第一章工艺技术规程

中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第1页共262页第一章工艺技术规程第一节装置概况及工艺原理1装置概况1）原料及来源2×150t/h酸性水汽提装置属中海炼化惠州炼油项目新建16套主装置之一，单元编号115，与延迟焦化、脱硫联合装置、废酸再生装置和硫磺回收装置布置在一起，组成一个联合装置，即第四联合装置，由中国石化工程建设公司完成基础设计，中石化洛阳石油化工工程公司完成详细设计。装置分成两个系列。系列一公称能力150t/h，处理来自常减压装置、催化裂化装置、焦化装置的酸性水。系列二公称能力150t/h，处理来自高压加氢裂化装置、中压加氢裂化装置、汽柴油加氢装置、硫磺回收装置、脱硫、重整预加氢的酸性水。2）装置公称规模装置公称规模300t/h(2×150t/h)，实际处理量257.9t/h酸性水。系列一、系列二公称规模均为150t/h，操作弹性110%-60%；实际处理量分别为137.2t/h、120.7t/h。3）生产方法及工艺特点两个系列均采用双塔汽提工艺，脱硫化氢塔顶的富含H2S的酸性气送至硫磺回收装置，脱氨塔顶的富NH3气体经两级定压定温冷凝、结晶、脱硫剂精制脱除H2S后，经压缩冷凝成液氨送出装置。4）主要产品装置产生252871.1kg/h净化水，2306.2kg/h富H2S酸性气，2628.7kg/h液氨。5）生产制度装置年开工8400小时（350天）。6）设备情况中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第2页共262页装置共有设备149台(套)，其中塔4座，容器28台，安全阀24台，冷换设备28台，空冷器20片，机泵28台(套)，小型设备16台，脱臭系统1套、压缩机组1套（包括氨压机2台及配套设备）。7）消耗指标装置处理每吨酸性水消耗循环水3.3t，电3.6kW，1.1MPa蒸汽0.2t，0.45MPa蒸汽0.1t。8）总能耗装置总能耗为748.7MJ/t(原料)(17.9x104Kcal/t(原料))。根据《炼油厂能量消耗计算与评价方法》(2003年版)，本装置能耗定额18×104Kcal/t(原料)。9）占地面积与废酸再生装置共同布置，联合装置总占地面积：1.254公顷（132米×95米）。10）辅助材料装置生产所需的辅助材料包括缓蚀剂、脱硫剂、脱臭剂、碱和瓷球等，其中缓蚀剂、脱硫剂、脱臭剂由桶装车运至本装置，所需的30%NaOH由水处理系统经管线送至本装置。表1-1辅助材料用量表序号名称型号或规格年用量m3一次装入量m3备注(使用年限)1缓蚀剂待定562脱硫剂JX-1854年3脱臭剂DSC-059.16×2共2年4碱30%NaOH220t155瓷球φ203.56破乳剂6048t7液氨4.5t开工用11）主要技术经济指标表1-2酸性水汽提装置主要技术经济指标表序号指标名称单位数量备注一主要原料和辅助材料加氢系列酸性水t/h150中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第3页共262页序号指标名称单位数量备注非加氢系列酸性水t/h150二主要产品和副产品净化水t/h25.29液氨t/h2.63酸性气t/h2.31三动力和公用物料消耗循环水t/h990电kW1080蒸汽1.1MPat/h600.5MPat/h30净化风Nm3/h装置能耗MJ/t(原料)745.5四装置占地面积公顷1.2542装置工艺原理1)原料均质原料酸性水经脱气罐闪蒸脱除可能夹带的轻烃，酸性水随后进入酸性水储罐，在酸性水储罐内靠自然沉降及油水的密度差，使油漂浮在上面，并从撇油口溢流至污油罐，再用泵输送出装置。酸性水经过一定停留时间后，再用泵输送至装置本体处理。2)酸性水汽提酸性污水是挥发性弱电解质水溶液体系，主要是H2S—NH3—H2O的三元水溶液。体系中存在物理平衡（汽液平衡）和化学平衡（电离及反应平衡）。H2S和NH3皆易溶于水，具有挥发性，其中NH3在水中的溶解度远大于H2S在水中的溶解度。