汽油加氫脫硫裝置在生產(chǎn)中的問題及措施

張國威

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163711）

0 引言

汽油加氫脫硫裝置的運(yùn)行情況直接決定了石油化工生產(chǎn)效率與質(zhì)量，但因主觀、客觀因素使裝置運(yùn)行期間出現(xiàn)多類型問題，影響生產(chǎn)作業(yè)的有序進(jìn)行。對(duì)此，結(jié)合實(shí)際情況，展開運(yùn)行問題的細(xì)致分析，以實(shí)現(xiàn)各類問題的有效、快速處理，促使石化產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量得以提高。

1 汽油加氫脫硫裝置運(yùn)作期間常發(fā)生的問題探討

1.1 引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)腐蝕

對(duì)某汽油加氫脫硫裝置生產(chǎn)運(yùn)行20 個(gè)月后的加熱爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)入口軟連接位置存在嚴(yán)重破損，且該處地面有少量結(jié)冰，這是由于軟連接處滴水導(dǎo)致的，且其周邊的風(fēng)道擋板呈現(xiàn)為全開狀態(tài)。又運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐和分餾塔底重沸爐氧含量為零，爐膛正壓，經(jīng)過全方位檢查并結(jié)合其日常運(yùn)作情況觀察后得出引風(fēng)機(jī)已失去排煙抽力的結(jié)論，需借助煙道擋板實(shí)現(xiàn)排煙目的，而導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因是引風(fēng)機(jī)葉片、預(yù)熱器板束、入口調(diào)節(jié)閥等多個(gè)部件嚴(yán)重腐蝕，并有結(jié)垢物堵塞。

1.2 穩(wěn)定塔堵塞嚴(yán)重

對(duì)某汽油加氫脫硫裝置運(yùn)行前和運(yùn)行1 年后的穩(wěn)定塔塔頂與回流罐壓差進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)所測(cè)參數(shù)差值較大，其中，最高值為0.25 MPa，于是臨時(shí)停工展開對(duì)空冷器的處理，最終減小壓差為0.01 MPa，也由此得出空冷器堵塞結(jié)論。

完成空冷器處理后，工作人員再對(duì)穩(wěn)定塔塔頂壓力、溫度和回流量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)各數(shù)值的變化仍不穩(wěn)定，具體變化區(qū)間如下：塔頂壓力為0.6～1.0 MPa，溫度為80～130 ℃，回流量為10～30 t/h。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)可判斷出穩(wěn)定塔上部塔盤堵塞。

由于未經(jīng)過處理前的穩(wěn)定塔塔頂與回流罐之間的壓差過大，致使輕組分汽提受阻，極大程度地降低回流罐液位，使得回流量不能達(dá)到所規(guī)定的操作指標(biāo)，引起塔尖溫度、壓力、酸性氣量大幅波動(dòng)問題，同時(shí)還擬制精餾效果，導(dǎo)致重汽油被多次腐蝕。

1.3 脫硫單元胺液發(fā)泡

循環(huán)氫脫硫單元隨著脫硫裝置運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，極易發(fā)生胺液發(fā)泡問題，造成循環(huán)氫脫硫塔液出現(xiàn)較大的波動(dòng)，無法保障液位指示的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，脫硫塔塔板壓差上升，且循環(huán)氫帶液現(xiàn)象明顯，下游流程入口分液罐液位控制閥開度與富胺液中含有的汽油量隨之上升，對(duì)胺液再生裝置的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。通常來說，循環(huán)氫脫硫單元使用的胺液為N-甲基二乙醇胺，當(dāng)出現(xiàn)胺液發(fā)泡問題時(shí)，泡沫會(huì)在氣流的作用下吸附于上一層的塔板，致使塔內(nèi)持液量持續(xù)上升，從而改變液面位置，引起壓差增大、液位下降等問題。通過對(duì)問題加以分析，并對(duì)運(yùn)行期間實(shí)際情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致胺液發(fā)泡的主要原因有3 個(gè)：①循環(huán)氫與貧胺液彼此間的溫差較??；②反應(yīng)產(chǎn)物不具備較強(qiáng)的三相分離效果，且循環(huán)氫中含有部分液態(tài)烴類；③貧胺液中攜帶大量硫化鐵、腐蝕產(chǎn)物等固體懸浮物，同時(shí)還包括自身降解產(chǎn)物、烴類等[1]。

