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[摘 要]针对某炼油厂实际情况，在对其单塔抽氨酸性水汽提装置酸性水处理工艺、装置结垢问题和成因进行分析的基础上，提出几条行之有效的解决措施。
[关键词]单塔抽氨酸性水汽提装置；装置结垢成因；结垢解决措施
中图分类号：X742 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0305-01
在炼油厂当中，由不同装置产生的酸性水都含有一定量的酸、氨氮、酚类物质，对它的处理主要采用酸性水汽提装置进行。然而，从实践中可以看出，对于单塔抽氨酸性水汽提装置，因受到各方面因素的干扰和影响，容易在生产运行过程中产生结垢，使管路等发生堵塞，不仅影响生产，而且严重时还会引起事故。因此，有必要在掌握结垢原因的基础上，采取有效措施加以解决。
1单塔抽氨酸性水汽提装置现存问题
1.1酸性水处理主要工艺
非加氢酸性水于集合管完成汇合后，进入1#脱气罐；加氢酸性水进入2#脱气罐。这两套装置的生产工艺流程基本相同，在完成脱气以后，进入1#水罐进行沉降除油，然后由增压泵到达除油器，进入2#水罐，通过进料泵从水罐的底部抽出并加压以后，经冷、热两条线路进入汽提塔。处于塔底部的蒸汽采用重沸器进行加热；从塔的中部向外抽出侧线富氨气，通过三级分凝器实现逐级降温，制得粗氨气，然后通过精制和压缩等，生成液态氨从装置中送出。从侧线抽取由分凝器产生的冷凝液并进入2#水罐[1]。
1.2结垢问题严重
2016年11月检修上述两套装置，但在检修后不久，装置又因为结垢而发生堵塞，后来因堵塞情况不得不中断生产。
检查发现1#装置过滤网上有严重结垢现象，网上孔道几乎堵满，出口管结垢厚度在10mm以上；从泵机直到换热器，结垢层的实际厚度不断减小，塔内填料段产生结盐，进料段首层塔盘被堵，出口上部的堵塞情况较轻，但18#-26#塔盘的堵塞情况较重，离塔底相距越近，堵塞情况越轻。生产中断后发现，2#塔实际操作中塔顶实际压力保持不变时，底部温度从162℃提高到165℃，压力从0.55MPa增加到0.58MPa，流量从80t/h减小到65t/h，同时塔底部的液位有很大波动，温度分布情况较差，产出净化水不符合要求。
汽提塔在填料段并无结盐现象，抽出口上部塔盘的实际堵塞情况较轻，而抽出口与下部塔盘已经被严重堵塞；各级换热器都存在轻微的堵塞问题。
1.3装置结垢成因
对处在上游的装置进行采样分析，可得如表1所示的结果。对于常减压装置，其塔顶水的钙离子和镁离子实际含量较高，1#、2#催裂化及焦化反应装置的水也含有一定量的钙离子和镁离子[2]。
基于此，对1#塔垢样进行采样分析，分析结果表明，垢样也含有很多的钙离子和镁离子。据此，可将结垢成因确定如下：在酸性水中，通常都含有大量钙离子与镁离子，达到某种条件后，就会形成一定厚度的结垢；对于非加氢水，其pH值为6-9，碱度来源于HCO3-，和钙离子与镁离子反应后，就会产生碳酸盐，其在水在往往较为稳定，如果液相的pH值产生变化，则会生成沉淀物。相较于1#装置，2#装置的实际结垢情况较轻，其发生部位为10层塔盘，同时换热器等的结盐现象也明显，其原因为1#装置几乎所有進料都属于非加氢酸性水，而2#装置只有60t/h左右的加氢酸性水和25t/h左右的非加氢酸性水，其硫化氢实际含量相对较高，和分凝液完全混合以后，酸性水的pH值将明显降低，没有达到形成结垢的程度，所以其结垢情况相对较轻[3]。
2单塔抽氨酸性水汽提装置结垢解决措施
从结垢问题的产生机理角度讲，结垢需要达到以下两个条件才会产生：其一，待处理酸性水当中含有一定量的镁离子和钙离子；其二，酸性水实际pH值增加到可以析出的程度。其中，使水的pH值产生变化的主要原因有以下两个：其一，抽氨系统中产生的分凝液进入进料泵，和原料水发生混合；其二，硫化氢和氨气之间的相对含量存在较大差异。基于此，在实际情况中，可采取以下措施解决装置结垢的问题。
2.1减少测线回流氨氮量
借助Aspen软件对各操作情况下的分凝器回流量实施模拟与计算。将初始条件确定如下：抽出量取1000kg/h，在粗氨气中，其水蒸气的体积分数取82%，即氨气的体积分数取18%，压力与温度分别为0.51MPa、153℃。
