孫慶宇 龔朝兵 黨建軍 花 飛

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

原油在加工過(guò)程中產(chǎn)生大量含硫、含氨酸性水，這些水中溶解了大量的硫化氫和氨，一般經(jīng)酸性水汽提裝置處理后進(jìn)行回用或去污水處理場(chǎng)處理。酸性水罐是酸性水汽提裝置的重要設(shè)備，具有緩沖、均質(zhì)和除油的作用，該罐屬于常壓容器。受酸性水罐大小呼吸的影響，大量惡臭氣體和油氣從酸性水中逸出，當(dāng)罐內(nèi)壓力較高時(shí)，罐頂?shù)奈矚饨?jīng)常破水封，造成環(huán)境污染和安全隱患，需要采取合理高效的技術(shù)對(duì)惡臭尾氣進(jìn)行綜合治理[1-2]。

酸性水罐頂惡臭廢氣的主要組成是H2S、氨、有機(jī)硫(如硫醇)等及烴類(lèi)。經(jīng)過(guò)近些年的實(shí)踐，酸性水罐頂惡臭尾氣的治理由簡(jiǎn)單的水洗法和焚燒法發(fā)展到現(xiàn)在的綜合治理法，其中以降膜吸收技術(shù)、超重力反應(yīng)器脫硫技術(shù)和水洗-胺洗技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛[3-5]。

文章以某公司煉油廠酸性水罐區(qū)逸散的惡臭污染氣體為研究對(duì)象，采用中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)撫順石油化工研究院)開(kāi)發(fā)的超重力脫硫工藝技術(shù)，對(duì)廢氣超重力脫硫處理過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 系統(tǒng)概況

某煉油廠酸性水汽提(Ⅱ)裝置根據(jù)全廠各裝置酸性水來(lái)源情況，分為非加氫型和加氫型酸性水兩個(gè)處理系列，均采用雙塔加壓汽提工藝。非加氫型酸性水系列設(shè)立了3個(gè)8 000 m3的儲(chǔ)罐，加氫型酸性水系列設(shè)立了3個(gè)10 000 m3的儲(chǔ)罐，6個(gè)儲(chǔ)罐共用一套罐頂惡臭氣體脫臭設(shè)施。酸性水儲(chǔ)罐尾氣脫臭系統(tǒng)采用撫順石油化工研究院的專(zhuān)利技術(shù)，采用“罐區(qū)微正壓密閉+超重力反應(yīng)器脫臭+壓縮機(jī)增壓+低壓瓦斯管網(wǎng)回收或排氣筒就地排放”方案。

超重力環(huán)境通過(guò)旋轉(zhuǎn)填充床(Rotating Packed Bed，RPB)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，RPB具有傳質(zhì)效率高、體積小、操作簡(jiǎn)單和開(kāi)停車(chē)容易等優(yōu)點(diǎn)。超重力反應(yīng)器依靠高速電機(jī)帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生低壓將酸性水罐頂惡臭尾氣吸入反應(yīng)器，通過(guò)超重力環(huán)境的作用使氣液發(fā)生充分接觸并快速反應(yīng)，反應(yīng)后的尾氣從反應(yīng)器頂部排出。反應(yīng)器中裝填的專(zhuān)利吸收劑是氧化性吸收液，主要成分是堿(NaOH)、氧化劑(如次氯酸鈉)、催化劑和活化劑，能夠同時(shí)去除廢氣中的硫化氫、氨以及硫醇和硫醚等有機(jī)硫。當(dāng)脫硫后氣體(凈化尾氣)的氧體積分?jǐn)?shù)大于2%時(shí)進(jìn)煙囪，當(dāng)其氧體積分?jǐn)?shù)不超過(guò)2%時(shí)經(jīng)壓縮機(jī)升壓后進(jìn)瓦斯管網(wǎng)回收。

酸性水罐頂廢氣超重力脫硫系統(tǒng)的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 酸性水罐頂廢氣超重力脫硫系統(tǒng)流程

2 酸性水罐頂廢氣超重力脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題及分析

(1)吸收液使用周期短，飽和吸收液回收困難

專(zhuān)利吸收液設(shè)計(jì)使用周期為半年,但在酸性水汽提(Ⅱ)裝置負(fù)荷不到60%時(shí)使用僅15天即發(fā)現(xiàn)脫硫后氣體的氨和硫化氫質(zhì)量濃度嚴(yán)重超標(biāo)，說(shuō)明吸收液已飽和，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)使用壽命。