1.4 預(yù)加氫系統(tǒng)壓降上升

汽油加氫脫硫裝置運(yùn)作一段時(shí)間后，其蒸汽加熱器的管程壓差會(huì)出現(xiàn)上升，若上升幅度較大則不利于預(yù)加氫系統(tǒng)正常運(yùn)作。例如，在對(duì)某石化公司生產(chǎn)期間使用的脫硫裝置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)預(yù)處理罐的床層壓降的初始值為-0.03 MPa，而運(yùn)行3個(gè)月后的壓降值為0.40 MPa，增大預(yù)加氫系統(tǒng)運(yùn)行故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。而引發(fā)這一問題的主要原因是未按照規(guī)范操作蒸汽加熱器與換熱器，致使催化汽油原料中含有的膠質(zhì)和二烯烴在高溫環(huán)境下結(jié)焦，而結(jié)焦后的產(chǎn)物附著于預(yù)處理罐床層上方，加快床層壓降上升速度。

2 解決汽油加氫脫硫裝置生產(chǎn)運(yùn)行問題的有效措施

2.1 引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的改造

對(duì)燃料氣展開脫硫處理，可有效降低煙氣露點(diǎn)溫度，計(jì)算當(dāng)前燃料氣中的硫含量，并升高加熱爐排煙溫度至163 ℃，避免露點(diǎn)腐蝕。以石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)燃料氣中的硫質(zhì)量濃度加以控制，最高不得大于25 mg/m3。根據(jù)石化企業(yè)生產(chǎn)要求和作業(yè)條件，合理更換加熱爐燃燒器，以保證燃燒充分，還能使所排放的煙氣達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。做好引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的全面檢查工作，細(xì)致排查已腐蝕設(shè)備及部件，并加以更換，還需更換損壞軟連接。本文提到的引風(fēng)機(jī)無法發(fā)揮出其自身排煙功能，因此還需更換引風(fēng)機(jī)。落實(shí)空氣預(yù)熱器煙氣集氣口的除銹、內(nèi)保溫襯里更換等工作，再使用清水清洗空氣預(yù)熱器，確保內(nèi)、外部結(jié)垢可盡數(shù)去除。為優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行作業(yè)流程，應(yīng)合理選用葉輪材料，并將防露點(diǎn)腐蝕涂料噴涂于非轉(zhuǎn)動(dòng)部件上。為引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)增設(shè)空氣預(yù)熱器，借助裝置運(yùn)行后產(chǎn)生的余熱，將空氣預(yù)熱設(shè)備安裝于空氣入熱管預(yù)熱器前端位置，可保證生產(chǎn)運(yùn)行活動(dòng)于冬季進(jìn)行時(shí)，不會(huì)發(fā)生因溫度過低致使?fàn)t壁、熱管露點(diǎn)被腐蝕問題[2]。

2.2 穩(wěn)定塔的全方位優(yōu)化

用油溶性緩蝕劑替換水溶劑緩蝕劑，發(fā)揮該類緩蝕劑易溶于烴類物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)黏度低于80 mm2/s、凝點(diǎn)低于-20 ℃、閉口閃點(diǎn)高于28 ℃且緩蝕率大于90%的特點(diǎn)，還需在配劑罐中加入適量氮?dú)饣蚋裟け茫⒁缘獨(dú)鈿夥獾姆绞綄?duì)配劑罐進(jìn)行處理。在此基礎(chǔ)上融合重汽油，配制出質(zhì)量濃度為10%的溶液，在穩(wěn)定塔出口和空冷器前分別加注計(jì)量泵。

通過更換緩蝕劑，并將加注量控制為7.15 μg/g，單耗為0.05 t/d，再對(duì)穩(wěn)定塔整體生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所測(cè)結(jié)果如下：穩(wěn)定塔回流罐酸性水的平均pH 值為8.05，鐵離子平均質(zhì)量濃度為1.78 mg/L，合格率高達(dá)94%。測(cè)量穩(wěn)定塔塔頂、回流罐之間的壓差，基本控制在0.04 MPa 左右，且被處理的穩(wěn)定塔在經(jīng)過一段時(shí)期的試運(yùn)作后未發(fā)生堵塞情況，而塔頂壓力始終維持在0.85～0.9 MPa，該位置最低溫度為115 ℃、最高溫度為125 ℃，回流量變化為16～20 t/h。所生產(chǎn)出的重汽油產(chǎn)品均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，大幅提高符負(fù)荷率，最高可達(dá)100%，相較于未處理前的穩(wěn)定塔，其負(fù)荷率提高15%～20%。

