催化液態(tài)烴脫硫醇裝置堿液氧化再生(REGEN)系統(tǒng)液（界）位控制方法探究

張滿(mǎn)意，熊新軍，劉子杰，汪 佳

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

中國(guó)石油廣西石化分公司60萬(wàn)t·a-1催化液態(tài)烴脫硫醇裝置，采用了美國(guó)Merichem公司的LPG纖維膜脫硫醇工藝技術(shù)，主要包括硫醇抽提（THIOLEX）系統(tǒng)、水洗（AQUAFINING）系統(tǒng)、堿液氧化再生（REGEN）系統(tǒng)和廢堿液中和（MERICON）系統(tǒng)等。裝置加工胺洗脫H2S、CO2后的催化液態(tài)烴，通過(guò)堿洗將液態(tài)烴物料中的輕硫醇（C1-C4硫醇）以及低含量的酸性氣體（H2S和CO2）進(jìn)一步脫除，使液態(tài)烴中的硫含量達(dá)到目標(biāo)要求，為下游氣體分餾裝置提供合格原料。在國(guó)內(nèi)使用的液態(tài)烴脫硫醇裝置中，部分裝置表現(xiàn)出堿液循環(huán)不暢，堿液再生系統(tǒng)液（界）位不好控制等問(wèn)題，廣西石化公司該裝置也同樣面臨該問(wèn)題。

1 裝置工藝流程簡(jiǎn)介[1]

裝置主要工藝流程圖如圖1所示。

圖1 催化液態(tài)烴脫硫醇裝置主要工藝流程圖

1.1 硫醇抽提（THIOLEX）系統(tǒng)

脫除H2S和部分CO2的液態(tài)烴首先進(jìn)入一級(jí)纖維膜接觸器（R601）頂部，與堿液循環(huán)泵（P601）來(lái)的循環(huán)堿液在纖維膜上接觸反應(yīng)，所有的H2S和大部分硫醇被抽提到堿液中。反應(yīng)后的液態(tài)烴和堿液在D601中沉降分離，堿液通過(guò)界面控制閥（LIC6101）從罐底部排出，加熱之后進(jìn)入堿液氧化再生系統(tǒng)。

從D601頂部出來(lái)的液態(tài)烴，進(jìn)入二級(jí)纖維膜接觸器（R602）頂部，與再生堿液泵（P605）來(lái)的循環(huán)堿液在纖維膜上接觸反應(yīng)，硫醇被抽提到堿液中，反應(yīng)后的液態(tài)烴和堿液在二級(jí)脫硫醇沉降罐（D602）中沉降分離，脫除硫醇的液態(tài)烴經(jīng)過(guò)聚結(jié)網(wǎng)（M602）去除夾帶的堿液后從D602上部分出，進(jìn)入AQUAFINING系統(tǒng)進(jìn)行水洗。經(jīng)過(guò)二級(jí)硫醇抽提后的液態(tài)烴可達(dá)到產(chǎn)品要求的總硫含量和硫醇硫含量指標(biāo)。

硫醇抽提反應(yīng)原理如下：

1.2 水洗（AQUAFINING）系統(tǒng)

脫硫醇后的液態(tài)烴，進(jìn)入水洗纖維膜接觸器（R603）與凈化水接觸水洗，以除去液態(tài)烴中夾帶的微量堿。液態(tài)烴和水在D603中分離，水經(jīng)水洗水循環(huán)泵（P603）循環(huán)使用，同時(shí)連續(xù)補(bǔ)充凈化水。堿性水經(jīng)界面控制閥排至含油污水處理場(chǎng)，凈化后的液態(tài)烴從水洗堿沉降罐上部出裝置。

1.3 堿液氧化再生（REGEN）系統(tǒng)

從D601底出來(lái)的待生堿液經(jīng)堿液加熱器（E601）加熱至52℃，加熱后的堿液進(jìn)入堿液氧化塔（C601）塔底。塔底通入工業(yè)風(fēng)，待生堿在催化劑（磺化鈦氰鈷）作用下與工業(yè)風(fēng)中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，Na2S被氧化成Na2S2O3和NaOH，RSNa被氧化成二硫化物油（RSSR）和NaOH，堿液得到再生。堿液氧化塔頂通入燃料氣，使尾氣在混合氣體的爆炸極限以上，防止尾氣爆燃，塔頂?shù)奈矚馀欧胖链呋鸦b置CO焚燒爐。

