CN105884103A - 一种酸性水汽提方法 - Google Patents

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王刻文
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Abstract

本发明公开了石油化工领域的一种酸性水汽提方法，其特征在于包括以下步骤：A)自各装置来的酸性水先经酸性水过滤器过滤后换热升温送入主汽提塔上部，加热、汽提形成含硫蒸汽，酸性水在塔底变为净化水；B)步骤A)中形成的净化水从换热器出装置回用或者外排；C)步骤A)中形成的含硫蒸汽从主汽提塔顶部送入压缩机成为高压过热蒸汽，然后进入饱和减温器成为饱和含硫蒸汽；D)经步骤C)来的饱和含硫蒸汽进入重沸器，加热并汽化部分主汽提塔底净化水；E)从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物进行气液分离；气液分离后所得酸性气送至硫磺回收装置作为原料。相比于传统的酸性水汽提方法，采用本发明所述方法，可以将装置能耗及运行费用减少80％以上。

Description

一种酸性水汽提方法
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体涉及炼厂各个装置产生的含硫含氨酸性水的处理方法。
背景技术
目前国内对于炼厂含硫含氨的酸性水主要采用汽提方法进行处理，包括单塔低压全吹出、双塔加压汽提、单塔加压侧线抽氨等，但上述方法均存在能耗高、操作费用高等缺点，如何高效节能的处理炼厂的酸性水，对炼厂的节能减排具有重要意义，受到国内外广泛的重视。
中国专利8710146.X公开了一种酸性水的处理方法，该方法采用水蒸汽在汽提-水解塔中将污染物汽提出来，再在分馏塔中将氨分离出来。该工艺的气体-水解塔操作温度为140～180℃，为了给塔底提供热源，每吨酸性水需消耗120-180公斤的中压蒸汽，蒸汽耗量大，能耗及运行成本高。
中国专利200710061523.7公开了一种烃类蒸汽转化制氢装置酸性水的回收利用方法，主汽提塔采用常压或微负压蒸汽汽提，塔顶温度95～101℃，塔底97～102℃，该专利并未涉及到节能降耗，以及减少蒸汽用量的方法。
中国专利201220276780.9公开了一种用于石化工程的酸性水汽提装置，具体涉及一种原料水罐的尾气联通装置，将原料水罐顶气联通后通过水封以及净化罐脱臭，但是并未公开有关酸性水汽提工艺。
中国专利200810016475.4公开了一种酸性水汽提装置塔底供热方法，采用低压火炬气为燃料，以导热油为中间介质，对重沸器间接加热，其目的在于提供一种蒸汽的替代热源。该方法存在的问题是：在炼厂中低压火炬气并不是连续稳定的，仅在装置故障或者安全阀泄放时才有，难以保证装置连续稳定运行；如果采用其它燃料气作为替代燃料，使用该方法还单独设了加热炉，不仅占地投资增加，而且这种单独小型的加热炉效率也不高，从能耗角度讲也不经济。同时，由于其自身消耗了大量燃料气，也会增加运行成本。
发明内容
本发明提供了一种酸性水汽提方法，采用压缩机使主汽提塔顶的含硫蒸汽成为高温高压过热蒸汽，再使其达到饱和后送入塔底的重沸器，充分利用其相变热，正常运行时不使用新鲜蒸汽，以解决现有技术中降耗大和运行费用高的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种酸性水汽提方法，其特征在于包括以下步骤：
A)自各装置来的酸性水先经酸性水过滤器过滤，过滤后的酸性水在换热器内与来自主汽提塔的净化水换热升温，换热后的酸性水送入主汽提塔上部，并在主汽提塔内与上升蒸汽逆流接触而得以加热、汽提，酸性水中的硫化氢、氨等被蒸汽汽提出来形成含硫蒸汽，酸性水在塔底变为净化水；
B)步骤A)中形成的净化水从换热器出装置回用或者外排；
C)步骤A)中形成的含硫蒸汽从主汽提塔顶部送入压缩机，使含硫蒸汽成为高压过热蒸汽，然后进入饱和减温器使高压过热蒸汽达到饱和状态，成为饱和含硫蒸汽；
D)经步骤C)来的饱和含硫蒸汽进入重沸器，加热并汽化部分主汽提塔底净化水，产生酸性水汽提时所需上升蒸汽；
E)从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物送至冷却器进一步冷却后进行气液分离；气液分离后所得酸性气送至硫磺回收装置作为原料；冷却器中所得冷凝液经泵升压后送回主汽提塔顶做回流液。
本发明一种酸性水汽提方法，其进一步特征在于：在步骤A)中所述的酸性水在换热器内与来自主汽提塔底的净化水换热而被升温到90～110℃。
本发明一种酸性水汽提方法，其进一步特征在于：在步骤B)中所述的换热后的净化水温度为50～80℃，可直接送至上游装置回用；若需直排，也可再加净化水冷却器进一步冷却至40℃后直排。
本发明一种酸性水汽提方法，其进一步特征在于：在步骤A)中所述的主汽提塔顶部含硫蒸汽的绝对压力为0.05～0.15MPa，温度为100～120℃。
本发明一种酸性水汽提方法，其进一步特征在于：在步骤D)中将压缩机输出的高温高压蒸汽送入主汽提底部的重沸器，加热主汽提塔底净化水至110～130℃。
本发明一种酸性水汽提方法，其进一步特征在于：根据原料酸性水是否含氨，对于含氨的原料酸性水，在步骤E)中从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物送至冷却器将气液混合物冷却至85～90℃后进行气液分离；对于不含氨的原料酸性水，冷却器将气液混合物冷却至35～50℃后进行气液分离。
