摘要：錦西石化分公司凈化車間含硫污水汽提裝置原存在處理能力偏低,凈化水水質(zhì)較差等 問題 .通過采用立體傳質(zhì)塔板代替原浮閥塔板對汽提塔進(jìn)行擴(kuò)能改造,同時對裝置內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)改造,使裝置的處理能力由原來不足15 t/h提高到40 t/h,凈化水質(zhì)量也有明顯改善。

關(guān)鍵詞：含硫污水 污水處理 汽提 傳質(zhì) 塔板

錦西石化分公司凈化車間含硫污水汽提裝置是重油深度加工系統(tǒng)工程的配套裝置，主要用于處理100×104t/a焦化裝置和80×104t/a柴油加氫兩裝置排出的含硫含氨污水。通過降低污水中的硫化物和氨氮含量，保證污水達(dá)標(biāo)排放;同時從廢水中回收硫化氫和氨氣分別生產(chǎn)硫磺和液氨。

1 工藝流程

該裝置流程包括汽提系統(tǒng)和氨精制回收系統(tǒng)兩大部分。其中汽提系統(tǒng)采用單塔加壓汽提側(cè)線抽氨工藝。原料水經(jīng)污水罐靜止脫油后經(jīng)原料泵分冷熱兩路進(jìn)料，一路經(jīng)冷卻后由塔頂填料段上方人塔作為冷進(jìn)料控制塔頂溫度;另一路經(jīng)與分一和分二液相、側(cè)線抽出的富氨氣、塔底凈化水換熱后從40層塔盤上方進(jìn)塔，作為熱進(jìn)料;塔底用重沸器加熱。在一定的壓力和溫度梯度下各組分在塔內(nèi)形成一定的濃度梯度，H2S被汽提至塔頂去制硫裝置生產(chǎn)硫磺;塔底凈化水經(jīng)與原料水換熱冷卻后排放。由于冷進(jìn)料的作用，在塔的中部形成一個富氨區(qū)。富氨氣體從塔中部抽出后經(jīng)過三段冷凝分離變成粗氨氣去氨精制系統(tǒng)。氣氨在氨精制系統(tǒng)經(jīng)過純液氨循環(huán)洗滌、結(jié)晶、吸附等脫硫步驟后，由氨壓機(jī)壓縮后制得 工業(yè) 液氮。工藝流程如圖1。

該裝置設(shè)計處理能力為25t/h，設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為ρ(S2-)=2500mg/L，ρ(氨氮)=2500mg/L，但由于實(shí)際進(jìn)水濃度偏高、水質(zhì)差、塔盤易結(jié)垢等多種問題，使裝置的處理能力不足15t/h，凈化水質(zhì)量也較差，遠(yuǎn)不能滿足石化分公司對污水處理的需要，因此將凈化車間污水汽提裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造十分必要。

2 原裝置存在問題 分析

2.1 原浮問塔板效率偏低

由于原浮閥塔板的傳質(zhì)效率低，在進(jìn)水硫化物(S2-)的質(zhì)量濃度為8000mg/L、氨氮的質(zhì)量濃度為10000mg/L。以上時，汽液相接觸不充分，難以達(dá)到較好的平衡，處理量達(dá)14t/h時，操作就開始不穩(wěn)定，側(cè)線帶液量明顯增加，汽提塔出水中硫化物和氨氮含量明顯增高，ρ(氨氮)>300mg/L。導(dǎo)致出水不合格。

2.2 進(jìn)水含油和懸浮物濃度高

由于原料水含油量較高，而且其中含有大量的焦粉等懸浮物。又由于只有2座500m3的進(jìn)水調(diào)節(jié)罐，調(diào)節(jié)容積偏小，因此污水的停留時間短。經(jīng)在污水調(diào)節(jié)罐中沉降脫油后，仍有一部分污油和懸浮物進(jìn)人塔內(nèi)。油氣直接 影響 塔內(nèi)汽液相的正常平衡，且造成側(cè)線帶液，進(jìn)一步降低塔的處理能力;懸浮物易在塔內(nèi)結(jié)垢。結(jié)垢不僅會使塔板上的浮閥變重，影響浮閥的正常移動，減小氣相通量，脫落的垢還會堆積在降液管和受液槽的夾縫中，減小液相的通量，從而加劇側(cè)線帶液，降低塔的處理能力和汽提塔的出水質(zhì)量。

2.3 裝置改造思路

①采用新型高效塔板提高塔的處理能力和凈化水質(zhì)量，同時使塔具有較強(qiáng)的抗堵塞能力。

②汽提塔處理能力提高后再相應(yīng)提高重沸器、換熱器、原料泵和氨壓機(jī)的負(fù)荷能力。

③完善脫油措施，減少進(jìn)塔原料帶油。

3 裝置擴(kuò)能改造的主要 內(nèi)容

3.1 汽提塔的改造

3.1.1 塔板的改造

根據(jù)國內(nèi)同類裝置的改造經(jīng)驗(yàn)，采用新型的高效塔板對汽提塔進(jìn)行改造是提高裝置處理能力的一條 經(jīng)濟(jì) 、有效的途徑。經(jīng)過充分的調(diào)查 研究 ，我們采用了新型高效的立體傳質(zhì)型塔板(CTST)代替原浮閥塔板來改造汽提塔。