吸收液飽和后需要進(jìn)行更換，但飽和液含氯離子質(zhì)量濃度較高。按照原設(shè)計(jì)流程，吸收液要退至酸性水儲(chǔ)罐，此吸收液會(huì)腐蝕儲(chǔ)罐防腐涂層，造成嚴(yán)重的安全隱患，只能委托環(huán)保公司處理。

(2)凈化尾氣帶液嚴(yán)重，積液對(duì)壓縮機(jī)等部件有較強(qiáng)的腐蝕性

罐頂惡臭氣體超重力脫硫工藝未考慮分液?jiǎn)栴}，該系統(tǒng)運(yùn)行3個(gè)月以來(lái)，發(fā)現(xiàn)凈化氣體帶液嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)也無(wú)專(zhuān)用排放管道，回收困難。同時(shí)由于凈化氣體持續(xù)帶液，造成無(wú)法啟動(dòng)壓縮機(jī)，導(dǎo)致凈化氣體無(wú)法回收至低壓瓦斯管網(wǎng)，只能現(xiàn)場(chǎng)煙囪排放，排放烴無(wú)法回收。

凈化尾氣中的積液腐蝕性較強(qiáng)，對(duì)壓縮機(jī)、煙囪、管道等過(guò)流部件都有較強(qiáng)的腐蝕性，且壓縮機(jī)、煙囪等不少過(guò)流部件都是碳鋼材質(zhì)。煙囪底部未設(shè)置凝液排放閥門(mén)和回收設(shè)施，凝液通過(guò)臨時(shí)接管收集時(shí)容易泄露至地面造成環(huán)境污染。

(3)活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)存在銨鹽結(jié)晶、潤(rùn)滑油乳化

脫臭系統(tǒng)所選壓縮機(jī)屬于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。由于凈化尾氣中殘存部分氨和硫化氫，在一定條件下易形成銨鹽結(jié)晶，易導(dǎo)致壓縮機(jī)氣閥失效，活塞磨損，不利于安全生產(chǎn)。同時(shí)此壓縮機(jī)由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題，油箱易進(jìn)水，造成潤(rùn)滑油乳化。

如圖3所示，信號(hào)傳感器傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)通道數(shù)據(jù)采集器進(jìn)入無(wú)線發(fā)射模塊，通過(guò)信號(hào)采集器的無(wú)線接收模塊接收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)入嵌入式計(jì)算機(jī)。 現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)顯示器進(jìn)行初步數(shù)據(jù)分析、處理，也可進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存導(dǎo)入excel制成圖表進(jìn)行深入分析處理。

3 優(yōu)化措施

3.1 專(zhuān)利吸收劑更換為低濃度堿液

堿液對(duì)硫化氫吸收效果良好，對(duì)低分子硫醇有一定吸收效果，其對(duì)罐頂惡臭氣體的去除率很高，在國(guó)內(nèi)有較多成功案例[6-7]。針對(duì)專(zhuān)利吸收劑失活較快且含氯離子多的問(wèn)題，將其更換為低濃度堿液；增設(shè)收退堿管線，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照2%～5%控制，廢堿液分批退入酸性水原料罐。應(yīng)用實(shí)踐表明，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的堿液作吸收劑，可取得良好的脫除效果，典型分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 堿液吸收效果比較 mg/m3

由表1可見(jiàn)：與某煉油廠酸性水汽提(Ⅰ)采用的降膜吸收工藝相比，吸收效果基本相當(dāng)。

3.2 增設(shè)洗氨罐

超重力脫硫工藝的凈化尾氣的氨質(zhì)量濃度較高，原因是降膜吸收法采用了專(zhuān)用的洗氨罐，超重力脫硫工藝無(wú)脫氨罐，在惡臭氣體濃度偏高時(shí)，脫氨的效果較低。氨氣在常溫下極易溶于水，通過(guò)增設(shè)凈化水吸收罐，能高效吸收廢氣中的氣氨。因此，為保證凈化尾氣進(jìn)瓦斯系統(tǒng)回收，應(yīng)降低凈化尾氣的氨質(zhì)量濃度，需增設(shè)洗氨罐，通過(guò)凈化水吸收后的含氨廢水進(jìn)汽提裝置原料水罐[5-7]。

