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中石化茂名石化200吨酸性水汽提装置技术规程

目录

1装置概况及主要工艺技术特点 (1)

2 工艺过程简述及工艺流程简图 (5)

3 主要工艺指标、技术经济指标及能耗 (8)

4 主要动力指标 (12)

5 产品质量指标及分析化验项目 (14)

6 主要原料及原辅材料质量指标 (15)

7 主要设备一览表及主要设计参数 (15)

8 仪表控制方案及主要仪表性能 (19)

9 安全、环保、健康技术规定 (24)

10 装置开、停工方案 (36)

11 装置事故处理 (56)

附录A 装置平面布置图

附录B 装置原则流程图

附录C 主要设备单体图

1 装置概况及主要工艺技术特点

1.1 装置概况

1.1.1 项目背景

中国石油化工股份公司茂名分公司炼油分部原油加工能力为1350万吨/年,拥有常减压、重油催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、加氢精制、渣油加氢裂化等装置。上述装置产生的含硫含氨酸性水送至酸性水汽提装置,分离出氨和硫化氢,氨制成液氨外卖,硫化氢送硫磺回收装置生产硫磺,实现变废为宝的目的。目前,茂名分公司有两套酸性水汽提装置,一是北汽提装置,原设计能力48吨/时,后经过多次改造,现最大可达70吨/时,二是西汽提装置,原设计能力100吨/时,后经过改造,现装置最大处理能力达170吨/时,基本满足了前一阶段的需要。但随着原油含硫量不断升高及加工量不断增加,环保要求日趋严格,汽、柴油质量升级,装置产生的酸性水量不断增加,已超过现有酸性水汽提装置的处理能力,极易发生环境污染事故。因此新上一套200吨/时酸性水汽提装置迫在眉睫。

1.1.2项目建设的必要性

茂名分公司现有的西、北两套污水汽提装置,改造后的最大处理能力为240吨/时,而目前全厂的18套生产装置产生含硫污水的设计量为301.16吨/时,污水汽提装置处理能力与污水设计量之间缺口61.16吨/时。为平衡全厂含硫污水处理,相关处室及车间采取压减相关装置的注水、注汽量等措施来减少含硫污水产生量,同时将低浓度含硫污水直排入污水处理场处理,目前厂内含硫污水产生量与处理量基本平衡,但这种平衡是极其脆弱的。

1.1.

2.1炼油分部内新增含硫污水无去处

渣油加氢装置因结垢腐蚀需增加注水量,新增的含硫污水无处去。近期规划中的4套装置:10万吨/年硫磺回收装置、180万吨/年蜡油加氢装置、40万吨/年芳烃抽提装置和60万吨/年对二甲苯联合装置新增的含硫污水也无去处。

1.1.

2.2极限压减装置含硫污水产生量不是长远之计

为平衡全厂含硫污水处理,采取了压减相关装置的注水、注汽量等措施,长期如此,将增加装置的安全隐患机率和设备维修费用,不符合装置安全经济

运行理念,不是长久之计。

1.1.

2.3现有的两套汽提装置无法再扩能改造经提高处理能力

现有的两套汽提装置都已经多次改造,处理能力已提高到极限处理能力,无法再通过扩能改造提高处理能力。

1.1.

2.4北汽提装置不符合卫生防护距离,长远考虑必将拆除

汽提装置卫生防护距离为800m。北汽提装置位于厂区西北,接近厂区边界。在北汽提装置卫生防护距离内的村庄有环城北居委的蒲瓜村、高岭大队等。随着国家法规及环评要求的日益严格,考虑到公司将来的发展,北汽提装置拆除势在必行。

为减少由于压减注水量、注汽量对设备的腐蚀,还原采用污水设计量,污水产生量与处理能力之间缺口61.16吨/时;炼油规划新上项目增加含硫污水量68.5吨/时;因厂区卫生防护距离拆除北汽提装置后减少污水处理能力70吨/时;将来采购原油的含硫如果进一步上升至1.8%,而产品质量应国家要求升级,汽油产品从欧Ⅱ标准500ppm提高到欧Ⅲ标准150ppm,柴油从国家标准2000ppm 提高到欧Ⅱ标准500ppm标准,含硫污水量还将会进一步增加;公司炼油能力将来扩建到2000万吨/年,还需对含硫污水处理能力留有余量。这五个因素全部综合考虑,将来含硫污水处理能力将缺口200吨/时以上,所以及早新上一套200吨/时含硫污水汽提装置是非常有必要的。

