浅谈汽油加氢装置循环氢脱硫系统存在的问题及对策

浅谈汽油加氢装置循环氢脱硫系统存在的问题及对策

摘要：针对汽油加氢装置循环氢脱硫系统存在的脱硫塔液面波动大、雾沫夹带、发泡等问题，从工艺方面浅析，通过提高脱硫塔前分液效果、严格控制系统压力平稳、控制循环氢与贫液温差等措施，保证了装置的平稳运行。

关键词：脱硫MDEA 循环氢

一、装置简述

中国石化天津分公司50万吨/时汽油加氢装置于1998年建成投用后，期初生产的本地原油含硫量少，大约3000～4000Nm3/h循环氢从高分顶部排出，排放的这些富含氢的气体作为燃料进入瓦斯管网系统，造成了氢资源的极大浪费。随着全球能源形势的紧张，我单位开始加工高硫油，根据OTC-M的工艺技术要求，为了保证加氢精制效果，我们于2000年启用了汽柴油加氢装置的配套项目，建设循环氢脱硫设施。此设施采用循环氢脱硫塔，甲基二乙醇胺（MDEA）做为脱硫溶剂。

二、循环氢脱硫塔的工作原理及流程简述

1.工作原理

循环氢脱硫塔的工作原理主要体现在它的碱性溶剂MDEA的脱硫原理上，MDEA分子中的氨基团的作用是使水溶液达到必要的碱性度，促使H2S的吸收。H2S是弱酸，MDEA是弱碱，在脱硫塔中反应生成水溶性盐类（富液），由于反应是可逆的，随着温度的升高MDEA的碱性降低，在高温环境下的溶剂再生塔中铵盐分解成H2S和MDEA，再生后的MDEA溶剂（贫液）可以返回脱硫塔循环使用。

方程式：C5H13O2N+H2S=C5H13O2NH++HS

2.流程简述

汽柴油加氢工艺流程：从高压罐（D-105）顶部出来的循环氢进入循环氢聚结器（D-124），经脱液后进入循环氢脱硫塔（C-103）下部，贫液自溶剂再生装置进入贫胺液水冷器（E-110）冷却后进入贫胺液缓冲罐（D-123）经脱硫贫液升压泵（P-114）至循环氢脱硫塔顶部，与循环氢逆流接触。净化后的循环氢自循环氢脱硫塔顶部出来至D-104分液罐后，至汽柴油加氢装置循环氢压缩机入口缓冲罐。富液自循环氢脱硫塔底部出来至富胺液闪蒸罐（D-125），经过闪蒸酸性气体的富胺液进入溶剂再生装置。

三、问题分析

1.系统压力不稳

在运行过程中，如果系统压力波动较大，会直接影响到循环氢压缩机的转速，当性能曲线进入喘震区时防喘振阀会自动开启并达到50%以上，导致大量的循环氢进入短循环，耗能大大增加。此外，循环氢脱硫塔（C-103）的压力过高会增加其负荷，使得净化气产量降低；如果压力过低，脱硫效果也随之降低，胺液会被循环氢夹带至压缩机入口分液罐（D-104）。压力的频繁波动还会使得塔内的气相负荷增大与液体急剧搅拌，行成高泡沫层造成雾沫夹带，随着气速的不断增加直至到达极限，其雾沫夹带量猛增，分馏效果差，最后导致冲塔。

2.贫胺液（MDEA）进塔温度的影响

循环氢脱硫塔（C-103）内贫液的吸收反应是在低温条件下进行的，温度低时MDEA的碱性强，有利于化学吸收反应，同时使贫液中的酸性气平衡分压降低，有利于气体吸收。但是，如果温度过低，可能会导致进料器的一部分烃类在脱硫塔内冷却，导致MDEA溶液发泡而影响吸收效果。温度高时不仅使耗能增加，MDEA也会因此容易分解而失效。综上所述，在脱硫过程中应通过调节贫胺液的冷却水量来严格控制贫胺液的进塔温度与循环氢进塔温度差为5-6℃。当贫液温度过低时需减少贫液的冷却水量，确保贫胺液的进塔温度始终比循环氢的高5℃。但在实际操作中，DCS上显示的温差要与实际有一定的差别，当实际温差大于DCS上的温差十几度时，操作员并未察觉的情况下，循环氢脱硫塔内的贫胺液已经产生了发泡现象。

3.循环氢脱硫塔雾沫夹带

循环氢脱硫塔（C-103）的塔板设计为单溢流高效浮阀式，其特点为：结构简单安装方便、生产效率高、操作弹性大、气体压降及压差变化较小。但在实际操作中其不足之处也显现了出来，易发生雾沫夹带现象并将液体带入下游设备，尤其是循环氢压缩机缓冲罐。这给实际操作带来了很多困难，当循环氢脱硫塔的液面显示从原来的55%下降到20%左右时，其他操作参数并没有变化，这时DCS 操作员持续把操作阀从60%的开度关闭至15%仍不见液面回升，但现场显示液面平稳并未出现急速下降。此时，循环氢压缩机入口缓冲罐（D-104）液面突然升高使得循氢机连续出现喘振。最终，循环氢脱硫塔（C-103）液面下降到10%，塔压也趋于平稳。

四、解决措施

1.系统压力的波动主要是由进料量的突然增大或减小，脱硫塔的压控阀仪表调节系统故障或者失灵，后部流程不畅通等因素引起的。因此，在操作中提量、降量要缓慢，发现仪表有问题及时联系维修，联系生产调度使后步流程畅通，从而保障操作压力的平稳。

2.当DCS上显示的温差与实际值存在问题时，及时联系仪表人员进行修复，并按照实际值为依据，增大贫胺液的冷却水量使其迅速降温，还原MDEA的吸

收效果。

3.循环氢脱硫塔较高的雾沫夹带常常是气速高于设计值或压力低于设计值所引起的，为了控制夹带损失，应保持较低的气速和适当提高操作压力。当出现严重的夹带现象时，还应降低循环氢的流量。

4.为了保证循环氢带液及时排出，可以对循环氢压缩机缓冲罐前的分液罐进行改造，并联增加一分液罐或者把通往分液罐的管线进行扩径改造，使其能够在最短的时间内有效排除夹带的液体。避免对后面装置的影响。

五、结论

汽柴加氢装置的脱硫系统在改善环境、降低能耗、提高产品质量、改善装置的运行条件中起到了重要的作用。但在实际运行中，针对循环氢脱硫塔存在的问题我们要及时整改，确保装置的平稳运行。

参考文献：

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