堿液氧化再生反應(yīng)原理如下：

堿、二硫化物油（RSSR）混合物從C601上部抽出口出來(lái)，進(jìn)入溶劑洗纖維膜接觸器（R604），催化劑堿液與溶劑油在纖維膜表面接觸，堿液中的RSSR被溶劑油抽提出來(lái)，兩相在D604中分離，再生堿液從D604下部通過(guò)再生堿液泵（P605）送回硫醇抽提系統(tǒng)。大部分溶劑油通過(guò)溶劑循環(huán)泵（P604）送回R604循環(huán)使用，部分含硫溶劑油送至石腦油加氫裝置，為了控制抽提溶劑的總硫含量，需連續(xù)補(bǔ)充少量來(lái)自重整裝置的新鮮溶劑油。

2 液（界）位控制在液態(tài)烴脫硫醇裝置中的重要性

2.1 硫醇抽提系統(tǒng)及水洗系統(tǒng)

在硫醇抽提（THIOLEX）系統(tǒng)及水洗（AQUAFINING）系統(tǒng)中，液態(tài)烴和堿液（水洗水）在沉降罐中分離，罐上部為液態(tài)烴，下部為堿液（水洗水），實(shí)行滿(mǎn)罐液相操作。在操作上要求控制好沉降罐的界位，避免界位大幅度波動(dòng)，特別是一級(jí)沉降罐（D601）的界位，界位控制不可過(guò)低，以免液態(tài)烴進(jìn)入堿液氧化塔（C601）發(fā)生超壓，大量液態(tài)烴帶入CO焚燒爐，將導(dǎo)致CO焚燒爐嚴(yán)重超溫。

2.2 堿液氧化再生系統(tǒng)

在堿液氧化再生（REGEN）系統(tǒng)中，主要控制好堿液氧化塔（C601）的液位及再生堿液沉降罐（D604）的界位。C601的液位不可控制過(guò)高，以免堿液通過(guò)尾氣管線(xiàn)進(jìn)入催化鍋爐，使鍋爐發(fā)生安全事故，同時(shí)，液位過(guò)高也會(huì)使堿液在燃料氣進(jìn)氧化塔前的單向閥上結(jié)晶，堵塞管線(xiàn)，使燃料氣進(jìn)塔受阻。穩(wěn)定D604界位也同樣重要，該罐上部為含硫溶劑油，下部為再生堿液，實(shí)行滿(mǎn)罐液相操作。如果界位過(guò)高，會(huì)使溶劑油循環(huán)泵（P604）抽到堿液，送至石腦油加氫裝置的含硫溶劑油含堿，也容易使電機(jī)超載停車(chē)；如果界位過(guò)低，會(huì)使堿液循環(huán)泵(P605)抽到含硫溶劑油，容易使機(jī)泵抽空，另外，含硫溶劑油帶入硫醇抽提系統(tǒng)，會(huì)使液態(tài)烴硫含量超標(biāo)。

在生產(chǎn)操作中，硫醇抽提（THIOLEX）系統(tǒng)及水洗（AQUAFINING）系統(tǒng)中各罐的界位比較好控制，而堿液氧化再生（REGEN）系統(tǒng)的液(界)位控制不太穩(wěn)定，有時(shí)候會(huì)大幅波動(dòng)，影響安全生產(chǎn)。通過(guò)近兩年的實(shí)際操作，結(jié)合設(shè)計(jì)給定的參數(shù)，摸索調(diào)整優(yōu)化工藝操作之后，該系統(tǒng)的液(界)位控制穩(wěn)定，保障了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3 堿液氧化再生（REGEN）系統(tǒng)液（界）位控制方法

3.1 REGEN系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1.1 系統(tǒng)中的壓力控制

四是要有好身體。自駕游比跟團(tuán)游更考驗(yàn)人的體能。吃飯不及時(shí)、休息不及時(shí)、睡覺(jué)不及時(shí)，都是常事。有時(shí)前不著村、后不著店，只能咬牙堅(jiān)持。我們此次所去的地方，一連好幾天，都在海拔3500-4000米左右的地方活動(dòng)，如果有高原反應(yīng)，對(duì)身體會(huì)造成一定影響。在阿克塞縣城，遇到一伙剛從西藏下來(lái)的游客。他們都穿著棉衣，但其中有一女的卻一身背心短褲，精神抖擻。據(jù)說(shuō)在西藏，此人毫無(wú)不適之感。而另有一個(gè)人高原反應(yīng)十分厲害，頭疼欲裂，氧氣吸了一大袋，差點(diǎn)死在那里。

C601的壓力由工業(yè)風(fēng)及燃料氣通入量控制，設(shè)定塔壓PIC6400為自動(dòng)，多余的尾氣排放至催化鍋爐，壓力控制相當(dāng)穩(wěn)定，很少產(chǎn)生波動(dòng)。