在三元水溶液中H2S主要是以NH4HS的形式存在，而NH4HS在水中又电离成NH4+和HS-，几者之间的关系，可用如下方程式表示：气相：液相：NH4++SH-NH4HSNH3（L）+H2S（L）其中：①由于水解反应是吸热的，故提高反应温度有利于平衡向水解方向移动，生成更多的H2S及NH3分子。②吸收是放热的，而解析是吸热的，故加热有利于液相中的H2S和NH3分子挥发到气相中去，生成更多的H2S和NH3气体。中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第4页共262页③不断的移去气相中的H2S和NH3气体，造成H2S和NH3气相分压下降，可使平衡进一步向有利于H2S及NH3挥发的方向移动。④由于NH3在水中的溶解度远大于H2S在水中的溶解度，故在脱硫塔顶部注入吸收水（即冷进料或过冷水）有利于NH3吸收，这样就可以在脱硫塔顶得到纯度较高的H2S气体。另外，酸性水携带的一部分CO2也以类似的形式从脱硫塔顶与H2S一起抽出。3)氨精制NH3和H2S共存时会发生如下化学反应:NH3+H2SNH4HS+Q12NH3+H2S(NH4)2S+Q2由于反应为体积缩小的放热反应，增加压力或降低温度，平衡向右移动，促使H2S进一步反应，从而达到脱除H2S的目的。脱除的H2S以NH4HS氨盐的结晶物形式吸附在结晶器内的塔板上，所以该工艺就被称作氨结晶。当结晶物累积达到一定程度，结晶器内容积变小，脱H2S效果下降，此时需要将氨气切至备用结晶器，对该结晶器进行水冲洗。当温度降低时，反应向右移动，这样H2S和NH3即反应生成NH4HS，由于酸性水汽提后得到的氨气纯度较高，H2S含量非常小，大大过量的NH3可使H2S几乎完全生成NH4HS。氨结晶器中靠液氨挥发控制非常低的温度，使反应能够进行，H2S反应生成NH4HS晶体被吸附在塔板上定期清洗。未反应的氨气在气氨精制器内经过高效脱硫剂脱除仍可能携带的微量H2S后进入氨压机。经氨压机压缩后氨气升压升温，高压高温的氨气经冷却即转化为液氨。液氨输送至氨储罐中即可作为合格的液氨产品输出装置。4)固定铵的脱除对于酸性水中的固定铵（NH4Cl、(NH4)2SO4）问题将采用加碱汽提的工艺。该工艺的基本原理是：一般的汽提工艺只能将游离态形式或以NH4HS、NH4HCO3等化合态形式存在的氨、硫化氢、二氧化碳由水中汽提出来，当采用汽提蒸汽加热时，上述化合物会分解，并在蒸汽汽提的条件下将相对挥发度不同的H2S、CO2、NH3从水中分离出来。但催化裂化和焦化的酸性水中含有盐类，在酸性水中会形成NH4Cl或(NH4)2SO4等盐类，这类盐在加热条件下无法水解。为脱除该盐类，采取加碱汽提工艺，直接在氨汽提塔侧壁注碱，使NH4Cl和(NH4)2SO4在OH-离子存在的条件下，生成游离的氨，从而分离出来。加碱后将会发生如下反应：NH4++OH-NH3+H2O当向汽提塔加碱时，OH-浓度增加，平衡向右移动；随着NH3不断被汽提除去，使平衡不断向右移动，从而达到除去固定氨的目的。但向汽提塔内加碱的位置应受到重视，因为在含硫污水汽提体系中，除存在NH4+平衡外，还存在S2-及HS-的平衡：中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第5页共262页H2S+2NaOHNa2S+H2ONaHS+NaOHNa2S+H2O当向汽提塔内加碱时，Na+浓度增加，Na2S浓度也相应增加，亦即在NH4+被除去的同时，硫又被固定下来，降低了脱硫效率。系列一汽提塔采用注碱技术，以减少该系列净化水中固定氨氮含量。系列二净化水由于提供各加氢装置回用，不能在净化水中存在钠离子，因此正常操作时不注碱，只有当系列一出现故障，系列二处理全部酸性水并停止各加氢装置回用净化水时投用注碱系统。中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第6页共262页第二节工艺流程说明（两系列相同）自装置外来的酸性水一起进入酸性水脱气罐（D-101、D-201）脱除油气，脱除的油气在精制罐（D-303）经MDEA洗涤脱除H2S后，排至系统火炬进行回收。