酸性水汽提工艺的节能优化及净化水回用工艺研究

王宝军　魏文斌

摘 要：近年来，我国石油化工行业的产业结构得到了全面的调整和升级，国家对石油化工行业的节能减排总体要求也越来越高，石油化工企业不断的推广和应用现代化的环保设备和循环发展工艺设计，尤其在酸性水汽提工艺方面，更是在节能优化以及净化水回用方面得到了质的飞跃。酸性水汽提工艺节能优化是在保障工艺生产效率的基础上，最大限度的实现节能减排和环境保护目标，帮助石油化工企业有效降低生产成本，增加环境效益和社会效益，而酸性水汽提净化水回收工艺是为了缓解当前石油化工企业生产的供水困难，同时降低污水给处理厂带来的巨大压力，有效降低企业生产成本，两者相得益彰，是提升我国石油化工企业核心竞争力的有效途径。

关键词：酸性水汽提;节能优化;净化水回用

1 酸性水汽提工艺概述

酸性水汽提工艺就是石油化工企业在生产过程中，对原油一次和二级加工过程产生的酸性水进行有害组分汽提剔除的处理过程。当前，我国石油化工企业主要应用的酸性水汽提工艺为：双塔加压汽提工艺、单塔加压侧线抽出汽提工艺以及单塔低压全抽汽提工艺，但是以上三种中的任意一种酸性水汽提工艺都需要通过酸性水汽提塔将H2S和NH3等有害成分从酸性水中去除出去，同时，汽提塔底的净化水需要与酸性水原料进行换热，将之冷却至40℃，最后输送至污水厂进行排污处理。本文主要针对单塔低压全抽酸性水汽提工艺进行节能优化以及净化水回用工艺的探索，旨在有效降低石油化工企业的生产成本，缓解供水压力，实现节能减排，有效降低污水厂处理的工作量，进而全面提升我国石油化工企业的核心竞争力。

2 酸性水汽提工艺的节能优化研究

2.1 酸性水储罐

石油化工企业储罐可采用3至5天的设计，把握接口位置，确保酸性水的停留时间。同时，为了最大限度降低H2S气体的释放，储罐内需要在酸性水上方设置一定厚度的油层，此外，为了提升酸性水的除油效果，可以采用沉降罐内设计内罐的方式，即“罐中罐”的设计方法，这是一种国外项目中的成功案例，可以通过利用水力旋流将油污从酸性水中除去，进而实现节能优化的目标。

2.2 汽提塔进料泵

在单塔低压全抽酸性水汽提工艺生产过程中，汽提塔进料泵极易出现泄漏问题以及原料酸性水出现汽化产生两相流的问题，进而造成环境安全隐患。因此，在节能优化设计中，首先，在汽提塔进料泵设计中采用磁力泵，通过无机械密封的方式来避免出现原料酸性水泄漏的问题;其次，汽提塔进料泵应将流量调节阀设置在进料管口处，利用汽提塔进料泵提供的充足压力来保障阀前管线压力高于酸性水饱和蒸汽压，进而有效解决两向流问题，实现节能优化目标。

2.3 酸性水汽提塔

首先，由于含硫、氨、酚等组成成分的酸性水对酸性水汽提塔具有较强的腐蚀性，因此，酸性水汽提塔节能优化的第一步就需要用固阀塔板代替传统工艺中的浮阀塔板，进而避免腐蚀或结垢的现象出现，同时在塔板的选择上，尽量选择压降较小的塔板，这样不但可以扩大再沸器的换热面积，还能够优化塔底温度，进而实现节能优化;其次，由于酸性水汽提塔中的操作压力与操作温度呈正向关系，且蒸汽消耗量或再热器负荷直接影响塔板数量，因此，在优化设计过程中，应采用较低的压力设计，这样既可以提升NH3和H2S的提取效果，又可以有效降低再沸器的负荷，避免腐蚀管线和阻塞设备，进而实现节能优化的目标。

2.4 循环泵回路

循环泵在酸性水汽提工艺中的作用是有效降低酸性气中的含水量，因此，循环泵回路中的撤出热量必须要进行严格的控制。但是，在实际生产操作过程中，往往会因为过低的循环泵回路温度而造成循环泵生产效率的下降，致使析出液相中产生大量的结晶进而造成空冷器换热面积的增大。因此，在循环泵回路的节能优化设计过程中，将原来循环泵中的空冷器风机转变成为变频电机，并将回流温度控制在60℃，这种设计可以有效降低循环泵回路中的结晶几率，同时还能够确保塔顶温度和回流温度的有效控制，进而实现节能优化的目标。