1.1.3 设计的依据

1.1.3.1 中国石油化工股份有限公司茂名分公司2008年01月21日下达的“关于编制200吨/时酸性水汽提装置基础设计的委托书”。

1.1.3.2茂名瑞派石化工程有限公司2007年05月编制的“200吨/时酸性水汽提装置可行性研究报告”。

1.1.3.3中国石油化工集团公司的《石油化工装置基础工程设计内容规定》SHSG-033-2003。

1.1.4 设计原则

1.1.4.1 装置工艺技术采用国内成熟可靠的双塔加压蒸汽汽提生产技术,结合现有的装置生产经验,优化流程和控制方法,使装置达到投资经济、布局合理、运行可靠的要求。

1.1.4.2 大力推进技术进步,积极采用新工艺、新技术,如氨精制部分采用专利

技术,使生产出的液氨质量达到冷冻用介质的要求;采用CTST立体传质塔盘,提高装置的处理能力,增大装置的操作弹性等。

1.1.4.3 把节能降耗作为设计的一项重要内容,装置的主要技术经济指标应达到国内同类装置的先进水平。

1.1.4.4 充分依托原有的公用工程条件,如原料罐区、操作室、配电室、管廊、氨水设施等;设备布置按照“流程顺畅、紧凑布置”的原则,采用露天布置有效地减少装置建设用地和建设投资,并靠虑美观与原有装置基本成镜面布置。

1.1.4.5 装置设计采用可靠的安全技术,如超压设备设置安全阀,硫化氢放空去火炬等,严格执行国家现行的有关安全法规。

1.1.4.6三废治理要做到同时设计、同时施工、同时投产,并考虑环保的综合治理。

1.1.5 装置性质、规模、设计范围

1.1.5.1 装置建设性质

本装置为新建装置。由中国石油化工股份有限公司茂名分公司投资建设。1.1.5.2装置规模

新建装置规模为处理酸性水200吨/时,年开工时间为8400小时。

1.1.5.3设计范围

本项目基础设计包括两部分,一是200吨/时酸性水汽提装置主体部分;二是界区外的系统配套工程部分。其它原料罐、变电所、控制室、办公室均与原100吨/时污水汽提装置共用,不再新建。

1.1.6装置定员

本装置布置在原100吨/时污水汽提装置的预留位置上,与原装置组成联合装置,装置管理人员不需增加,参考中国石化总公司的《石油化工企业定员标准》,该装置定员8人(仅配操作人员)。

装置定员

备注:装置管理人员由联合三车间统一考虑解决。

1.2 生产方法、工艺技术路线

1.2.1 生产方法

上游各装置来的含硫、含氨酸性水主要污染物是含油、H

2S、NH

3

等,其中H

2

S

和NH

3是以NH

4

HS的形式存在。酸性水原料中的油、气通过静置脱油原料罐和脱

气罐除去不凝气和机械杂质。NH

4HS为弱电解质,在水中发生如下反应:NH

4

HS →

NH

4++HS-→NH

3

+H

2

S。加热可以使NH

4

HS分解成HS-、NH

4

+,并以H

2

S、NH

3

的形式

逸出进入气相。因此炼油厂酸性水处理的方法通常是脱气、除油后再进行加热汽提,使水质得到净化。

1.2.2工艺技术路线

1.2.2.1汽提工艺

目前酸性水汽提工艺主要有单塔加压侧线抽出汽提、单塔低压全吹出汽提和双塔加压汽提三种工艺流程。

单塔加压侧线抽出汽提工艺:是在加压状态下采用单塔处理酸性水,侧线抽出富氨气,并进一步精制回收液氨。单塔低压汽提工艺是在低压状态下采用单塔处理酸性水,硫化氢及氨同时被汽提,酸性气为硫化氢及氨的混合气体。双塔加

压汽提工艺:是在加压状态下,采用双塔分别汽提酸性水中的H

2S和NH

3

根据茂名分公司的酸性水性质、原有汽提装置工艺及生产操作实际情况,新建酸性水汽提采用双塔加压汽提工艺,一方面与原酸性水汽提装置工艺保持一致,操作人员比较熟悉,另一方面汽提出的酸性气压力较高,可输送到距离较远的新上硫磺回收装置,汽提出的氨生产高质量的液氨外卖,故采用双塔加压汽提工艺。该工艺流程相对较复杂,蒸汽耗量较高,投资较高,占地面积较大,但可以处理硫化氢及氨浓度都很高的酸性水(>15000ppm)。适用于处理量很大,酸性水中硫化氢及氨浓度都很高且要求净化水合格率很高的场合,副产品液氨可作为厂内回用或作冷冻用氨外卖。

