酸性水汽提装置长周期运行的技术改进

作者：

尚佳欢  克拉玛依石化有限责任公司  女  1992.07.14  助理工程师

罗强    克拉玛依石化有限责任公司

蒋德强   克拉玛依石化有限责任公司

王维斌   克拉玛依石化有限责任公司

程亚川   克拉玛依石化有限责任公司

张永林   克拉玛依石化有限责任公司

摘 要

中石油克拉玛依石化80吨/小时污水汽提装置于2008年12月建成投产。建成初期由于上游来水中污油及焦粉等杂质含量较高，造成装置设备堵塞严重，污油无法及时外送等一系列问题，导致装置频繁停工、抢修。

通过增加反冲洗过滤器，石英砂过滤器以及污油改送延迟焦化装置等技术改进，成功解决了80吨/小时污水处理装置的长周期运行难题，降低了装置的能耗。

关键词：污水汽提；长周期；过滤器；反冲洗；污油；
Abstract 

80 tons / hour sewage stripping device of  PetroChina Karamay Petrochemical was completed and put into operation in December 2008. At the beginning of the construction period, due to the high content of impurities such as sewage oil and coke powder in the upstream water, the equipment was seriously blocked, and the sewage oil could not be delivered in time, which caused the equipment to be frequently shut down and repaired. 

By adding automatic backwashing filters, quartz sand filters and technical improvements such as sewage oil to the delayed coking unit, the long-cycle operation of the 80 tons/hour sewage stripping device was successfully solved, reducing the energy consumption of the plant.

Key words：sewage stripping; long-cycle; filter; backwashing; sewage oil;

 
一、引言

中国石油克拉玛依石化有限责任公司的80吨/小时酸性水汽提装置是根据克拉玛依石化分公司500万吨/年炼油系统改扩建规划，作为改造工程的环保配套设施，由洛阳设计院设计，于2008年12月开工投产。用于集中处理来自常减压、催化裂化、加氢、以及焦化装置的酸性水。

80吨/时酸性水汽提装置自开工投产，因汽提塔T5401塔盘、原料水一级换热器E5403、三级换热器E5404、一级冷凝冷却器E5405被焦粉油泥堵塞，汽提塔操作不稳，净化水呈灰色浑浊状，在2009年8月24日进行了装置第一次大检修。同时由于上述问题的存在，严重制约着装置长周期稳定运行，2018年大检修前，分别于2009年5月23日、2012年5月25日、2015年5月25日，共计进行了3次大检修，更进行了多次停工抢修任务，造成了许多不必要的能耗，增加了装置的成本。

二、现象及原因分析

2008至2012年大检修，共计进行多次抢修任务，抢修修的主要内容如下：

1、汽提塔塔盘

在检修清理塔盘的过程中发现，共计49层的汽提塔盘中，塔底至上侧抽口塔盘结垢较多。主要堵塞部位为汽提塔T-5401塔盘塔底至上侧抽口塔盘共29层，汽提塔上侧抽口至汽提塔塔顶部分塔盘则较干净。

图2-1   汽提塔塔盘

图2-2   汽提塔塔壁

2、部分换热器堵塞严重

主要堵塞部位为：重沸器E5410壳程（净化水侧）、侧线气原料水换热器E5405管程（侧线气侧）、净化水与原料水换热器E5404AB壳程(净化水侧)、净化水与原料水换热器E5403管壳程，三级分凝二级冷凝器E5406管程（循环水侧）。

图2-3：重沸器E5410壳程

图2-4：侧线气原料水换热器E5405管程

图2-5：净化水冷却器E5409壳程

3、原料水及净化水泵入口过滤器频繁堵塞

2013年投用自动反冲洗过滤器之前，Ⅱ套酸性水汽提装置的净化水泵入口过滤器每日至少一次清洗，在一定程度上影响了泵房内的空气质量，增加了员工的工作量。

4、装置负荷增大

随着公司整体加工规模的持续攀升，“国四”、“国五”标准的推进，上游各装置脱硫深度增强，酸性水量明显增大，导致酸性水汽提装置长期处于高负荷运行状态。

5、原因分析

1）上游生产装置外送酸性水中的油含量不稳定、杂质含量高，导致塔盘及换热器堵塞

从化验室分析结果可以看出，上游来水中油的含量很不稳定，当酸性水中含有大量的油时，焦粉等杂质不易沉降，会随着原料酸性水一起进入塔和换热器内。而污水汽提装置只能处理污水里的氨氮及硫化氢，上游来水的油及焦粉等杂质无法处理，进入塔器和换热器后，会造成设备及塔器的堵塞，对装置长周期运行危害极大。上游来水短时间大量带油对装置危害很大，在未及时发现、未及时有效沉降撇油后，会直接造成进塔污水油含量升高，2012年 7月29日上游来水油含量高达629000mg/L。