罐底酸性水在液位控制下自压进入酸性水贮罐（T-101A/B、T-201A/B），在此长时间静置以隔去水中大部分油，罐顶设安全水封罐（D-305）和脱臭罐（D-306A/B）。设置脱气罐底泵（P-101、P-201）用于酸性水自脱气罐至贮罐的输送或各贮罐间的倒罐。隔油后酸性水经酸性水泵（P-102A/B、P-202A/B）提压后分为两部分，一部分作为冷进料直接进入脱硫化氢塔（C-101、C-201）上部的第二段填料上方；另一部分经酸性水-净化水换热器（E-101AD、E-201A~D）与净化水换热至110~115℃后再与酸性水-脱硫水换热器（E-102、E-202）换热至135~137℃进入脱硫化氢塔（C-101、C-201）第26层塔板。少量的净化水经过冷水冷却器（E-301）冷却至36℃后进入脱硫化氢塔顶部以控制塔顶温度。酸性水在脱硫化氢塔中自上而下流动，在脱硫化氢塔底重沸器（E-103、E-203）提供热源产生的汽提作用下，富含H2S成份的酸性气自塔顶分出，在压控下送往硫磺回收装置。脱硫化氢塔底的164℃的脱硫水经酸性水-脱硫水换热器（E-102、E-202）冷却至144℃后自压进入脱氨塔（C-102、C-202）第22层塔板。在脱氨塔底重沸器（E-104、E-204）提供热源产生的汽提作用下，富氨气自塔顶分出，经脱氨塔顶空冷器（A-101A～F、A-201A～F）冷却至80℃进入脱氨塔顶回流罐（D-102、D-202）进行气液分离，液相作为回流经脱氨塔顶回流泵（P-103A/B、P-203A/B）在液控下送往脱氨塔顶部；分离出的富氨气经富氨气冷却器（E-105、E-205A～C）冷却至37～40℃后经富氨气氨冷却器（E-107、E-207）冷却至20℃进入富氨气分液罐（D-105、D-205），进一步去除H2S的富氨气由富氨气分液罐顶部在压控下送至氨结晶器(D-301A/B)。富氨液自富氨气分液罐下部压送至酸性水储罐（T-101、T-201）。系列一、系列二脱氨塔底的净化水经酸性水与净化水换热器（E-101A～D、E-201A～D）分别冷却至84、90.5℃后经净化水泵（P-104A/B、P-204A/B）提压后，系列一净化水再经净化水空冷器(A-102A～D)和净化水冷却器（E-106A/B）冷却至40℃；系列二净化水分为两部分：大部分至净化水空冷器(A-202A～D)冷却至55℃，小部分至脱硫装置碱液加热器，温度降至55~60℃后，然后两股水合并进入净化水冷却器（E-206A/B）冷却至40℃。系列二净化水在液控下分为四部分：大部分作为回用，一部分补水至系列一，另一小部分经循环水冷却后返回脱硫化氢塔顶部，其余部分送至污水处理场。系列一净化水由于回用量大于产出量，需要从系列二补水，在液控下分为三部分：大部分回用，小部分经循环水冷却后返回脱硫化氢塔顶部，其余部分送至污水处理场。富氨气在氨结晶器（D-301A/B）经结晶法脱除H2S，然后经气氨精制器（D-302A/B）进一步脱除H2S后进入氨压机部分经压缩冷凝成液氨由泵送出装置。为增加抗事故能力,设置了事故缓冲罐（T-301）。为保护设备，在酸性水-净化水换热器前注缓蚀剂。中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第7页共262页系列一汽提塔采用注碱技术，以减少该系列净化水中固定氨氮含量。系列二净化水由于提供各加氢装置回用，不能在净化水中存在钠离子，因此正常操作时不注碱，只有当系列一出现故障，系列二处理全部酸性水并停止各加氢装置回用净化水时投用注碱系统。中海炼化惠州炼油项目115单元酸性水汽提装置操作规程第8页共262页第三节工艺指标本装置主要工艺指标如表1-3所示。表1-3装置主要工艺指标名称项目单位指标原料质量指标酸性水进装置温度℃≤50进装置压力MPa≤0.45油含量g/g≤500产品质量指标系列一/系列二酸性气氨含量%(V/V)≤4H2S浓度%(v/v)≥60烃含量%(v/v)≤3温度℃≤55压力MPa0.45～0.65