循环氢脱硫塔运行中存在问题及解决措施

循环氢脱硫塔运行中存在问题及解决措
施
赵芳芳
摘要：中国石化塔河炼化公司2#汽柴油加氢装置循环氢脱硫塔自2020年2
月以来多次发生冲塔，循环氢压缩机入口分液罐频繁带液，通过采取开循环氢脱
硫塔副线控制循环氢压缩机入口分液罐液位，提高贫液循环量冲洗脱硫塔塔盘的
方法降低循环氢脱硫塔差压问题，但效果不明显；采用除盐水水洗循环氢脱硫塔
的方法，循环氢脱硫塔压差下降，脱硫塔副线全关恢复正常操作。

关键词：循环氢脱硫塔；压差高；除盐水；水洗
随着原油的劣质化，汽柴油加氢装置的循环氢硫化氢含量越来越高，一方面
阻碍加氢脱硫反应的进行，另一方面会加剧相关设备、管线的腐蚀速度。

为此，
一般汽柴油加氢装置都设有循环氢脱硫塔，控制循环氢中硫化氢含量在0.01～
0.1%。

若循环氢脱硫塔出现异常，会造成脱硫效果变差，无法满足循环氢的工艺
指标要求，同时可造成循环机入口管线带液，影响循环氢压缩机的安全运行。

面
对循环氢脱硫塔存在的问题，分析其出现的原因，制定解决措施对于汽柴油加氢
装置的长周期运行至关重要。

1 装置简述
中国石化塔河炼化公司2#汽柴油加氢装置140×104t/a于2009年4月开工
建设，2010年8月中交，2010年10月一次性开车成功，生产国Ⅲ柴油。

2015年
6月油品质量升级改造，生产满足国Ⅴ标准的柴油。

改造前加工规模140×104t/a，改造后的实际加工量为167.5×104t/a，装置年开工8400小时。

原料包括焦化汽
油、焦化柴油和直馏柴油，经过加氢脱硫、脱氮、烯烃饱和、芳烃饱和等，生产满足GB19147-2016质量标准的精制柴油产品和稳定汽油，其中要求柴油总S含量小于10μg/g。

装置由反应部分(包括新氢压缩机，循环氢压缩机和循环氢脱硫部分)、分馏部分和公用工程部分组成。

2 工艺原理及流程简述
2.1 工艺原理
循环氢脱硫过程采用30％～40％的甲基二乙醇胺水溶液脱除循环氢中的硫化
氢和少量二氧化碳。

MDEA[CH
3N(CH
2
CH
2
OH)
2
]是一种弱有机碱，其碱性随着温度的升
高而降低，在较低的温度下能吸收循环氢中的硫化氢，生成硫化物和酸性硫化物，吸收二氧化碳，生成碳酸盐和酸式碳酸盐。

吸收塔内进行的反应是气体体积缩小
的放热反应，要求低温高压。

溶剂再生塔的反应是气体体积扩大的反应，要求高
温低压，当温度升至105℃或再高时，乙醇胺失去碱性，生成的盐类物质发生分解，硫化氢和二氧化碳从“富液”中解吸出来，胺液变为“贫液”经换热冷却，
再度利用。

硫化氢脱除反应：
2 R
2NH ＋ H
2
S ＝ (R
2
NH
2
)
2
S
(R
2NH
2
)
2
S ＋ H
2
S ＝ 2 R
2
NH
2
HS
二氧化碳脱除反应：
2 R
2NH ＋ H
2
O ＋ CO
2
＝ (R
2
NH
2
)
2
CO
3
(R
2NH
2
)
2
CO
3
＋ H
2
O ＋ CO
2
＝ 2 R
2
NH
2
HCO
3
上述反应均为可逆反应，在较低温度下(20～40℃)都向右进行吸收，在较高
温度(105℃以上)都向左进行(解吸)[1]。