图2-6：2012年8月上游来水油含量

2）5000方应急水罐缺少撇油、过滤等操作

一方面由于80吨/时酸性水汽提装置频繁出现塔盘以及换热器油泥堵塞等问题，不得不紧急停工进行清理抢修，而停工期间，为保证上游装置正常生产，将上游酸性水临时转入应急水罐，待开工正常后，再将应急水罐的水进行回炼。另一方面，由于公司安排全厂装置计划性检修开停工期间，上游排放的酸性水也只能进入5000方应急罐进行储存，而在停工过程中，上游排放的酸性水中油泥含量无法控制，开工正常后，全部转入污水汽提装置回炼，短时间内大量的油泥很快就会导致装置的崩溃。

从80吨/小时污水汽提装置2012年6月28日开工后的数据可以看出，汽提塔热进料温度逐渐降低，净化水冷却后温度急剧升高，净化水质量波动较大，汽提塔热进料温度从133度左右逐渐降低至123℃，净化水出装置温度已达到105℃，净化水冷却器E5409冷却效果严重下降。

图2-7：2012年8月净化水中的氨氮含量

3）原油罐区的污油罐脱水效果差导致酸性水汽提装置负荷增大

    酸性水汽提装置的污油通过污油泵送至原油罐区污油罐，原油罐区污油罐进行脱水处理后，将污油送入延迟焦化装置污油掺炼，切出污水送回酸性水汽提装置。由于原油罐区污油罐汇集了全厂的“落地污油”而且沉降时间短，脱水效果比较差，送回酸性水汽提装置的污水含油比较高而且含有大量的杂质，严重影响酸性水汽提装置安全平稳运行。 2011年9月26日 酸性水汽提装置抢修时，塔盘垢样组成为51.65%的水、26.48%油和21.87%的固体颗粒物。其中，26.48%油中含有饱和烃、烯烃和芳香烃；21.87%的固体颗粒物中含79.67%的非金属物质，如粘土等，有20.33%含K、Ca、Mg、Fe等金属的物质。

三、改进措施

    通过对装置频繁堵塞及负荷高的情况分析，自2012年起对装置进行了一系列技术改进，以解决进塔污水油及杂质含量高的问题，从而使装置逐步达到长周期的稳定运行。

1、 增加自动反冲洗过滤器

游装置来酸性水焦粉、油泥等杂质进入汽提系统，造成汽提塔、换热器堵塞，严重影响污水汽提装置长周期运行。据不完全统计，2009年至2012年酸性水汽提装置至少有5次因塔盘堵塞而进行停工检修。具体检修内容如下：

表3-1：2009至2012年停工检修内容

2012年6月酸性水汽提装置首次引进并投用了自动反冲洗过滤器。在原料水缓冲罐V-5402A与原料水罐V-5402B之间新加了两组反冲洗过滤器，以除去上游来酸性水中的焦粉及其它悬浮颗粒，工艺流程图见下图3-1。

图3-1：新增反冲洗过滤器工艺流程图

2012年7月，由于自动反冲洗过滤器投用后存在问题较多，包括：冲洗过程振动管线、平台剧烈；过滤器出口取压点为负压，冲洗后进出口压差无变化；过滤器出口取压点为负压，冲洗后进出口压差无变化；过滤器冲洗过于频繁，大量净化水返原料水罐、原料水无法全进过滤器,进下水井冲洗水超指标等，自动反冲洗过滤器被迫停用。

同年9月车间对反冲过滤器存在的问题进行整改并将过滤器由三层平台移至地面安装，设计减震设施。整改后，于2013年9月再次投用。

再次投用后，装置平稳运行时间延长至至少10个月以上，温度基本保持在140℃以上，净化水质量较好，这些现象可以判断换热器运行状况良好，汽提塔塔盘效率稳定，自动反冲洗过滤器有效的拦截了焦粉，油泥等杂质进入汽提系统。

2、 污油作为焦炭塔急冷油回用改造

为了解决原油罐区污油罐大量往酸性水汽提装置外送酸性水的问题，从而减少其中的杂质对装置的影响，通过对酸性水汽提装置污油性质分析及延迟焦化工艺中急冷油的使用现状特点与现状对比分析，可以将酸性水汽提装置的污油送至150万吨/年焦化装置作为急冷油掺炼进行回收利用。

2014年5月，车间改变撇油方式，控制污油水含量在0.5%，然后将污油送至焦化装置的污油罐作为焦炭塔的急冷油回炼。经过实际操作发现，污油中的成分大多为轻质油，在北方冬季防冻时，投用污油罐的加热盘管后，污油罐中的污油大量挥发，严重影响了污油罐周围的环境，同时污油泵入口管道温度升高介质气化，导致污油泵频繁出现抽空损坏等现象，增加了操作人员的工作量。