3 酸性水汽提净化水回收工艺研究

在酸性水汽提工艺的最后需要利用净化水空冷器和净化水泵将净化水依照下游装置温度和压力的需求输送至装置界区，这是一项十分重要的环节，然而，当前石油化工企业的净化水供水十分艰难，且生产成本较高，在循环经济发展理念的指引下，加增净化水回收工艺是有效缓解供水压力，降低生产成本，实现节能优化的有效途径，本文采用高压加氢装置进行净化水回收工艺的节能减排优化计划。

3.1 净化水回用方案设计

3.1.1 净化水选择

酸性水汽提净化水回用工艺的优化方案为：酸性水汽提装置净化水经过冷却处理经输水管线输送至加氢注水罐，以一定比例与除盐水混合再经加氢注水泵注入空冷前。

3.1.2 工艺控制方案及技术指标

控制方案：注水罐液位由加氢注水罐液控阀进行控制，通过手动操作调节控制净化水的掺入量，以注水泵出口流量与除盐水进装置界区流量作差计算掺入净化水流量。注水操作：空冷器和换热器的换热效果需时刻观测，每周改用除盐水单独注水冲洗8h，这种做法能够有效提升净化水的置换效果，将净化水循环部分的含盐量进行有效的控制。空冷操作：高压空冷器要进行合理的设计和调整，帮助各个管线实现均匀换热，进而避免偏流的形成。此外，空冷电机必须每月进行调整，以更换空冷管束中物质结盐结晶位置，同时冲洗结晶物质。

3.2 注水控制

在酸性水汽提工艺的开车初期，并不采用该净化水方案，在设备运行一段时间后，积累了一定量的原始腐蚀数据后，在注水中逐步掺入净化水，净化水的掺入比例由开始的20%逐步提升用量，最大不能超过50%的使用量，并对腐蚀数据进行长期监测。

3.3 净化水回用工艺施工工艺

3.3.1 施工工艺流程

酸性水汽提装置的净化水泵将净化水升压冷却后送至加氢注水罐进行加氢处理，经加氢界区加有排凝阀的双阀后进入加氢装置，再经注水罐顶部放空阀下部三通入注水罐，保留放空手阀。鉴于企业在冬季生产过程中管线会出现冷凝状况，所有输送管线均进行伴热保温处理。

3.3.2 施工工藝方案具体应用

首先，管线冲洗。石油化工企业的酸性水汽提装置、除盐水站以及调度要充分协调，新增净化水管线从酸性水汽提装置给净化水，在加氢界区阀前法兰排水，冲洗自酸性水汽提装置至加氢界区管线;加氢界区前管线冲洗干净后恢复法兰，在注水罐顶放空接消防水带，联系酸性水汽提装置给净化水，冲洗加氢界区内净化水管线。待一切完成后酸性水汽提装置、除盐水站以及调度恢复管线各法兰。其次，净化水投用。待第一步管线冲洗完成后，石油化工企业的酸性水汽提装置、开界区阀以及调度要积极协调，将注水罐顶部的放空阀打开进行排气，在见到净化水后，将放空阀的手阀进行关闭，同时打开净化水入注水罐手阀，在这个过程中，要时刻调节除盐水的控制阀，确保注水罐的液位在合理范围，将净化水的流量控制在总注水量的20%，进而执行净化水回用流程。

综上所述，环境友好型生产和循环经济发展理念是现阶段我国石油化工行业生产的大趋势，石油化工企业必须对自身相对成熟的酸性水汽提工艺进行全面的升级改造，在原有工艺技术的基础上，在节能减排理念的指引下，进行酸性水汽提工艺整体的节能优化设计，同时采用高压加氢注水的工艺设计来实现净化水的回用，进而大幅提升了石油化工企业的成本控制能力，保护环境的同时，实现能源的合理配置和再利用，帮助石油化工企业酸性水汽提工艺向着清洁生产的方向迈进。

参考文献：

[1]李能.酸性水汽提装置长周期运行实践[J].硫酸工业，2018， 287（8）：51-54+57.

[2]王雪梅，高玲.关于酸性水汽提装置节能降耗的技术探讨[J].当代化工，2008，37（6）：644-646.