李春梅，張高博，任正時

（1.上海利柏特工程技術(shù)有限公司珠海分公司，廣東珠海519000；2.上海慧得節(jié)能技術(shù)有限公司，上海200000；3.廣東省珠海市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東珠海519000）

面臨原油劣質(zhì)化和油品質(zhì)量升級以及外排污水中NH3-N含量苛刻要求等客觀形勢，需對含硫污水汽提塔的處理能力提出更高要求，而運行負(fù)荷的提高又使分離效率下降，蒸汽單耗增加。

某1 000×104t/a規(guī)模的煉化廠有3套污水汽提裝置，東區(qū)污水汽提塔采用加壓側(cè)線抽氨工藝，曾因負(fù)荷不足而進(jìn)行過1次塔盤改造，繼續(xù)改造潛力不大。南區(qū)有2套污水汽提裝置，分別采用加氫側(cè)線抽氨工藝和常壓無側(cè)線工藝。目前存在的問題是東區(qū)污水汽提裝置的能耗比其它2套高25%。

通常的改造方法是更換污水汽提塔，文中結(jié)合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)提出了針對東區(qū)含硫污水汽提裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造的組合方案，投資較小。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

東區(qū)設(shè)有的污水汽提塔(T502/2)，污水來自1#催化、焦化和柴油加氫精制裝置。污水流量58 t/h，其中1#催化裝置為30 t/h、焦化裝置為14 t/h和柴油加氫裝置為14 t/h。耗汽量18 t/h，污水平均耗蒸汽310 kg/t。T502/2的物料平衡參數(shù)、設(shè)備及其操作參數(shù)見表1、2。

表1 T502/2物料平衡和操作參數(shù)

表2 T502/2的設(shè)備和操作參數(shù)

2 問題分析

污水汽提塔的蒸汽單耗一般為120 kg/t［1～4］，T502/2目前為310 kg/t，明顯偏大，說明該塔的分離效率偏低，初步分析可能是塔盤的能力受限或者塔板數(shù)不足。

東區(qū)污水汽提塔建造較早，原設(shè)計塔板數(shù)較少，為36層，后更換為CTST塔盤，處理能力得到提高，但與原有的浮閥塔板相比，分離效率變低，導(dǎo)致蒸汽單耗較同類裝置偏高。下面就設(shè)備核算、操作狀況和塔內(nèi)結(jié)垢3個方面展開分析。

2.1 設(shè)備核算結(jié)果分析

T502/2的塔盤效率模擬分析核算結(jié)果和模擬計算值與實際值對比見表3。

表3 T502/2模擬計算值與實際值對比

從表3可以看出，目前的塔板效率僅為0.29，而塔板效率通常為0.35，說明塔板效率偏低。該塔塔底凈化水中NH3含量為160 mg/L，也顯著高于計算值46 mg/L。

2.2 操作狀況分析

東區(qū)污水汽提的蒸汽單耗為310 kg/t，南區(qū)同類加氫污水汽提裝置的平均單耗為250 kg/t。同時觀察側(cè)線抽出量，側(cè)線抽出比15%，同類裝置一般為10%。按照58 t/h的原料水量計算，多用蒸汽2.9 t/h，折合單耗升高50 kg/t。

2.3 塔內(nèi)結(jié)垢情況分析

按目前的操作條件對塔板進(jìn)行水力學(xué)核算，蒸汽用量18 t/h時，空塔氣速達(dá)到0.82 m/s，而同類塔為0.5 m/s。另一方面，該塔原料水中含有焦化裝置的含硫污水，其中含有焦粉，易造成塔板堵塞，也會導(dǎo)致塔板效率下降。

綜上，塔底蒸汽用量偏大的原因有3個方面。（1）現(xiàn)有塔板不適應(yīng)含有焦粉的原料水；原料水中焦粉導(dǎo)致塔板的底隙堵塞；（2）本身氣速偏高，負(fù)荷偏大，導(dǎo)致霧沫夾帶，加劇了塔板堵塞的傾向；（3）塔板數(shù)少，分離能力不足，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，不得不提高蒸汽用量，導(dǎo)致塔內(nèi)氣速偏高，加劇了霧沫夾帶和塔板堵塞。

3 優(yōu)化思路和方案

提高塔的處理能力和理論板數(shù)，最簡便的辦法是將現(xiàn)有的板式塔改造為填料塔。填料塔的優(yōu)點是單位體積的處理能力高，單位高度的理論塔板數(shù)較板式塔多，但填料塔抗堵塞的能力較弱，因此不適合處理含有大量焦粉的含硫污水。因此仍然選擇板式塔。

