延迟焦化液化气脱硫塔堵塞的原因分析与解决措施

2018-03-23贾正万陈进旺

石油炼制与化工 2018年4期

贾正万，俞欢，陈进旺

(中海石油宁波大榭舟山石化有限公司，浙江舟山 316015)

该装置初建于2006年，2008年3月一次性投料开车成功，运行初期液化气脱硫塔操作正常，产品质量合格，各项指标均达到设计要求。但随着运行时间的延长(1～2年)，塔的操作出现典型的液泛现象，塔的上界位高限报警，下界位低限报警。塔内胺液难以沉降下来，极易发生胺液带烃的现象，对装置的安全生产带来风险。

1 工艺流程及焦化液化气的性质

液化气脱硫流程示意见图1。延迟焦化液化气自脱硫塔下部进入，贫胺液从塔的上部进入。由于两者的密度差，两种介质逆向接触，胺液自然沉降后由塔的下部抽出，进入再生系统；液化气脱硫后从塔的上部抽出，进入胺液沉降罐，脱除携带的少量胺液后，与注碱泵来的30%NaOH溶液一起通过静态混合器，再进入液膜脱硫系统，脱除绝大部分硫醇后出装置(总硫质量分数不大于300 μgg)。

在延迟焦化装置运行中，由于其工艺特点和焦炭塔空速过高等原因，焦炭塔油气不可避免地携带焦粉进入分馏塔，使部分焦粉进入到焦化液化气中[1]，液化气组成见表1。由表1可知焦化液化气中蒸发残留物为12 μgg，通过目测发现其中绝大部分成分是黑色的焦粉。

图1 液化气脱硫系统工艺流程

项目数据w(蒸发残留物)∕(μg·g-1)12w(H2S)∕(μg·g-1)25000w(C3+C4)，%≥95

2 存在的问题及原因分析

2.1 存在的问题

(1)胺液在塔内难以沉降。装置运行一段时间后，在液化气处理量和胺液循环量未发生明显变化的情况下，出现脱硫塔上界位高限报警和下界位低限报警的现象，造成液泛。尝试了采取大幅扰动的操作方法，无明显效果，但通过降低胺液循环量或液化气处理量，上下界位可以逐步恢复正常。这些现象说明塔内的胺液被液化气顶住而难以沉降。

(2)液化气处理量不断下降。经过降低胺液循环量或液化气处理量，虽然短期可以恢复正常操作，但是随着时间的延长，需要通过不断下调胺液循环量和液化气处理量才能保证脱硫塔上、下界位的正常，最终导致装置无法维持生产，说明塔堵塞越来越严重。

2.2 原因分析

沉积在填料上的焦粉主要来源于液化气和循环胺液中。从舟山石化的生产经验分析，液化气脱硫塔堵塞的周期与胺液中的焦粉含量关系不明显，并不是胺液中焦粉含量越高，脱硫塔的运行时间就越短。因为在2012年对装置胺液过滤系统进行了升级改造，胺液中的焦粉含量与装置运行前期相比有明显的好转，但液化气脱硫塔的运行周期并没有延长，反而缩短了。随着装置运行时间的延长，塔内散堆填料发生了一定的腐蚀和变形，容易吸附焦粉，同时随着运行时间的加长，胺液也会发生降解，这些降解产物易被多孔的焦粉吸附，形成了一些黏稠物，黏附在填料的表面，这是造成填料堵塞和装置操作周期缩短的主要原因。

3 解决方案及实施效果

3.1 解决方案

对于脱硫塔堵塞的问题，将脱硫塔切出进行处理是最直接有效办法。根据其它炼油厂的经验，在设备不打开的情况下，采用水冲洗和蒸汽蒸煮后再重新投用就可恢复正常运行。但脱硫塔切出后会引起液化气中的H2S含量超标。液化气中H2S超标会对液化气球罐的安全运行造成影响。根据中国石化的有关规定，不合格的液化气中硫化氢含量在不小于50 mgL时不能进入球罐储存[2]。对于不合格液化气的处理，有多套液化气脱硫装置的炼油厂是将不合格焦化液化气引入到其它液化气脱硫装置进行处理，但对于仅有单套液化气脱硫装置的炼油厂，无法实施该方案。2011年舟山石化发生焦化液化气脱硫塔堵塞后，为了避免装置停工，只能采用将不合格液化气并入高压瓦斯系统进行燃烧的方案。这不仅造成大幅降量和液化气燃烧而造成的经济损失，而且还会对环境造成非常不利的影响。为了避免类似的损失，提出一种新的解决方案。

新方案根据醇胺脱硫瞬间反应的机理[3]，充分利用现有设施，对流程进行改造，增加简易应急脱硫流程，保证脱硫塔在切出的状态下液化气出装置符合球罐储存的相关要求。

改造时大部分设备依托原有设施，仅新增2台静态混合器及相关附属管线，具体流程见图2。当液化气脱硫塔切出后，焦化液化气与贫胺液先进入一级混合器进行初次混合，再进入二级混合器进行混合，保证其充分接触，最后一起进入胺液沉降罐。液化气从沉降罐顶部溢出进入液膜脱硫系统，胺液则在胺液沉降罐底部沉降分离，通过底部排污流程进入富液再生系统。

图2 液化气脱硫系统改造后流程

3.2 实施效果

3.2.1脱硫塔的切出6月22日改造完成后，对新流程进行吹扫试压，确认具备投用条件后，逐步投用新流程，并对各项运行参数和分析数据进行跟踪分析，具体数据见表2。由表2可知，各指标皆在正常范围内。改造后液化气经过简易的脱硫设施后，液化气中的H2S含量大幅下降，去除率达到98%以上，再经过后续的液膜脱硫装置，其H2S含量和总硫指标都符合质量要求。同时通过前后碱液总量分析发现没有出现液化气携带胺液的情况。当新流程投用正常后，对液化气脱硫塔进行切出。

表2 原流程与简易流程各项工艺参数对比

3.2.2脱硫塔的蒸煮冲洗6月22日14：00脱硫塔切出后，用胺液将塔内的液化气置换完全(减少液化气排低压瓦斯量)，然后排尽塔内的胺液，最后打开脱硫塔顶安全阀副线，缓慢将系统泄压，直至塔内压力与低压瓦斯压力平衡。18：00打开塔底蒸汽，对脱硫塔进行吹扫并排至低压瓦斯系统，19：00向塔内注水，并用蒸汽进行蒸煮。蒸煮3 h后将废水排入焦池，如此反复直至排放水无明显焦粉后停止。6月23日8：00排放水无明显焦粉，停止蒸煮，并进行冲洗。

3.2.3脱硫塔的投用6月23日10：00对液化气脱硫塔进行投用，停用简易脱硫流程。液化气脱硫塔重新投用后，运行情况及脱硫效果见表3。从表3可看出，液化气处理量从蒸煮冲洗前的15 th提高到蒸煮后的20 th，胺液循环量从蒸煮冲洗前的10 th提高到蒸煮后的30 th，液化气脱硫塔没有出现液泛现象，脱后液化气中H2S含量也较蒸煮前有明显好转。