油田采出水处理系统脱硫塔结垢分析与探讨

第34卷第9剃(2015．09)、／行业论坛油田采出水处理系统脱硫塔结垢分析与探讨杨猛王爱生’何婷婷l新疆石油勘察设计研究院2中油股份独山子石化分公司摘要：针对含硫污水气提脱硫装置出现的结垢问题，分析其结垢原因以及现场操作对气提脱硫塔结垢的影响。含硫污水气提系统结垢主要是由于污水中含有碳酸钙、碳酸镁，在气提过程中加入酸能达到除垢的效果，但在反应过程中会增加对设备管线的腐蚀；而在气提过程中加入阻垢剂，易于操作且对设备管线腐蚀较小，阻垢效果也好。故推荐在气提过程中加入阻垢剂，这为今后处理高含硫污水提供了可行的参考方案。关键词：污水处理；含硫污水；结垢；脱硫；气提doi：10．3969／j．issn．1006-6896．2015．9．002油田采出水回注是油田生产常见的技术措施，由于污水中所含HS对井口设施产生腐蚀，造成的设备管线损坏给油田生产带来巨大的损失。为防止安全事故的发生，HS在原油中的质量浓度一般限定在10X10～一60X10范围内⋯。某污水处理系统气提脱硫装置自投运以来，操作平稳，但脱硫塔在运行2个月后，操作显示填料压降增大，停工打开脱硫塔人孔，发现液体分布器、塔壁等与污水接触表面出现厚度5mm左右、半透明状、质地坚硬的灰白色物质，该物质在金属表面附着力不强，在外力作用下很容易脱落，严重影响系统的正常运行和净化水的合格率。1结垢分析通过现场采样对结垢物质进行了分析，结垢物质基本上为碳酸钙，还有少量碳酸镁。垢样组成见表1。表1污水气提塔垢样组成％检测参数检测结果灼烧减量(450。C)碳酸钙碳酸镁酸不溶物合计O．6390．384．45O．7196．17注：其他禾检出组分以浴解盐类为王。从含硫污水水样水质分析中可以看出，含硫污水为氯化钙水型，污水pH=7．12，呈弱碱性，污水中的碳酸氢根为826．6mg／L，此次气提脱硫塔结垢主要是由碳酸氢根和钙镁离子发生反应所引起的。含硫污水在气提塔内发生如下反应：Ca+2HCO3一CaCO3J+CO2T+H20(1)在通常情况下含硫污水中所形成的离子体系处于平衡状态，不会产生沉淀，但是在气提塔的操作条件下CO被气提介质带走，上述平衡被破坏，反应向右移动，便会生成CaCO。沉淀。由于上述反应只在气提塔中进行，且污水在气提脱硫塔中的停留时间是有限的(现场含硫污水处理量180m。／h，污水在塔中停留时间为24．3min)，经过2个月的运行，在塔内件表面生成5mm左右的CaCO。沉淀。化学方程式(1)其实是由以下几个化学反应方程式组成：HC0。H+CO。(2)CCI32-+Ca~-CaCO。(3)HCO~-+HC02T+H20(4)上述反应方程式(2)中，当水中的H浓度增大，上述反应将向左移动，从而抑制了CO。一的产生，最终抑制了CaCO。沉淀的产生，所以加酸能够抑制生成CaCO。沉淀的反应。在油田含硫污水气提脱除硫化物工艺中，加入适当的酸可以抑制CaCO。的产生，即进入气提脱硫塔的含硫污水显弱酸性，在污水气提过程中CaCO。的产生将会被抑制，装置的生产周期会相应地延长。从现场情况来看，气提脱硫塔从上向下结垢的厚度是逐渐增加的。最上部第一层液体分布器基本没有结垢现象，是因为含硫污水从气提脱硫塔上部进塔还没有发生反应，而下部出塔的已完成气提脱硫反应。气提塔从上到下上述反应的程度逐渐加深，所以结垢程度也逐渐加深，于是就出现了气提塔从上到下结垢厚度逐渐增加的现象。2污水气提脱硫装置现场操作分析污水气提装置的设计目的为脱除含硫污水中的油气田地面工程(h'l：'l：p：／／www．yqtdmgc．com)391fjJ(2O1．()行业论坛、HS。由于现场含硫污水呈弱碱性(pH>7)，虽然其中的HS含量微乎其微，但在实际操作过程中气提脱硫塔顶部出口用气相色谱法测出混合气体中有HS，现场所测数据其含量在O．6246％一1．2159％，这是由于含硫污水中的H、S2-在气提脱硫塔中反应生成了H。S。脱污水中硫化物实质上是脱除污水中的S，是水中H和S在气提塔中反应生成HS被气提介质带走的结果。纯水的pH值为7，H浓度为10mg／L。下面是水的电解式：H2OH+OH(5)当2个H和S一生成H。S分子并被气提介质带走，水中H浓度将减小，上述平衡向右移动，生成H和OH一，H又与水中的S一生成HS分子被气提介质带走。所以随着硫化氢不断生成、不断被带走，水中的H浓度降低，OH一富集，污水的碱性增加，pH值增大，气提脱硫塔的净化污水S。一浓度降低。但是，由于进脱硫塔污水本身就显弱碱性，脱硫过程又使得污水的碱性进一步增加，于是就发生了方程式(1)、(2)、(3)的化学反应，造成了气提塔塔器内表面CaCO。沉淀的生成，所以污水显弱碱性是造成气提塔结垢的根本原因。3污水气提脱硫装置结垢的处理3．1气提脱硫塔内件气提实际上是一种脱吸(解