以模拟和计算所得结果为依据，对分凝器的技术参数进行调整，以此达到减少氨氮回流的根本目的。调整方法为：（1）一级分凝器的温度保持不变，为130℃，压力从0.42MPa减小至0.37MPa；（2）二级分凝器的温度保持不变，为85℃，压力从0.38MPa减小至0.33MPa；（3）三级分凝器的温度从35℃升高到38℃，压力从0.28MPa减小至0.23MPa[4]。
2.2对不同种类的酸性水进行分流处理
将硫化氢浓度相对较高的酸性水，调整到1#汽提塔进行处理，同时适当增加2#塔的加氢酸性水实际处理量。对这两种不同的酸性水进行分流处理以后，在1#装置中，总进料量的5/18为加氢酸性水，13/18为非加氢酸性水；在2#装置中，总进料量的7/17为加氢酸性水，10/17为非加氢酸性水[5]。
3结论
（1）在酸性水当中，镁离子与钙离子是造成装置结垢的主要原因，同时当液相pH值达到一定条件时，结垢物将大量析出，若使溶液原本pH值发生变化，仅可以稍微的减缓结垢，起不到消除结垢的作用和效果。
（2）实践表明，通过对回流液氨实际浓度大小的降低，以及对加氢和非加氢酸性水实施分流处理，只能在一定程度上减缓1#装置结垢的产生；相较于1#装置，因2#装置有很高的氨氮浓度及硫化氢含量，所以液相pH值一旦达到条件，就会产生沉淀。
（3）此外，通过对单塔加压侧线抽氨酸性水汽提装置的分析可知，在回流冷凝液当中，二氧化碳也会对装置结垢造成一定程度的影响，在设计和改造过程中，同样要引起相关人员的重视。
参考文献
[1]李宁，彭芳，崔守业.催化裂化装置烟机结垢原因分析及应对措施[J].石油炼制与化工，2018，49（02）：29-34.
[2]周力.催化裂化装置轴流风机叶片结垢原因分析及防范措施[J].流体机械，2017，45（05）：54-57.
[3]佘浩滨，花飞，龚朝兵，曹孙辉.污水汽提装置设备结垢原因分析及解决措施[J].中外能源，2013，18（04）：78-82.
[4]闫国富.180万t/a煤制甲醇项目水煤浆气化装置水系统结垢原因及技改措施[J].化肥设计，2012，50（04）：45-48.
[关键词]单塔抽氨酸性水汽提装置；装置结垢成因；结垢解决措施
中图分类号：X742 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0305-01
在炼油厂当中，由不同装置产生的酸性水都含有一定量的酸、氨氮、酚类物质，对它的处理主要采用酸性水汽提装置进行。然而，从实践中可以看出，对于单塔抽氨酸性水汽提装置，因受到各方面因素的干扰和影响，容易在生产运行过程中产生结垢，使管路等发生堵塞，不仅影响生产，而且严重时还会引起事故。因此，有必要在掌握结垢原因的基础上，采取有效措施加以解决。
1单塔抽氨酸性水汽提装置现存问题
1.1酸性水处理主要工艺
非加氢酸性水于集合管完成汇合后，进入1#脱气罐；加氢酸性水进入2#脱气罐。这两套装置的生产工艺流程基本相同，在完成脱气以后，进入1#水罐进行沉降除油，然后由增压泵到达除油器，进入2#水罐，通过进料泵从水罐的底部抽出并加压以后，经冷、热两条线路进入汽提塔。处于塔底部的蒸汽采用重沸器进行加热；从塔的中部向外抽出侧线富氨气，通过三级分凝器实现逐级降温，制得粗氨气，然后通过精制和压缩等，生成液态氨从装置中送出。从侧线抽取由分凝器产生的冷凝液并进入2#水罐[1]。
1.2结垢问题严重
2016年11月检修上述两套装置，但在检修后不久，装置又因为结垢而发生堵塞，后来因堵塞情况不得不中断生产。
检查发现1#装置过滤网上有严重结垢现象，网上孔道几乎堵满，出口管结垢厚度在10mm以上；从泵机直到换热器，结垢层的实际厚度不断减小，塔内填料段产生结盐，进料段首层塔盘被堵，出口上部的堵塞情况较轻，但18#-26#塔盘的堵塞情况较重，离塔底相距越近，堵塞情况越轻。生产中断后发现，2#塔实际操作中塔顶实际压力保持不变时，底部温度从162℃提高到165℃，压力从0.55MPa增加到0.58MPa，流量从80t/h减小到65t/h，同时塔底部的液位有很大波动，温度分布情况较差，产出净化水不符合要求。