通过首次改造后的经验总结，2015年6月大检修期间，进行了第二次技术改进，增加一条跨线，将酸性水汽提装置的污油直接注入焦炭塔作为急冷油，跨过焦化装置的污油罐，与污油泵的出口管线连接，成功解决了污油中轻质油的挥发和环境污染，避免了解决酸性水汽提装置的问题增加延迟焦化的问题。

图3-2：污油注急冷油流程简图

（注：G-1、G-2为45吨/小时酸性水汽提装置原料水罐，G-7为45吨/小时酸性水汽提装置污油罐）

   污油的出路解决后，极大提高了原油罐区污油罐的污水沉降时间，往酸性水汽提装置大量送水的现象得到根本缓解，水质有了明显改善。

图3-3：新增砂虑系统工艺流程图

（注：左图为经过反冲洗过滤器后的进塔污水，右图为未经过滤的上游来水）

3、 增加砂滤系统

上述两项改造完成后，装置运行时间比建成时增加不少，但后期仍然会出现汽提塔堵塞的问题，需要停工清理，满足不了三年检修一次的要求，同时由于酸性水中杂质多，自动反冲洗过滤器的运行和反冲洗时间间隔随着长时间运行越来越短，造成频繁反冲洗，不利于设备运行。

2015年大检修前，为进一步解决上游来水中的杂质及焦粉问题，避免反冲洗过滤器频繁冲洗，将冲洗水返回原料水罐，80吨/小时酸性水汽提装置在原料水进脱气罐V-5401之前，增加了2组石英砂过滤器，将上游来水中的杂质及焦粉拦截在装置外。流程图见下图3-4。

图3-4：新增砂虑系统工艺流程图

全自动过滤器由进水口进水（进水压力不得低于0.15MPa），循环水进入滤层进行过滤，悬浮物被滤料截留在滤层表面，滤速不断减小，过滤器进出水口压差不断增大，当压差达到设定值时，全自动过滤系统进入正常过滤状态。当水流过填料层时,杂质被截留在填料层内。过滤器底部有多个均匀分布的独特棒状集水棒,将过滤后的水均匀地收集并引出,平流过滤,可以使过滤器在高流速下过滤,仍可达到较好过滤的效果。随着杂质在填料层中不断聚积,内部压头损失将不断增大。当进、出水压头损失达到设定值时, 或者压差未到设定值，时间到设定时间，系统将自动激活定压装置使其转换至反洗状态,当此过滤单元反洗结束，水力阀改变给水方向从而实现逐过滤单元反洗,更便于清洗聚积起来的杂质。当系统处于反洗状态时,过滤仍然继续,其中要进行反洗的标准过滤单元不进行过滤,系统中其它标准过滤单元仍然在过滤。过滤后的清洁水部分用来反洗标准过滤单元,其余仍送到后续处理工艺。反冲洗污水则通过水力阀的反洗排水口被排出。    

砂虑器投用正常后，设定反冲洗周期为100小时一次，原反冲洗过滤器的反冲洗周期也逐渐增长，将反冲洗操作改为自动，设定压差为0.2MPa，反冲洗频次明显降低，由原来的4小时一次增长至大约24小时一次，减少了净化水的返罐次数，减轻了装置的负荷，基本解决了上游来水中焦粉及杂质含量较多的问题。

四、实施效果

1、实现了与检修周期配套的稳定运行

自从2015年5月检修，所有技改项目完成后，80吨/小时酸性水汽提装置稳定运行至2018年8月全公司计划性大检修，实现了装置3年的长周期稳定运行。产品质量与原来相比也大大提高了。

2、降低了能耗

80吨/小时酸性水汽提装置，在增加反冲洗系统以及砂滤器前，最长运行时间不足半年。每次检修前需要消耗大量蒸汽进行蒸塔操作，而停工后的蒸汽吹扫也很大程度上造成了蒸汽的浪费。

由于酸性水汽提装置检修过程中硫化氢挥发，造成装置周围极大的恶臭气味，不但造成环境的污染，更影响员工的身体健康。为避免硫化氢的污染，停工后需要用大量除臭剂进行除臭。除臭剂的费用为1万元/吨，每次停工消耗的除臭剂大约15吨，若按照每年检修两次来计算，除臭剂的节约费用约为30万元/年。

五、结论

制约80吨/小时酸性水汽提装置长周期运行的主要因素一是上游来水的杂质及焦粉含量较大，造成了塔盘及换热器的频繁堵塞，车间通过增加反冲洗过滤器及砂虑系统及污油改作急冷油，将杂质拦截在装置外，避免了对装置平稳操作的影响，成功实现了酸性水汽提装置的长周期。