这就是H
2S及CO
2
可以常温下被胺液吸收，
高温则解吸的原理。

2.2流程简述
从冷高分罐V102顶部出来的循环氢进入循环氢脱硫塔入口分液罐V104分液后，进入循环氢脱硫塔T101底部；自贫溶剂缓冲罐V110来的贫溶剂经循环氢脱硫塔溶剂泵P103A/B升压后进入循环氢脱硫塔T101第一层塔盘上。

脱硫后的循环氢自T101顶部出来，至汽柴油加氢装置循环氢压缩机入口分液罐V105。

富液自循环氢脱硫塔底部出来至富液闪蒸罐V307，经闪蒸后的酸性气及富液送至硫磺单元进行处理。

具体流程如图1所示。

图1 脱硫系统流程图
3 原因分析及解决措施
3.1 循环氢脱硫塔异常现象
塔河炼化2#加氢装置脱硫塔自2020年2月27日出现冲塔，冲塔后循环氢压缩机入口分液罐V105液位迅速上升，开脱硫塔进出口副线阀，V105液位下降，才能维持脱硫塔T101运行。

出现冲塔时，脱硫塔T101液位由53%下降到49%，液控阀由43%关到39%，富液闪蒸罐V307液控阀由52%关到47%，富液出装置流量由27t/h下降到18t/h，循环氢压缩机入口分液罐V105液位由0%上升到30%，手动打开V105液控阀和脱硫塔副线阀控制V105液位。

开大脱硫塔副线阀，T101液位开始迅速上涨，随着塔液控阀开大，富液闪蒸罐V307液控阀也逐步开大，富液出装置流量最高涨至40t/h。

脱硫塔副线开到100%，V105液位才能下降。

通过手动调节T101液控阀，恢复塔液位53%，富液出装置流量恢复到正常值，再逐步缓慢关小循环氢脱硫塔副线阀，但当副线阀关到10%时脱硫塔再次出现冲塔，V105液位开始上升，需再次开大脱硫塔副线控制V105液位。

副线阀由起初10%逐步开至45%以上，才能使循环氢压缩机入口分液罐V105不带液。

2020年3月4日在DCS控制系统中增加了脱硫塔进出口压差，通过压差变化
来判断脱硫塔是否冲塔，压差在5kPa以下时脱硫塔运行良好。

但在3月5日脱
硫塔压差由5kPa上升至22kPa～23kPa，循环氢压缩机入口分液罐V105液位迅速
上升，立即开T101副线100%，塔压差逐步降到16kPa，缓慢关副线阀，当副线
阀关到50%时，V105液位又开始上升，需再一次开大副线阀，这样反复开副线，
循环氢未进脱硫塔脱硫，循环氢量增大，循环氢中硫化氢含量大大上升，危机装
置安全运行。

从以往几次冲塔现象来看，冲塔前有几个参数变化较明显：（1）循环氢脱硫塔液控阀开始缓慢关闭；
（2）富液出装置量降低；
（3）循环氢脱硫塔压差上涨。

富液出装置流量由正常的27t/h降低至18t/h，变化较为明显，打开脱硫塔
副线后，T101液位迅速上涨，富液出装置流量涨至40t/h。

从冲塔时操作参数变
化情况来看，塔盘液位上升，塔盘上升气流受阻，初步怀疑为部分浮阀未打开或
降液管堵塞。

3.2循环氢脱硫塔异常原因分析
（1）循环氢脱硫塔冲塔前，2#焦化装置液化气销路不畅，公司压产液化气，
增产干气，干气中C
3、C
4
组分增加，干气携带焦粉数量增加，大量焦粉随贫液在
塔盘中聚集，造成塔盘浮阀孔堵塞，浮阀无法正常开启，贫液在塔盘上液位上涨，主要依靠其他打开浮阀漏液。

