游少輝，蘇志遠(yuǎn)，吳玉海
（錦西石化分公司，遼寧葫蘆島 125001）

　　摘　要：錦西石化分公司凈化車(chē)間合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(wèn)題。通過(guò)采用立體傳質(zhì)塔板代替原浮閥塔板對(duì)汽提塔進(jìn)行擴(kuò)能改造，同時(shí)對(duì)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(lái)不足15t/h提高到40t/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
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1009－2455（2002）06－0059－03

　　錦西石化分公司凈化車(chē)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(guò)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(shí)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(xiàn)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(xiàn)抽出的富氨氣、塔底凈化水換熱后從40層塔盤(pán)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(gè)富氨區(qū)。富氨氣體從塔中部抽出后經(jīng)過(guò)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(guò)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(jì)處理能力為25t/h，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為ρ（S^2-）=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(pán)易結(jié)垢等多種問(wèn)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(mǎn)足石化分公司對(duì)污水處理的需要，因此將凈化車(chē)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(wèn)題分析

2.1 原浮問(wèn)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（S^2-）的質(zhì)量濃度為8000mg／L、氨氮的質(zhì)量濃度為10000mg/L。以上時(shí)，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(shí)，操作就開(kāi)始不穩(wěn)定，側(cè)線(xiàn)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(shí)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(xiàn)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(huì)使塔板上的浮閥變重，影響浮閥的正常移動(dòng)，減小氣相通量，脫落的垢還會(huì)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(xiàn)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(shí)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(guó)內(nèi)同類(lèi)裝置的改造經(jīng)驗(yàn)，采用新型的高效塔板對(duì)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(guò)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(lái)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)槠矫娴木窒扌浴Ｍㄟ^(guò)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(gè)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(wú)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(kāi)孔率為11％時(shí)，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(duì)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)

參數(shù) 側(cè)線(xiàn)抽口以下（1-26層） 側(cè)線(xiàn)抽出口以上（27-40層） 塔徑/mm 1200 1000 *板間路/mm 450 450 塔板數(shù)n 26 14 受液盤(pán)深/mm 50 50 降液管底隙/mm 90 90 益流堰長(zhǎng)/mm 889 795 益流堰高/mm 25 15 進(jìn)口堰長(zhǎng)/mm 1024 902 進(jìn)口堰高/mm 40 40 開(kāi)孔率/% 5.66 27-32層4.28 　 　 33-40層3.57 空塔氣速/（m.s^-1) 0.66 0.4 空塔動(dòng)能因子F_T 1.25 0.69 板孔氣速/（m.s^-1) 11.60 9.34 板孔動(dòng)能因子F₀ 22.0 16.1 降液管風(fēng)停留時(shí)間/s 3.5 3.5 全塔壓降/MPa 0.06 0.06

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(duì)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(lái)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(shí)又可保證汽提效果。
　　④將底部液封盤(pán)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(tái)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(mǎn)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(tái)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(mǎn)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(jì)要求，將2臺(tái)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(shí)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(mǎn)足擴(kuò)能后的生產(chǎn)需要。

4 改造效果及存在問(wèn)題

4.1 改造效果
　　改造前后的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)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(guò)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)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 改造前 改造后 處理量/（t.h^-1) 14 12.5 42 24 全塔壓降/MPa 0.12 0.11 0.06 0.06 進(jìn)水ρ（油）/（mg.L^-1) 620 705 920 880 進(jìn)水ρ（S^2-）/（mg.L^-1) 9536 9968 6384 5920 進(jìn)水ρ（NH₃-N）/（mg.L^-1) 16400 16100 13380 9600 出水ρ（S^2-）/（mg.L^-1) 23.2 36 17.7 16 出水ρ（NH₃-N）/（mg.L^-1) 365 521 232 120 出水ρ（油）/（mg.L^-1) 300 330 500 450

　　①處理能力大大提高。由原來(lái)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(lái)300mg／L以上降至200mg／L左右。消除了側(cè)線(xiàn)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(kāi)工周期大大延長(zhǎng)。改造前由于垢物堵塞問(wèn)題，平均4個(gè)月就需停車(chē)清理汽提塔一次。
　　改造后的CTST塔板能保證汽提塔的開(kāi)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(gè)月無(wú)任何垢物堵塞跡象。
4.2 裝置仍存在的問(wèn)題及措施
　　本次對(duì)汽提裝置的擴(kuò)能改造由于時(shí)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(shí)間短、脫油效果差的問(wèn)題更加突出。計(jì)劃新上2座1000m³的污水罐，預(yù)計(jì)可完全解決進(jìn)塔污水帶油量大的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

　　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(zhǎng)周期運(yùn)行，滿(mǎn)足了分公司對(duì)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(jì)劃對(duì)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(wàn)元；凈化汽提裝置擴(kuò)能改造投資只有99萬(wàn)元節(jié)約一次性投資901萬(wàn)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(jì)算，每年可節(jié)約污水處理成本51萬(wàn)元。同時(shí)每年增產(chǎn)酸性氣可多產(chǎn)硫磺200t，創(chuàng)效益12萬(wàn)元，多產(chǎn)液氮100t，創(chuàng)效益20萬(wàn)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(jì)劃停車(chē)2次，減少直接經(jīng)濟(jì)損失10萬(wàn)元。以上合計(jì)，每年還可多創(chuàng)效益為93萬(wàn)元。

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　　作者簡(jiǎn)介：游少輝（1968－），男，河南固始人，工程師，1990年畢業(yè)于北京化纖工學(xué)院，現(xiàn)在讀天津大學(xué)研究生院化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位，主要從事煉油和環(huán)保方面的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作，現(xiàn)任錦西石化分公司煉油三廠(chǎng)凈化車(chē)間主任，電話(huà)(0429）2178379。