汽提塔在填料段并无结盐现象，抽出口上部塔盘的实际堵塞情况较轻，而抽出口与下部塔盘已经被严重堵塞；各级换热器都存在轻微的堵塞问题。
1.3装置结垢成因
对处在上游的装置进行采样分析，可得如表1所示的结果。对于常减压装置，其塔顶水的钙离子和镁离子实际含量较高，1#、2#催裂化及焦化反应装置的水也含有一定量的钙离子和镁离子[2]。
基于此，对1#塔垢样进行采样分析，分析结果表明，垢样也含有很多的钙离子和镁离子。据此，可将结垢成因确定如下：在酸性水中，通常都含有大量钙离子与镁离子，达到某种条件后，就会形成一定厚度的结垢；对于非加氢水，其pH值为6-9，碱度来源于HCO3-，和钙离子与镁离子反应后，就会产生碳酸盐，其在水在往往较为稳定，如果液相的pH值产生变化，则会生成沉淀物。相较于1#装置，2#装置的实际结垢情况较轻，其发生部位为10层塔盘，同时换热器等的结盐现象也明显，其原因为1#装置几乎所有進料都属于非加氢酸性水，而2#装置只有60t/h左右的加氢酸性水和25t/h左右的非加氢酸性水，其硫化氢实际含量相对较高，和分凝液完全混合以后，酸性水的pH值将明显降低，没有达到形成结垢的程度，所以其结垢情况相对较轻[3]。
2单塔抽氨酸性水汽提装置结垢解决措施
从结垢问题的产生机理角度讲，结垢需要达到以下两个条件才会产生：其一，待处理酸性水当中含有一定量的镁离子和钙离子；其二，酸性水实际pH值增加到可以析出的程度。其中，使水的pH值产生变化的主要原因有以下两个：其一，抽氨系统中产生的分凝液进入进料泵，和原料水发生混合；其二，硫化氢和氨气之间的相对含量存在较大差异。基于此，在实际情况中，可采取以下措施解决装置结垢的问题。
2.1减少测线回流氨氮量
借助Aspen软件对各操作情况下的分凝器回流量实施模拟与计算。将初始条件确定如下：抽出量取1000kg/h，在粗氨气中，其水蒸气的体积分数取82%，即氨气的体积分数取18%，压力与温度分别为0.51MPa、153℃。
以模拟和计算所得结果为依据，对分凝器的技术参数进行调整，以此达到减少氨氮回流的根本目的。调整方法为：（1）一级分凝器的温度保持不变，为130℃，压力从0.42MPa减小至0.37MPa；（2）二级分凝器的温度保持不变，为85℃，压力从0.38MPa减小至0.33MPa；（3）三级分凝器的温度从35℃升高到38℃，压力从0.28MPa减小至0.23MPa[4]。
2.2对不同种类的酸性水进行分流处理
将硫化氢浓度相对较高的酸性水，调整到1#汽提塔进行处理，同时适当增加2#塔的加氢酸性水实际处理量。对这两种不同的酸性水进行分流处理以后，在1#装置中，总进料量的5/18为加氢酸性水，13/18为非加氢酸性水；在2#装置中，总进料量的7/17为加氢酸性水，10/17为非加氢酸性水[5]。
3结论
（1）在酸性水当中，镁离子与钙离子是造成装置结垢的主要原因，同时当液相pH值达到一定条件时，结垢物将大量析出，若使溶液原本pH值发生变化，仅可以稍微的减缓结垢，起不到消除结垢的作用和效果。
（2）实践表明，通过对回流液氨实际浓度大小的降低，以及对加氢和非加氢酸性水实施分流处理，只能在一定程度上减缓1#装置结垢的产生；相较于1#装置，因2#装置有很高的氨氮浓度及硫化氢含量，所以液相pH值一旦达到条件，就会产生沉淀。
（3）此外，通过对单塔加压侧线抽氨酸性水汽提装置的分析可知，在回流冷凝液当中，二氧化碳也会对装置结垢造成一定程度的影响，在设计和改造过程中，同样要引起相关人员的重视。
参考文献
[1]李宁，彭芳，崔守业.催化裂化装置烟机结垢原因分析及应对措施[J].石油炼制与化工，2018，49（02）：29-34.
[2]周力.催化裂化装置轴流风机叶片结垢原因分析及防范措施[J].流体机械，2017，45（05）：54-57.
[3]佘浩滨，花飞，龚朝兵，曹孙辉.污水汽提装置设备结垢原因分析及解决措施[J].中外能源，2013，18（04）：78-82.
[4]闫国富.180万t/a煤制甲醇项目水煤浆气化装置水系统结垢原因及技改措施[J].化肥设计，2012，50（04）：45-48.