（2）贫液内焦粉含量增加，焦粉在塔盘聚集堵塞部分浮阀，造成局部气速
过大，部分贫液携带进入循环氢压缩机入口分液罐内。

（3）贫液中含有热稳定性盐类[2]和焦粉、硫化亚铁腐蚀物质形成固体杂质聚
集在塔板上，造成塔盘堵塞和溶剂发泡。

3.3循环氢脱硫塔解决措施
（1）装置初期采用加大贫液循环量冲洗脱硫塔，具体冲洗方法如下。

全开脱硫塔副线阀，贫液泵P103B出口贫液量由22t/h提到35t/h，缓慢关
脱硫塔副线阀至50%，又缓慢开副线阀至100%，反复冲洗35小时。

冲洗期间，
当脱硫塔副线阀关到45%时，循环氢入口分液罐V105多次带液。

由此可见，此种
冲洗效果不佳。

（2）装置接临时线用除盐水水洗脱硫塔方法。

其水洗流程见图2，对脱硫塔进行除盐水水洗。

水洗前，先降低处理量至
150t/h，缓慢全开脱硫塔副线阀，停止贫液进装置，降低脱硫塔T101液位、贫
液缓冲罐V110、富液闪蒸罐V307液位到25%，停贫液泵P103B，停止富液出装置，引除盐水到贫液泵P103B入口至V110，V110液位达到85%，启贫液泵P103B，对
T101进行水洗，水洗后的混合液经V307液控处临时线到低压分离器V103含硫污
水一起送到含硫污水罐V301，经污水泵送至硫磺装置，水洗过程中，做除盐水中
氨氮、氯化物、PH值、硫化物分析。

具体化验分析数据表1 所示。

图2 水洗流程图
水洗过程：
3月18日进行脱硫塔水洗，全开脱硫塔副线，先采用白天P103B出口35t/h
大水量冲洗，夜间采用P103B出口7.5t/h小水量冲洗，连续冲洗三次，副线阀
关到50%脱硫塔压差由22KPa 降到12kPa，从压差上看，水洗起到一定效果。

3月19日，白天大水量冲洗，夜间小水量持续冲洗。

除盐水冲洗三次。

从压差变化上看，白班大流量冲洗三次后，T101压差下降至11 kPa，冲洗效果不明显。

夜间小流量7.5t/h冲洗期间可明显看出， T101压差缓慢下降至9 kPa。

3月20日采用7.5t/h小水量冲洗30h，停除盐水，改贫液进装置。

改贫液进装置初期T101压差5.8kPa，运行一段时间后，压差下降至3.8kPa。

压差变化趋势见图3。

图3 T101
压差变化趋势
图
表1 T101
水洗化验分析数据
分析日期硫化物，
mg/L
氨氮，
mg/L
氯化物，
mg/L
PH
值
2020.07.
15
941034201068.38
2020.07.
15
12100457035.48.38
由上述水冲洗结果可以看出，经过在线除盐水冲洗后，差压下降至3.8kPa ，装置恢复正常操作。

4 改进措施和建议
（1）建议增加贫液过滤设备，进一步净化贫液，彻底解决贫液中携带的焦粉杂质。

（2）在加氢装置新增单独富液再生系统，富液再生与干气、液化气脱硫系统分开。

（3）在加氢装置现有临时水洗流程上，通过进一步改造，在富液闪蒸罐V307液控阀后新增一条管线，通过自压的方式，直接接至硫磺装置酸性水罐处，实现大流量连续水洗脱硫塔。

（4）贫液定期在线过滤除盐。

（5）脱硫塔定期撇油。

（6）严格控制再生温度，防止胺液降解。

5 结语
汽柴油加氢装置的循环氢脱硫系统在改善环境、降低能耗、提高产品质量、
改善装置的运行中起到了重要的作用[3]。

某2#汽柴油加氢装置脱硫塔存在压差高，循环氢入口分液罐频繁带液问题，针对循环氢脱硫塔存在问题，通过接临时线用
除盐水定期水洗脱硫塔的方法，使循环氢脱硫塔恢复正常运行，确保装置平稳、
高效运行。

参考文献
[1]史开洪，艾中秋. 加氢精制装置技术问答.北京：中国石化出版社，2007:98
[2]徐仁飞，循环氢脱硫系统胺液发泡原因分析及措施.工业技术，2015.43（3):206
[3]刘婷婷，浅谈汽油加氢装置循环氢脱硫系统存在的问题及对策.中国化工
贸易，2014.000（026）:151。