复杂的多元系化学电离和相变过程。当温度低于80℃时，污水中的硫和氨通常以硫铵盐和碳酸盐的形式存在；当温度超过110℃后，硫铵盐和碳酸盐电离水解，生成游离的H2S，NH3和CO2，主要化学方程式如下：

NH4+ +HS- →← NH3液+H2S液→← NH3气+H2S气

2NH4 +S2- →← 2NH3液+H2S液→← 2NH3气+H2S气

NH4+ +HCO3- →← NH3液+CO2液+H20液→← NH3气+CO2气+H2O气

研究发现，上述化学反应过程中，温度较低时，水解常数受温度的影响不大；但当温度高于115℃，即NH4 HS水解反应的转折温度时，水解常数迅速增大，反应平衡向右移动，水溶液中的NH4+，HS-等便转化成NH3，H2S分子，它们以游离态存于水中并从液相向气相转移，从而实现污水的净化[1]。

2 酸性水汽提装置的改造

2.1 侧线气系统热量回收

酸性水汽提装置侧线系统原设四台换热器，其中三台冷却器和一台酸性水与侧线换热器，都是用来降低侧线温度。2013年检修时在二级冷凝冷却器E3406前增加一台换热器E3416，采用动力厂来热水在此取热，把侧线气的这部分热量取走，即给动力厂提供了循环热水的热量又减少了二级冷凝冷却器的循环水用量每小时减少循环水使用15t/h回收热能11578MJ/h。

2.2 优化操作

酸性水汽提装置能耗由新鲜水、循环水、电、蒸汽、热载体五方面构成。装置蒸汽都使用在管线伴热上，疏水器工作正常，无调节余地，因此，热载体用量是装置节能降耗的主攻方向。在生产中我们发现影响酸性水汽提装置热载体用量主要有以下几个方面：塔底温度、氨循环比，冷热进料比。

（1）塔底温度

污水汽提过程实质是一个精馏过程，将易溶于水的二个组分分成纯度较高的组分，这个过程在污水汽提塔内同时进行。汽提塔降压，可以使塔内氨与硫化氢的挥发度增加，减少塔内气相负荷，有利于塔顶酸性气的抽出；降温的过程，可以降低塔盘上的液相厚度，减少返混现象的发生，更好地进行传质传热。

一般在实际操作中控制塔底温度158℃，汽提塔压力0.45MPa，这样可以保证在通有足量汽提蒸汽和侧线抽出的条件下，将液相中的氨与水分离开来，塔底获得合格的净化水。

（2）氨循环比

氨循环比对汽提塔的氨负荷影响很大。如果氨循环比过大，即随分凝液返回酸性水贮罐的氨气量过大，要危及产品质量，增加热载体单耗，严重时还影响平稳操作，氨循环比的高低由循环液量的多少和浓度的高低决定。循环液流量的多少主要取决于抽出比的大小，循环液浓度的高低主要取决于三级分凝条件，因此影响氨循环比的主要因素是抽出比和三级分凝条件。抽出比与汽提塔的结构，抽出位置，处理量等因素有关。对一定的汽提塔而言，处理量大时，抽出比可高些；处理量小时，抽出比应低些。

实验可以得出抽出比控制在4%～6%左右，热载体的单耗最低，但由于汽提塔内氨没有被完全抽出，依然停留在塔底净化水中，使净化水中的氨氮含量增高，超出指标范围内。控制在13%～15%时，由于抽出量过大，汽提塔内热量被带到侧线内，塔底需要大量热载体提高温度，因此热载体单耗增加，抽出比过高，一级分凝器温度过高，超出氨与水的最低溶解度，氨被吸收在分凝液当中，大量高浓度氨水返回原料水罐，而二分表现在压力较低，侧线系统无法正常循环，净化水质量大幅波动。

（3）冷热进料比

冷热进料比对汽提的操作影响很大，直接影响着全塔热平衡，当冷热进料比过大时，汽提塔氨浓度团向上偏移，酸性气中氨含量上升，严重时造成酸性气系统结晶。当冷热进料比过小时，汽提塔氨浓度团向下偏移，酸性气中氨含量上升，热载体单耗也會增加。

热料与冷料比例越大热载体单耗越低但酸性气中氨含量上升，当酸性气中氨含量上升会影响硫黄回收装置操作，还会造成酸性气系统结晶，影响汽提塔的操作，只有控制在7左右，酸性气中氨含量才能在正常范围内，热载体单耗最低。

3 结束语

由上可以得出结论：优化酸性水汽提装置的生产操作，汽提塔降温降压，汽提塔底温度控制在158℃，汽提塔压力控制在0.45MPa，氨循环比控制在10%，热料冷料比例控制在7左右，使装置净化水质量达标的同时，装置综合能耗从12.21千克标油/吨降至9.16千克标油/吨。

参考文献

[1] 齐慧敏，林大泉.炼油厂酸性水汽提装置存在的问题及对策[J].石油化工环境保护，1998，（4）：1-8.