由于主汽提塔顶含硫蒸汽的温度为100～120℃，低于主汽提塔底部重沸器要加热到的110～130℃，热量无法自动从塔顶低温含硫蒸汽传送给塔釜高温净化水。本发明通过运用压缩机对主汽提塔顶的含硫蒸汽压缩做功，使之成为高温高压过热蒸汽，再通过饱和减温器使之达到饱和状态，将其送入塔底部的重沸器用以加热，从而实现了对塔顶含硫蒸汽相变热的回收利用，同时使其先达到饱和状态再进重沸器，又可以尽量减小重沸器的规格尺寸。
本发明为实现低能耗和高热利用率，在压缩机选择方面应综合考虑温升，温升过高会造成压缩机轴功率过高，且易使压缩机损坏；温升过低，则无法实现换热效果或使得重沸器尺寸过大。本发明推荐的压缩机温升范围在10～50℃。
本发明在装置开工时需要引入新鲜蒸汽，待装置运行平稳压缩机启动后，就不再需要消耗新鲜蒸汽，因此，本发明与传统酸性水汽提相比，可大幅提高能源利用率、显著降低装置能耗和运行费用。同时，本发明将压缩机输出的高温高压饱和蒸汽在重沸器内经主汽提塔底酸性水冷凝后再以进冷却器。由于此时气液混合物中可冷凝组分的总量远低于常规主汽提塔顶含硫蒸汽可冷凝组分的总量，因此冷却时所需冷却水量与原主汽提塔顶含硫蒸汽直接冷却时所需冷却水量相比可大幅降低，从而有利于进一步降低装置的能耗和运行费用。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：通过压缩机对主汽提塔顶的含硫蒸汽压缩做功，使其成为高温高压蒸汽，并以此为热源对塔底净化水进行加热和汽化，从而实现了对含硫蒸汽相变热的回收利用，并以此形成高能效、低能耗、低运行费用的酸性水汽提流程。相比于传统的酸性水汽提方法，采用本发明所述方法，可以将装置能耗及运行费用减少80％以上。
附图说明
图1为本发明一种酸性水汽提方法流程示意图。
其中所示附图标记为：1-酸性水，2-净化水，3-减温水，4-酸性气，5-酸性水过滤器，6-换热器，7-主汽提塔，8-压缩机，9-饱和减温器，10-重沸器，11-冷却器，12-分液罐，13-回流泵。
具体实施方式
下面用具体实施例来详细说明本发明，但这些实施例并不限制本发明的范围。
实施例1
某炼厂酸性水汽提装置，处理原料酸性水100t/h，其中含硫化氢10000ppm，不含氨。
酸性水经过滤器过滤后，再经酸性水-净化水换热器换热至100℃后进主汽提塔，在主汽提塔内酸性水与蒸汽通过23层塔盘逆流接触，其中所含硫化氢随蒸汽被汽提出来，塔底的净化水经酸性水-净化水换热器换热冷却至65℃后送回上游装置回用。塔顶的含硫蒸汽0.04MPaG，110℃，经压缩机压缩后达到138摄氏度，0.2MPaG，再经饱和减温器使之达到133.5℃，0.2MPaG的饱和状态后送至重沸器作为热源，将塔底液加热至120℃。重沸器出口的气液混合物经冷却器冷却至40℃后再经分液罐分液，液相至塔顶回流，气相至硫磺回收装置。经处理后的净化水中，H2S含量＜20ppm。
采用本发明所述酸性水汽提流程，压缩机轴功率950kW，冷却器用循环水量80t/h；而采用常规酸性水汽提工艺，塔底重沸器需要消耗20t/h的1.0MPa蒸汽，同时塔顶的冷却器循环水用量将高达600t/h，按照《石油化工能耗计算标准》(GB/T50441-2007)，本发明较传统酸性水汽提工艺能耗节省了84％，运行费用也节省了3570元/小时，折合每年可以节约运行费用3000万元。
实施例2
某炼厂酸性水汽提装置，处理原料酸性水30t/h，其中含硫化氢4000ppm，氨2000ppm。
酸性水经过滤器过滤后，再经酸性水-净化水换热器换热至103℃后进主汽提塔，在主汽提塔内酸性水与蒸汽通过35层塔盘逆流接触，其中所含硫化氢和氨随蒸汽被汽提出来，塔底的净化水经酸性水-净化水换热器换热冷却至70℃后送回上游装置回用。塔顶的含硫蒸汽0.08MPaG，117℃，经压缩机压缩后达到155摄氏度，0.35MPaG，再经饱和减温器使之达到143℃，0.35MPaG的饱和状态后送至重沸器作为热源，将塔底液加热至125℃。重沸器出口的气液混合物经冷却器冷却至85℃后再经分液罐分液，液相至塔顶回流，气相至硫磺回收装置。经处理后的净化水中，H2S含量＜30ppm，NH3含量＜20ppm。
采用本发明所述酸性水汽提流程，压缩机轴功率360kW，冷却器用循环水量24t/h；而采用常规酸性水汽提工艺，塔底重沸器需要消耗6.3t/h的1.0MPa蒸汽，同时塔顶的冷却器循环水用量将高达180t/h，按照《石油化工能耗计算标准》(GB/T50441-2007)，本发明较传统酸性水汽提工艺能耗节省了81％，运行费用节省1090元/小时，折合每年可以节约运行费用920万元。
实施例3
某炼厂酸性水汽提装置，处理原料酸性水80t/h，其中含硫化氢200ppm，氨5000ppm。
酸性水经过滤器过滤后，再经酸性水-净化水换热器换热至93℃后进主汽提塔，在主汽提塔内酸性水与蒸汽通过20层塔盘逆流接触，其中所含硫化氢和氨随蒸汽被汽提出来，塔底的净化水经酸性水-净化水换热器换热冷却至60℃后再经水冷器冷到40℃外排。塔顶的含硫蒸汽0.02MPaG，105℃，经压缩机压缩后达到125摄氏度，0.1MPaG，再经饱和减温器使之达到120℃，0.1MPaG的饱和状态后送至重沸器作为热源，将塔底液加热至110℃。重沸器出口的气液混合物经冷却器冷却至85℃后再经分液罐分液，液相至塔顶回流，气相进一步精制生产液氨。经处理后的净化水中，H2S含量＜10ppm，NH3含量＜20ppm。
采用本发明所述酸性水汽提流程，压缩机轴功率570kW，冷却器用循环水量98t/h；而采用常规酸性水汽提工艺，塔底重沸器需要消耗14.4t/h的1.0MPa蒸汽，同时塔顶的冷却器循环水用量将高达480t/h，按照《石油化工能耗计算标准》(GB/T50441-2007)，本发明较传统酸性水汽提工艺能耗节省了86％，运行费用节省2600元/小时，折合每年可以节约运行费用2200万元。
由此可见，本发明所述方法与常规酸性水汽提相比，具备明显的低能耗、高能效、低运行费用的优势。