双塔汽提工艺流程是原料酸性水经脱气、除油后,分冷热进料分别进入汽提塔的顶部和中上部,塔底用1.0MPa蒸汽加热汽提,塔顶酸性气冷凝分液后送至硫磺回收装置回收硫磺,塔底含氨污水自压至氨汽提塔进一步处理;氨汽提塔底用1.0MPa蒸汽加热汽提,塔底净化水换热冷却后送至上游装置回用或至污水处理场,塔顶富氨气经两级冷凝后得到粗氨气,采用浓氨水低温洗涤、结晶和脱硫

剂吸附精制后,通过压缩、冷却冷凝后得到副产品液氨。

1.2.2.2氨处理工艺

通常汽提出的粗气氨主要有两种处理方法,一是直接将粗气氨送入焚烧炉焚烧,在高温条件下将氨气分解为氮气,再高空排放;另一种是将粗气氨进行低温循环洗涤、结晶、吸附、压缩、冷凝工艺,将粗氨气中的H

S进一步脱除,

2

生产出高纯度液氨。为进一步回收气氨,同时减少燃料气消耗,我们采用低温循环洗涤、结晶、吸附、压缩、冷凝的氨处理工艺。

1.2.3 工艺特点

1.2.3.1 采用双塔汽提工艺,汽提出的硫化氢送硫磺回收装置生产硫磺,汽提出的氨经精制后生产冷冻用液氨外卖,净化水送各装置回用,达到消除污染、化害为利、综合利用的目的。

1.2.3.2 采用双塔汽提工艺,对原料的适应性很强,既可处理高含硫污水,也可处理一般浓度污水,操作弹性大,易于调节,保证净化水的合格率。

1.2.3.3 原料污水脱气后进3个万吨原料污水罐,3个罐串连,有足够的静置脱油、脱尘时间,使进入泵、换热器、塔的污水含油量≤50mg/l,有利于装置安、稳、长、满、优运转。

1.2.3.4 采用“洗涤—结晶—吸附—压缩”氨精制专利技术,经联合工艺精制后,液氨中的H2S含量≤1ppm,完全可作为冷冻机用氨。

1.2.3.5 优化流程及操作参数,氨汽提塔顶采用两级冷凝冷却,既提高了气氨中硫化氢的去除率,又减少了气氨在液相中的溶解量,从而减少了氨在系统中的循环量,提高装置的处理量。

1.2.3.6 从氨汽提塔顶出来的汽氨一级冷凝冷却器采用空冷器。因从氨汽提塔顶出来的汽氨温度高达134℃,用循环水冷却易结垢,冷却效果不理想,采用空冷不仅冷却效果好,还可减少循环水用量,更利于环保。

1.2.3.7 两个结晶罐采用串联和并联两种工艺流程。当串联时,气氨先结晶,后

S。这样不仅脱硫完全,经脱硫剂吸附后再一次进行结晶,可以更完全的脱除H

2

并且因保留并联流程,操作更灵活。

2 工艺过程简述及工艺流程简图

2.1 工艺过程简述

2.1.1 原料预处理系统

原料预处理系统主要包括原料脱气和机械过滤两个过程,主要目的是脱除酸性气中的不凝气和机械杂质。

自上游装置来的酸性水原料,先进入脱气罐(容-1201)脱气后靠自压进入原料罐(容-2/1,2,3)静置脱油,低碳烃气体至气柜回收,油则送回蒸馏装置回炼。脱油后的酸性水由泵(泵-1207)打入机械过滤器(滤-1201/1,2),过滤出催化剂颗粒及其它杂质后进入硫化氢汽提塔系统。

2.1.2 硫化氢汽提塔系统

本系统的作用是脱除酸性水中的硫化氢。

预处理后的酸性水经进料泵(泵-1201/1,2)加压后分成两路,一路直接进入硫化氢汽提塔(塔-1201)顶作吸收冷水,把塔顶气氨吸收下来,控制塔顶温度45≯℃;另一路先进入换-1202,与换-1201和换-1205来的蒸汽凝结水换热到55℃,后进入换-1203/1,2,与氨汽提塔(塔-1202)底的净化水换热到105℃后,再进入换-1204/1~4 与塔-1201底物料换热至140℃后作为热进料从第13层(或第7层)塔板进入塔-1201。塔底用1.0Mpa低压蒸汽通过重沸器提供汽提及