酸性水罐頂廢氣脫硫脫氨系統(tǒng)優(yōu)化后的流程見(jiàn)圖2。

圖2 酸性水罐頂廢氣脫硫脫氨系統(tǒng)優(yōu)化后的流程

煉油廠在治理酸性水罐頂惡臭氣體時(shí)一般采用低溫柴油吸收-超重力脫硫技術(shù)，單獨(dú)采用超重力脫硫技術(shù)的較少。低溫柴油吸收-超重力脫硫技術(shù)，用低溫柴油吸收廢氣中烴類(lèi)組分和有機(jī)硫化物、氨；用吸收液凈化廢氣中的硫化氫組分和部分有機(jī)硫組分。

洗氨罐可設(shè)置在反應(yīng)器前或反應(yīng)器后，洗氨罐設(shè)置在反應(yīng)器前，需要增加噴射泵，壓縮機(jī)的參數(shù)可能需要調(diào)整，但可以降低反應(yīng)器負(fù)荷、提高硫化物的脫除效果，通過(guò)含氨污水的置換量可有效降低凈化尾氣氨質(zhì)量濃度；洗氨罐設(shè)置在反應(yīng)器后，前端流程不需改動(dòng)，由于堿液置換量不能偏大，可能存在凈化尾氣硫化物偏高的問(wèn)題。綜合來(lái)說(shuō)，建議洗氨罐設(shè)置在超重力反應(yīng)器前。

3.3 增設(shè)凈化尾氣分液罐

由于凈化尾氣未設(shè)計(jì)分液罐，帶液嚴(yán)重，可增設(shè)凈化尾氣分液罐。在增設(shè)分液罐前，在煙囪底部加裝正式的凝液收集排放閥門(mén)和回收設(shè)施，加強(qiáng)排液，降低煙囪的腐蝕。

3.4 尾氣壓縮機(jī)改型

凈化尾氣提壓一般采用水環(huán)泵或離心壓縮機(jī)。針對(duì)活塞式壓縮機(jī)的問(wèn)題，可將原設(shè)計(jì)選用的活塞式壓縮機(jī)改為離心壓縮機(jī)。

3.5 其他優(yōu)化措施

加強(qiáng)酸性水罐的保溫可減少惡臭尾氣的排放。光面鋁色或白色漆的太陽(yáng)能吸收率較低，使用光面鋁色或白色漆比銀灰色或綠色漆，酸性水儲(chǔ)罐的逸散量可減少40%。優(yōu)先選用光面鋁色或白色的罐漆涂料[8]。

酸性水罐頂采用氮封技術(shù)，控制合適的氮封壓力，減少酸性水中惡臭氣體的逸出，同時(shí)氮?dú)獾难a(bǔ)入可以使罐頂尾氣保持低含氧狀態(tài)，方便氣柜回收。

4 結(jié)語(yǔ)

煉油廠酸性水罐區(qū)作為煉化企業(yè)一類(lèi)復(fù)合型污染惡臭氣體排放源，其環(huán)保和安全風(fēng)險(xiǎn)較大，需要采取合理高效的技術(shù)對(duì)惡臭尾氣進(jìn)行綜合治理。針對(duì)某煉油廠酸性水汽提(Ⅱ)惡臭氣體超重力脫硫系統(tǒng)存在的吸收劑效果差、凈化尾氣帶液嚴(yán)重、尾氣壓縮機(jī)運(yùn)行工況不佳等問(wèn)題，進(jìn)行了原因分析并提出操作調(diào)整或技術(shù)改造措施。惡臭氣體通過(guò)凈化水洗氨，吸氨后的污水送至酸性水儲(chǔ)罐中，脫除了氨氣的惡臭氣體再送至超重力反應(yīng)器進(jìn)行脫硫，吸收液采用低濃度堿液，凈化氣體中沒(méi)被吸收的烴類(lèi)等組分送至氣柜，可有效解決酸性水罐頂惡臭氣體排放存在的問(wèn)題。