煉油廠污水汽提裝置結垢原因分析與對策

王大龍 黃強中 祝新華

摘要：污水汽提裝置是煉油廠的環保裝置，是環保工作不可缺少的一項工藝處理過程。因企業生產原油劣質化、上游物料性質波動幅度大，導致生產過程中硫化物、氨氮等雜質增多，環保工作壓力日趨緊張，故須優化出最佳操作條件，提煉污水汽提裝置節能有效方法，對污水汽提裝置運行過程中首次發現由于汽提塔重沸器最大蒸汽量逐漸下降而導致汽提塔最大處理量逐漸下降的現象，進行了原因分析，并制定了降低裝置結垢的措施手段，以指導裝置后期的長周期穩定運行。

關鍵詞：污水汽提;裝置;結垢

煉油廠的常減壓蒸餾、催化裂化和延遲焦化裝置會產生高濃度含硫、氮和其他有機物的污水。汽提是工業上處理高含硫廢水常用的方法之一，污水汽提系統是脫硫裝置的主要部分，包括污水汽提塔、塔底重沸器冷換設備及泵、管線等。污水汽提裝置是煉油廠非常重要的環保處理裝置，其主要作用是將煉油過程中產生的酸性水進行凈化處理，脫除水中溶解的硫化氫和氨氮。根據原料污水中所含有的氨氮含量，采用不同的污水凈化工藝。

一、污水汽提塔重沸器結垢機理

污水汽提裝置二單元在運行后，重沸器管程凝結水進出口溫差、壓差開始出現減小，導致重沸器汽提蒸汽量降低無法提升，處理量由最大155t/h逐步降到100t/h以下，凈化水的氨氮質量濃度時常超過50mg/L的質量指標。重沸器管程凝結水進、出口溫差、壓差。檢修期間對重沸器進行抽芯高壓水洗后，管束間和管束外壁污垢均清理干凈，重沸器換熱效果對比可以看出，檢修后換熱效果明顯得到改善。

1、環烷酸鹽的影響。環烷酸鹽主要為環烷酸鈣鹽、環烷酸腐蝕物鐵鹽和環烷酸銨。該煉油廠原料水中的鈣主要來源于原油，分為無機鈣和有機鈣兩大類。無機鈣以氯化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣等形式存在;有機鈣主要以環烷酸鈣、脂肪酸鈣、酚鈣等形式存在。有機鈣鹽易溶于油而難溶于水，一般不能通過常規的電脫鹽除去。據文獻[1]報道，高濃度的環烷酸鈣會導致設備迅速結垢，使乳化趨于穩定。在原油加工過程中，這些鈣鹽部分隨酸性水到污水汽提裝置。在汽提塔內部分水汽化后，鈣鹽就會在塔盤析出形成沉淀，這就是污水汽提塔盤、換熱器高溫部位結垢嚴重的主要原因，而且主要形成于汽提塔塔底至側抽口的高溫段塔盤處。

2、易溶于水的有機物及焦粉的影響。污水中除含有氨、硫、油及酚、酮、醇等易溶解于水的有機物外，還含有從焦化裝置、催化裝置過來的大量細小焦粉和催化劑粉末。本應該在酸性水原料罐中沉降的無機粒子則與有機物穩定地乳化、分散在污水中進入汽提塔。在污水汽提塔、塔底重沸器等設備中，由于溫度升高，使污水中能降低表面張力的物質，如酚、酮、醇等不斷揮發，從而使污水的表面張力不斷增大，其分散性、乳化性不斷下降，導致污水中碳氫化合物中的一些單體在高溫下聚合反應形成聚合物，起到黏連粉塵、無機粒子成垢的作用，并在低速區域堵塞沉降，導致結垢加深。

3、設備腐蝕對結垢的影響

從表可以看出，塔盤的垢樣主要以鐵和硫的無機成分為主，約占垢樣總組分的80%，其他金屬元素濃度很低。而垢樣中的鐵主要來源為腐蝕產物，系統腐蝕是結垢的原因之一。裝置每月對三級分凝的凝液進行鐵離子取樣檢測，以輔助監控系統腐蝕情況，V-205凝液中ρ（鐵離子）約為2mg/L，系統腐蝕速率相對較穩定;系統的ρ（鐵離子）明顯下降，腐蝕速率較前期低。

二、裝置結垢的解決措施

1、降低系統含硫污水帶油量。煉油廠系統來含硫污水無法實現分儲分煉且逐漸加大了劣質原油的煉制，導致系統來含硫污水來源復雜，并經常出現帶油情況。車間取樣對系統來含硫污水進行目視化檢查，一旦發現帶油情況，及時聯系調度室和技術科對上游裝置進行管控，降低原料水帶油量。其次，加強原料污水罐的沉降時間，每兩個月對原料罐進行撇油，每年在條件允許的情況下對原料污水罐進行清罐檢修。

2、加強對系統含硫污水的過濾。系統來含硫污水進裝置前先經過濾器過濾掉含硫污水中30μm以上的焦粉及雜質，并規定當過濾器壓差大于0.15MPa或連續運行時必須對過濾器進行切換清洗。其次，國內已有采用過濾和聚結脫水組合技術把焦化的污水中油的質量分數除到50×10-6以下，焦粉總量（大于20μm）除到1%以下的應用。

3、降低設備腐蝕。原油的酸值變化對設備的腐蝕是關鍵。結合酸值的變化，對外供常減壓裝置初、常、減壓塔頂注氨量進行調整，保證常減壓裝置外送含硫污水pH 值≥7，ρ（鐵離子）<3mg/L。其次，含硫污水在輸送機處理過程中，由于含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO2，同時又含有大量Cl-、SO2-4等有害離子，溫度相對較高，并且還含有酚類等腐蝕介質，造成設備嚴重腐蝕[2]。日常也要求對系統來含硫污水鐵離子質量濃度加強監控，當其超過3mg/L時，及時反饋進行調整，防止塔盤出現鐵的腐蝕垢。通過對系統進行腐蝕監控，發現凝液中ρ（鐵離子）下降到1mg/L以內，后期還需做好對上游含硫污水腐蝕的監控。

4、適度注堿降低結垢。注堿脫氨技術是在汽提塔內注入一定量的堿液，與污水中的固定銨反應生成游離氨，并與污水汽提時將氨去除，降低凈化水中的氨濃度，這在溶劑再生裝置胺液凈化設施的廢堿渣排放至污水汽提裝置的運行期間已得到實際論證。實驗研究表明，注堿不僅可以脫除固定銨，而且還可以有效地控制系統結垢的發生。分析認為，當NaOH注入量大于或等于污水中表面活性劑濃度時，使表面活性劑與NaOH 反應全部生成鈉鹽，才能有效防止結垢。以污水中環烷酸銨為例，反應過程如下：

生成的RCOONa水溶性好，可以隨凈化水帶出汽提塔.

參考文獻

[1] 王穎杰.120 萬噸/ 年污水汽提裝置節能降耗之優化[J].化工管理，2019 （10）： 103-104.

[2] 林宵紅. 單塔側線污水汽提裝置的節能實踐[J]. 能源工程，2019 （1）： 33-34.