考慮到目前該廠有3套污水汽提裝置，采納系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)中的大系統(tǒng)思維，將3套污水汽提裝置整體考慮，發(fā)現(xiàn)南區(qū)加氫污水汽提裝置的負(fù)荷偏低，可將加氫裝置的含硫污水分流到南區(qū)加氫污水汽提中。因此提出3個方案。（1）更換新塔。將現(xiàn)有的污水汽提全塔更換為直徑更大，塔板數(shù)更多的塔；（2）負(fù)荷轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有塔不改造，所增加的負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到南區(qū)加氫污水汽提塔；（3）轉(zhuǎn)移+小改。南區(qū)加氫裝置不改造，對現(xiàn)有的污水汽提塔進(jìn)行小改。

方案1：換塔。增大塔徑、增加板數(shù)和采用高效塔板。按照70 t/h處理量，蒸汽單耗250 kg/t進(jìn)行設(shè)計。在現(xiàn)有停用的T502/1位置新建該塔，建好后停用現(xiàn)在運行的T502/2。方案1的設(shè)備核算表及塔盤水力學(xué)計算結(jié)果見表4～6。

表4 方案1-新建T502/1的核算值

表5 方案1-新建T502/1水力學(xué)計算匯總

表6 方案1-新建T502/1的各參數(shù)值

改造內(nèi)容：新增加汽提塔塔T502/1，填料段塔徑1 200 mm，塔內(nèi)件采用2段38#CMR散堆填料，每段高3 m。

投資內(nèi)容及金額：塔體（Q245R 0Cr13）1個，塔內(nèi)件（2段填料+46層ATV+10層固舌），平臺梯子管道等。金額共計360×104元。該方案可節(jié)省1.0 MPa蒸汽3.5 t/h。項目收益441×104元/a，靜態(tài)回收期0.9 a。優(yōu)點是改造內(nèi)容比較集中，便于施工組織。缺點是施工周期較長，投資大。

方案2：負(fù)荷轉(zhuǎn)移。將東區(qū)的污水量部分轉(zhuǎn)移到南區(qū)污水汽提塔，降低T502/2的處理量。將加氫污水轉(zhuǎn)移進(jìn)入南區(qū)污水汽提塔。但需對南區(qū)加氫污水裝置T201進(jìn)行擴(kuò)能改造。T201設(shè)備核算和塔盤水力學(xué)計算結(jié)果見表7、8。

表7 方案2-T201開孔率和降液板面積（優(yōu)化后）

表8 方案2-酸性水汽提塔T201設(shè)計數(shù)據(jù)水力學(xué)計算值

T201擴(kuò)能改造內(nèi)容：塔盤（更換18～49層塔盤，其余利舊），填料（第2填料段填料由原38#更換為50#散堆填料）。投資金額50×104元。該方案可節(jié)省1.0 MPa蒸汽0.84 t/h。收益105.8×104元/a，靜態(tài)回收期0.5 a。優(yōu)點是改造工作量小，缺點是節(jié)汽量小，效益較差。

方案3：轉(zhuǎn)移和小改。對東區(qū)污水汽提塔進(jìn)行小改。在下段增加1段塔段，更換全塔塔板?；A(chǔ)無需改造，檢修期間即可完成。T502/2塔盤水力學(xué)計算結(jié)果見表9、10。

表9 方案3-T502/2水力學(xué)計算匯總

表10 方案3-改造T502/2的各參數(shù)值

T502/2擴(kuò)能改造內(nèi)容：在下段增加1段塔段（塔徑1 600 mm，塔高3 m），將全塔塔板更換為ATV高效浮閥塔盤。該方案可節(jié)省1.0 MPa的蒸汽3 t/h。收益390×104元/a，靜態(tài)回收期0.4 a。優(yōu)點是效益較好，改造工作量不大。

3種方案各有優(yōu)缺點，改造內(nèi)容、改造周期、投資、效益見表11。

表11 3方案對比

對比發(fā)現(xiàn)方案3投資較少、效益較好。

4 結(jié)論

方案3首先采用系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行源頭優(yōu)化，將部分比較難處理的含硫污水轉(zhuǎn)移至另外1套污水汽提裝置，然后對該污水汽提塔進(jìn)行改造。下段增加1個塔段以增加塔板數(shù)，同時將其它塔板更換為高效塔板后，蒸汽可節(jié)約3 t/h，投資費用也較低。與傳統(tǒng)的改造技術(shù)相比，該方案保持原有的污水汽提塔塔徑不變，塔基礎(chǔ)不用更換，大大降低了改造費用和難度，并節(jié)約較多蒸汽，開創(chuàng)了以節(jié)能為驅(qū)動的改造先例。