2.3 胺液發(fā)泡問題的避免

為緩解胺液發(fā)泡現(xiàn)象，可將在線凈化裝置布設(shè)于胺液再生裝置上，進(jìn)一步提高貧胺液質(zhì)量，降低對(duì)胺液發(fā)泡的影響。合理控制循環(huán)氫中含有的烴類物質(zhì)含量，作為導(dǎo)致胺液發(fā)泡問題的主要原因，應(yīng)加強(qiáng)重視，適當(dāng)調(diào)高循環(huán)氫溫度，確保其始終高于貧胺液4 ℃以上，避免溫度過低導(dǎo)致烴類氣體冷凝為液體而引起發(fā)泡。同時(shí)，控制循環(huán)氫中的重組分含量，適當(dāng)降低反應(yīng)產(chǎn)物分離器的液位，由原來的50%控制到40%以下，以此擴(kuò)大氣相空間，為氣液相分離創(chuàng)造有利條件，并達(dá)到降低循環(huán)氫中重組分體積分?jǐn)?shù)的目的，提高液體收率，減少甚至規(guī)避胺液發(fā)泡問題的發(fā)生，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)富胺液中輕汽油量的全面控制，以減小硫磺回收車間胺液再生系統(tǒng)的操作壓力。此外，將循環(huán)氫旋流脫烴器與分液罐安裝于循環(huán)氫裝置上，但這一工序需在裝置脫硫前進(jìn)行，以降低循環(huán)氫帶烴對(duì)循環(huán)氫脫硫的影響，而循環(huán)氫旋流脫烴器的使用可脫除90%的夾帶烴類。

2.4 控制預(yù)加氫壓降上升

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)加氫壓降上升問題的有效控制，就需做好3個(gè)方面的工作。

（1）合理控制催化汽油原料中的二烯烴含量。為達(dá)到這一效果：需采用氮?dú)鈿夥獾姆椒ㄌ幚碓现虚g罐，有效隔離空氣；更改催化汽油原料供給方式為直供式；適當(dāng)降低中間罐罐存，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際情況，一般在原來罐存的基礎(chǔ)上降低5000 t 左右，并合理調(diào)高中間罐來油量速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)二烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有效控制。

（2）注重對(duì)蒸汽加熱器、換熱器入口溫度的控制。著手于加氫脫硫系統(tǒng)的全面優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行期間反應(yīng)熱的回收再利用，同時(shí)，做好加氫脫硫反應(yīng)器與辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器床層溫度的相互匹配，并對(duì)換熱器殼程入口溫度加以控制，最高不得大于180 ℃，以免發(fā)生反應(yīng)熱轉(zhuǎn)移至換熱器中而被回收的現(xiàn)象。采取這種處理方法可大幅提高換熱器管程出口溫度，還能從根本上恢復(fù)換熱效果，而在對(duì)二烯烴結(jié)焦速率加以控制后，可擬制管束內(nèi)壁垢阻上升速率，并有效控制蒸汽加熱器管程壓差。

（3）做好定期檢修工作。針對(duì)上文提到的各類裝置進(jìn)行全方位清洗，可采用高壓水，也可展開化學(xué)清洗，確保管壁內(nèi)垢得到有效清理，緩解預(yù)處理罐床層壓差上升趨勢(shì)[3]。

2.5 各類設(shè)備的增設(shè)與運(yùn)行

（1）安裝輕、重汽油分餾塔。汽油中的烴類物質(zhì)通常集中于輕組分中，而硫化物則在重組分中匯集?？蓪⑵图?xì)化為輕汽油、重汽油兩種，緊接著展開重汽油的加氫操作，以此減少加氫脫硫期間辛烷值的損失。由于兩種組分汽油的分餾塔都能夠直接以直接供應(yīng)物料的方式使用，可避免存儲(chǔ)汽油時(shí)生成膠狀前驅(qū)物，且這一過程不涉及換熱環(huán)節(jié)，因此，還能起到降低汽油分餾塔能耗的目的。

（2）增設(shè)冷氫導(dǎo)入設(shè)施。由于烯烴加氫飽和反應(yīng)可被歸類于放熱反應(yīng)，因此該環(huán)節(jié)需與加氫脫硫反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)生成并散失較多熱量，致使反應(yīng)器出口溫度呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì)，能夠選擇性削弱加氫脫硫反應(yīng)，還能為汽油加氫脫硫裝置的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行提供保障，從根本上降低各反應(yīng)對(duì)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性的影響?；诖?，可安裝冷清導(dǎo)入設(shè)施，以此全過程控制反應(yīng)器出口溫度，但為獲得預(yù)期控制效果，應(yīng)合理選用汽油，還能減少運(yùn)行期間的污染物質(zhì)排放量。

3 結(jié)束語

要想實(shí)現(xiàn)汽油加氫脫硫裝置穩(wěn)定、良性運(yùn)作，發(fā)揮出設(shè)備自身價(jià)值，就需深究設(shè)備運(yùn)作過程中常見的故障問題，并制定出可行的優(yōu)化、改造方案。針對(duì)胺液發(fā)泡問題，可通過胺液凈化、降低循環(huán)氫攜帶液態(tài)烴類含量加以解決。在處理穩(wěn)定塔堵塞問題時(shí)，可使用油溶性緩蝕劑替換水溶性緩蝕劑，以保證設(shè)備的連續(xù)運(yùn)作，提高生產(chǎn)運(yùn)行效率。