摘要：錦西石化分公司凈化車(chē)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(wèn)題 .通過(guò)采用立體傳質(zhì)塔板代替原浮閥塔板對汽提塔進(jìn)行擴能改造,同時(shí)對裝置內其它設備進(jìn)行相應改造,使裝置的處理能力由原來(lái)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(chē)間含硫污水汽提裝置是重油深度加工系統工程的配套裝置，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，保證污水達標排放;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和氨精制回收系統兩大部分。其中汽提系統采用單塔加壓汽提側線(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。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。氣氨在氨精制系統經(jīng)過(guò)純液氨循環(huán)洗滌、結晶、吸附等脫硫步驟后，由氨壓機壓縮后制得 工業(yè) 液氮。工藝流程如圖1。
該裝置設計處理能力為25t/h，設計進(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(pán)易結垢等多種問(wèn)題，使裝置的處理能力不足15t/h，凈化水質(zhì)量也較差，遠不能滿(mǎn)足石化分公司對污水處理的需要，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(S2-)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，難以達到較好的平衡，處理量達14t/h時(shí)，操作就開(kāi)始不穩定，側線(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)水調節罐，調節容積偏小，因此污水的停留時(shí)間短。經(jīng)在污水調節罐中沉降脫油后，仍有一部分污油和懸浮物進(jìn)人塔內。油氣直接 影響 塔內汽液相的正常平衡，且造成側線(xiàn)帶液，進(jìn)一步降低塔的處理能力;懸浮物易在塔內結垢。結垢不僅會(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)使塔具有較強的抗堵塞能力。
②汽提塔處理能力提高后再相應提高重沸器、換熱器、原料泵和氨壓機的負荷能力。
③完善脫油措施，減少進(jìn)塔原料帶油。
3 裝置擴能改造的主要 內容
3.1 汽提塔的改造
3.1.1 塔板的改造
根據國內同類(lèi)裝置的改造經(jīng)驗，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 、有效的途徑。經(jīng)過(guò)充分的調查 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為立體結構，包括梯形噴射罩和基礎板兩大部分。這種形式打破了傳統塔板傳質(zhì)區域為平面的局限性。通過(guò)在罩內發(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)區域擴展到塔板至罩頂的立體空間，使塔板的空間利用率可達40%-60%。其操作工況示意如圖2。
由于CTST獨特的結構和噴射操作方式，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)，F1浮閥的操作彈性為3.4-4.3，而CTST的操作彈性可達5.4～7.2。
⑤對物料適應性強。塔極抗堵塞能力強。且能夠處理易發(fā)泡物料。
改造后汽提塔關(guān)鍵數據如表1所示。
表1 改造后汽提塔的關(guān)鍵數據
| 參數 | 側線(xiàn)抽口以下（1-26層） | 側線(xiàn)抽出口以上（27-40層） |
| 塔徑/mm | 1200 | 1000 |
| *板間路/mm | 450 | 450 |
| 塔板數n | 26 | 14 |
| 受液盤(pán)深/mm | 50 | 50 |
| 降液管底隙/mm | 90 | 90 |
| 益流堰長(cháng)/mm | 889 | 795 |
| 益流堰高/mm | 25 | 15 |
| 進(jìn)口堰長(cháng)/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FT | 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(lái)的45mm擴大為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
根據核算結果，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(mǎn)足擴能后塔底供熱的需要。
3.2.2 增加換熱器
根據核算結果，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(mǎn)足了降低汽提塔出水溫度的需要和節能的要求。
3.3 更換原料泵和氨壓機
根據裝置擴能改造后處理能力達40t/h的設計要求，將2臺舊原料泵更換為負荷較大的新泵，額定流量由25t/h增至46t/h。同時(shí)考慮到改造后氨壓機負荷將有一定的增加，將原6AW-10型氨壓機更換為SAS-10型，從而滿(mǎn)足擴能后的生產(chǎn)需要。
4 改造效果及存在 問(wèn)題
4.1 改造效果
改造前后的測試數據見(jiàn)表2。表2的數據分別取改造前后2組典型數據，裝置經(jīng)過(guò)改造后，取得了以下明顯效果：
表2 改造前后裝置標定數據
| 監測項目 | 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（S2-）/（mg.L-1) | 9536 | 9968 | 6384 | 5920 |
| 進(jìn)水ρ（NH3-N）/（mg.L-1) | 16400 | 16100 | 13380 | 9600 |
| 出水ρ（S2-）/（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。消除了側線(xiàn)帶液現象。
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(cháng)。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運行13個(gè)月無(wú)任何垢物堵塞跡象。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4.2 裝置仍存在的問(wèn)題及措施
本次對汽提裝置的擴能改造由于時(shí)間緊且技改資金不足，增加進(jìn)水調節罐的方案暫未實(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。計劃新上2座1000m3的污水罐，預計可完全解決進(jìn)塔污水帶油量大的問(wèn)題。
5 結語(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，能夠保證長(cháng)周期運行，滿(mǎn)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)行改造重新投入運行，概算投資為1000萬(wàn)元;凈化汽提裝置擴能改造投資只有99萬(wàn)元節約一次性投資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 計算 ，每年可節約污水處理成本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構堵塞而造成的非計劃停車(chē)2次，減少直接 經(jīng)濟 損失10萬(wàn)元。以上合計，每年還可多創(chuàng )效益為93萬(wàn)元。