Claims (7)

1.一种酸性水汽提方法，其特征在于包括以下步骤：
A)自各装置来的酸性水先经酸性水过滤器过滤，过滤后的酸性水在换热器内与来自主汽提塔的净化水换热升温，换热后的酸性水送入主汽提塔上部，并在主汽提塔内与上升蒸汽逆流接触而得以加热、汽提，酸性水中的硫化氢、氨等被蒸汽汽提出来形成含硫蒸汽，酸性水在塔底变为净化水；
B)步骤A)中形成的净化水从换热器出装置回用或者外排；
C)步骤A)中形成的含硫蒸汽从主汽提塔顶部送入压缩机，使含硫蒸汽成为高压过热蒸汽，然后进入饱和减温器使高压过热蒸汽达到饱和状态，成为饱和含硫蒸汽；
D)经步骤C)来的饱和含硫蒸汽进入重沸器，加热并汽化部分主汽提塔底净化水，产生酸性水汽提时所需上升蒸汽；
E)从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物送至冷却器进一步冷却后进行气液分离；气液分离后所得酸性气送至硫磺回收装置作为原料；冷却器中所得冷凝液经泵升压后送回主汽提塔顶做回流液。
2.根据权利要求1所述的酸性水汽提方法，其特征在于：在步骤A)中所述的酸性水在换热器内与来自主汽提塔底的净化水换热而被升温到90～110℃。
3.根据权利要求1所述的酸性水汽提方法，其特征在于：在步骤B)中所述的换热后的净化水温度为50～80℃，直接送至上游装置回用或进一步冷却至40℃后直排。
4.根据权利要求1所述的酸性水汽提方法，其特征在于：在步骤A)中所述的主汽提塔顶部含硫蒸汽的绝对压力为0.05～0.15MPa，温度为100～120℃。
5.根据权利要求1所述的酸性水汽提方法，其特征在于：在步骤D)中将压缩机输出的高温高压蒸汽送入主汽提底部的重沸器，加热主汽提塔底净化水至110～130℃。
6.根据权利要求1所述的的酸性水汽提方法，其特征在于：对于含氨的原料酸性水，在步骤E)中从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物送至冷却器中冷却至85～90℃后进行气液分离。
7.根据权利要求1所述的酸性水汽提方法，其特征在于：对于不含氨的原料酸性水，在步骤E)中从重沸器出来的含硫蒸汽冷凝后所形成的气液混合物送至冷却器中冷却至35～50℃后进行气液分离。
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