CTST為立體結(jié)構(gòu)，包括梯形噴射罩和基礎(chǔ)板兩大部分。這種形式打破了傳統(tǒng)塔板傳質(zhì)區(qū)域?yàn)槠矫娴木窒扌�。通過在罩內(nèi)發(fā)生拉膜提升一破碎一碰頂返回-噴射-互噴-分離6個步驟，將氣液傳質(zhì)區(qū)域擴(kuò)展到塔板至罩頂?shù)牧Ⅲw空間，使塔板的空間利用率可達(dá)40%-60%。其操作工況示意如圖2。

由于CTST獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和噴射操作方式，使其有以下優(yōu)異的技術(shù)性能。

①通量大。與浮閥塔板相比，CTST無論是氣相還是液相通量均可以提高50%-100%。

②塔板效率高。與高效率的F1浮閥塔板相比，CTST塔板效率可高出40%以上。

③塔板壓降低。

④操作彈性大。開孔率為11%時，F(xiàn)1浮閥的操作彈性為3.4-4.3，而CTST的操作彈性可達(dá)5.4～7.2。

⑤對物料適應(yīng)性強(qiáng)。塔極抗堵塞能力強(qiáng)。且能夠處理易發(fā)泡物料。

改造后汽提塔關(guān)鍵數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 改造后汽提塔的關(guān)鍵數(shù)據(jù)

3.1.2 汽提塔的改造內(nèi)容

①用高效立體傳質(zhì)塔板CTST代替原浮閥塔板，提高塔的處理能力和凈化水的質(zhì)量。

②對降液管進(jìn)行改造。降液管面積不變，將降液管的底隙高度由原來的45mm擴(kuò)大為90mm，增加液相流通能力。

③降低溢流堰并增加進(jìn)口堰，在保證液相通量的同時又可保證汽提效果。

④將底部液封盤高度由60mm提高到104mm，保證最低層溢流堰的液封。

3.2 新增換熱器

3.2.1 增加重沸器

根據(jù)核算結(jié)果，增加了1臺125m2重沸器與原210m2的重沸器并聯(lián)。即總換熱面積由原210m2增至335m2。從而滿足擴(kuò)能后塔底供熱的需要。

3.2.2 增加換熱器

根據(jù)核算結(jié)果，增加了 2臺125m2的汽提塔進(jìn)、出水換熱器，使換熱總面積由410m2增加到660m2。滿足了降低汽提塔出水溫度的需要和節(jié)能的要求。

3.3 更換原料泵和氨壓機(jī)

根據(jù)裝置擴(kuò)能改造后處理能力達(dá)40t/h的設(shè)計要求，將2臺舊原料泵更換為負(fù)荷較大的新泵，額定流量由25t/h增至46t/h。同時考慮到改造后氨壓機(jī)負(fù)荷將有一定的增加，將原6AW-10型氨壓機(jī)更換為SAS-10型，從而滿足擴(kuò)能后的生產(chǎn)需要。

4 改造效果及存在 問題

4.1 改造效果

改造前后的測試數(shù)據(jù)見表2。表2的數(shù)據(jù)分別取改造前后2組典型數(shù)據(jù)，裝置經(jīng)過改造后，取得了以下明顯效果：

表2 改造前后裝置標(biāo)定數(shù)據(jù)

①處理能力大大提高。由原來不足15t外提高到40t/h，井且可在25-42t/h范圍內(nèi)正常操作。

②凈化水質(zhì)量也有明顯改善，其中氨氮質(zhì)量濃度由原來300mg/L以上降至200mg/L左右。消除了側(cè)線帶液現(xiàn)象。

③全塔壓降大幅降低。由改造前的0.12MPa降至0.06MPa。

④裝置開工周期大大延長。改造前由于垢物堵塞問題，平均4個月就需停車清理汽提塔一次。

改造后的CTST塔板能保證汽提塔的開工周期在1年以上不用處理堵物。改造至今裝置已平穩(wěn)運(yùn)行13個月無任何垢物堵塞跡象。

4.2 裝置仍存在的問題及措施

本次對汽提裝置的擴(kuò)能改造由于時間緊且技改資金不足，增加進(jìn)水調(diào)節(jié)罐的方案暫未實(shí)施。處理量提高后，污水停留時間短、脫油效果差的問題更加突出。計劃新上2座1000m3的污水罐，預(yù)計可完全解決進(jìn)塔污水帶油量大的問題。

5 結(jié)語

本次改造取得了良好的效果，不僅使裝置的處理能力由15t/h提高到40t/h，而且凈化質(zhì)量也得到明顯的改善，汽提裝置的操作彈性也明顯增強(qiáng)，能夠保證長周期運(yùn)行，滿足了分公司對污水一次處理的需要。

汽提裝置改造前，由于分公司內(nèi)部污水處理能力不足，原計劃對2套催化污水汽提裝置進(jìn)行改造重新投入運(yùn)行，概算投資為1000萬元;凈化汽提裝置擴(kuò)能改造投資只有99萬元節(jié)約一次性投資901萬元。

裝置的實(shí)際處理量提高后，還降低了污水的單位加工成本，由改造前25.21元/t污水降至23.09元/t污水，按實(shí)際處理量30t/h 計算 ，每年可節(jié)約污水處理成本51萬元。同時每年增產(chǎn)酸性氣可多產(chǎn)硫磺200t，創(chuàng)效益12萬元，多產(chǎn)液氮100t，創(chuàng)效益20萬元。改造后平均每年可避免因汽提塔結(jié)構(gòu)堵塞而造成的非計劃停車2次，減少直接 經(jīng)濟(jì) 損失10萬元。以上合計，每年還可多創(chuàng)效益為93萬元。

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