S从塔顶出来,分离所需的热量控制塔底温度在156℃左右。经汽提分离后,H

2

然后进入硫化氢冷却器(冷-1201),冷却至45℃后进入酸性气分液罐(容-1204),S从罐顶出装置。塔-1201底的含氨污水经换-1204/1~4与进进一步分液后,H

2

料酸性水换热后直接进入氨汽提系统。

2.1.3 氨汽提塔系统

本系统的作用是脱除含氨污水中的氨。

从塔-1201底来的含氨污水经换热降温至128℃后,靠自压从第11块板进入氨汽提塔(塔-1202)。塔底用1.0MPa低压蒸汽通过重沸器提供汽提、分离所需的热量,控制塔底温度在137℃左右。经汽提分离后,塔顶汽氨先进入汽氨空冷器(冷-1202/1,2),冷至100℃后进入氨一级分液罐(容-1205),分液后的汽氨进入氨二级冷凝冷却器(冷-1203/1,2),进一步冷至40℃后进入进入氨二级分液罐(容-1206),分液后粗气氨进入氨精制系统。容-1205液相经冷却器(冷-1204)冷却至40℃后,与容-1206的液相混合后经氨汽提塔回流泵(泵-1203/1,2)加压后分两路,一路约3/4打回塔-1202顶作回流用,另一路约1/4

打回塔-1201作冷回流。塔-1202底的净化水经换-1203/1,2,与酸性水原料换至105℃后进入净化水空冷器(冷-1208/1~4),冷至50℃后出装置。

2.1.4 氨精制塔系统

本系统的作用是进一步脱除气氨中的硫化氢及其它含硫杂质,生产高纯度的液氨。

生产液氨时,从容-1206顶来的粗氨气,与来自液氨缓冲罐(容-1214)及液氨中间罐(容-1216/1,2)来的液氨,经节流汽化降温至7℃以下后进入氨精制塔(塔-1203)下部。塔-1203的温度由来自容-1214、容-1216/1,2的液氨返回量调节,塔底温度控制在10℃以下。除盐水与塔底循环液混合后经氨精制塔底循环泵(泵-1204/1,2)打入塔顶回流,与塔内上升的气氨在高效填料中逆向接角,把气氨中的H

2

S不断吸收下来,气氨从塔-1203顶引出,塔底液相由泵

-1204/1,2打循环,当循环液的硫化氢浓度达到一定值(NH

3/H

2

S分子比<20)时,

把一部分循环液排至容-2/1,2,3回炼,从泵-1204入口补充除盐水。

从塔-1203顶来的气氨进入结晶罐底部(容-1208/1),从自容-1214、容-1216/1,2来的液氨控制温度,液面结晶,以硫氢化氨或硫化铵的形式除去硫化氢,从罐顶出来的气氨进入吸附罐(容-1209/1,2)底部,经罐内的JX-1脱硫剂接触,以进一步吸收硫化氢,精制后的气氨从罐顶进入气氨精细过滤器(滤-1202/1,2),再进入压缩机入口分液罐(容-1211),分液后的气氨进入所氨压缩机(机-1201/1,2)进行压缩,压缩后的气氨进入气氨冷却器(冷-1206),冷至80℃后进入捕油器(容-1212),分油后的气氨进入气氨冷凝冷却器(冷-1207/1~4),冷至40℃后进入进入容-1214和容-1216/1,2。容-1214和容-1216/1,2的一部分气相氨返回容-1203及塔-1203作系统保压。容-1214和容-1216/1,2的一部分液相氨返回塔-1203及容-1208/1,2调节温度及循环液中氨与硫化氢的摩尔比,容-1216/1,2的大部分液氨作为产品直接出装置。

2.1.5 氨水生产系统

当需要生产氨水时,来自容-1204顶的粗气氨与氨水泵(泵-1205/1,2)抽出的水或稀氨水在混-1201中混合,后进入氨水冷却器(冷-1205),冷却至40℃后返回氨水罐(容-1207/1,2)。容-1207/1,2的氨水继续用泵-1205/1,2抽出与容-1206来的气氨在混-1201中混合进行循环,提高氨水浓度,直至氨水浓度合格后再用泵-1205/1,2送出装置。除盐水在容-1207/1,2补充。

2.2 工艺流程图(见附页)

3 主要工艺指标、技术经济指标及能耗3.1 主要工艺指标

3.2 主要技术经济指标

3.3 能耗

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