為了保障氧化再生堿液能夠順利從C601進(jìn)入D604，設(shè)計(jì)上采用了壓差控制方法，即C601頂壓力PIC6400和D604頂壓力PI6500構(gòu)成壓差PDIC6500，堿液在壓力下通過(guò)LIC6407液位控制進(jìn)入D604中。操作上設(shè)定壓差PDIC6500為定值，D604頂壓力隨壓差的變化而變化，該壓差控制重整溶劑油的進(jìn)入量，使溶劑油保持進(jìn)出量的平衡。

3.1.2 系統(tǒng)中的物料平衡

如果想控制好液（界）位，必須理解該系統(tǒng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)液（界）位發(fā)生變化的一切根源為進(jìn)料或者出料不平衡，發(fā)生變化，即打破系統(tǒng)物料平衡。該系統(tǒng)中物料平衡總計(jì)三大部分：新堿加入量和減渣排出量的平衡、溶劑油進(jìn)入量和排出量的平衡、系統(tǒng)堿液循環(huán)量的平衡，只要做到三大平衡穩(wěn)定，操作就會(huì)穩(wěn)定。一旦平衡中的一個(gè)大幅度波動(dòng)，系統(tǒng)中的相關(guān)液（界）位也隨即變化。最明顯的外部表現(xiàn)為：PDIC6500的壓差變化，進(jìn)而引發(fā)D604界位波動(dòng)，這是最直接的表現(xiàn)，接著C601液位波動(dòng)。

3.2 系統(tǒng)中物料平衡的調(diào)節(jié)

3.2.1 溶劑油平衡量的確定

由于溶劑油進(jìn)裝置沒(méi)有安裝流量計(jì)，對(duì)比設(shè)計(jì)值，將溶劑油平衡量設(shè)為6t·h-1，將氧化塔液位控制LIC6407改為手動(dòng)，D601界位LIC6101也改為手動(dòng)，增大溶劑油量，如果C601液位上升，說(shuō)明溶劑油排放量太小，緩慢打開(kāi)FIC6504排放溶劑油，直到C601液位穩(wěn)定，此時(shí)溶劑油加入量平衡。溶劑油量的變化是引起液（界）位發(fā)生波動(dòng)的最大原因。

正常生產(chǎn)中，設(shè)定堿液循環(huán)量為14～16t·h-1，堿循環(huán)量波動(dòng)很小，不會(huì)引起液（界）位變化。最致命的操作為大幅調(diào)節(jié)D601至C601控制閥LIC6101，因C601煙囪塔盤(pán)容積極小，D601容積較大，很容易造成C601液位劇烈波動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)LIC6101不大于0.2%個(gè)閥位。P605至D602的控制閥FIC6201動(dòng)作也必須非常緩慢，否則極易打破堿液循環(huán)量的平衡。3.2.3 新堿加入和減渣排出的平衡調(diào)節(jié)

如果D604界位投入自動(dòng)控制，排減渣和加新堿會(huì)總動(dòng)平衡，不存在波動(dòng)問(wèn)題。但由于酸堿中和系統(tǒng)需要間斷排堿，故一直設(shè)定LIC6508為手動(dòng)操作，最終界位變化會(huì)體現(xiàn)在D601和D604上面，不過(guò)由于堿液加入量為0.04m3·h-1，通過(guò)這種排放堿渣的方式對(duì)界位影響相當(dāng)緩慢，系統(tǒng)液（界）位波動(dòng)極小。3.3 系統(tǒng)調(diào)整前后相關(guān)操作參數(shù)對(duì)比：

開(kāi)工初期，該系統(tǒng)液（界）位控制不穩(wěn)定，大幅波動(dòng)情況比較多，經(jīng)過(guò)后續(xù)的摸索調(diào)整，對(duì)主要參數(shù)做了調(diào)整，具體如表1所示。

表1 堿液氧化再生系統(tǒng)相關(guān)操作參數(shù)

通過(guò)表1可以明顯看出，此次調(diào)整主要是把C601和D604的壓差由-0.04 MPa調(diào)整為0.14MPa，溶劑油外送量由2.0t·h-1調(diào)整為6.0t·h-1，堿液循環(huán)量由6.6t·h-1調(diào)整為15t·h-1。堿液循環(huán)量和溶劑油外送量的增加，使系統(tǒng)的循環(huán)速率增加，在一定程度上減緩了液（界）位的大幅變化；同時(shí)，C601和D604的壓差由原來(lái)的負(fù)壓差（即自壓過(guò)程）調(diào)整為正壓差之后，堿液可以順利從C601進(jìn)入D604中，不會(huì)因D604壓力變化而使C601液位波動(dòng)。調(diào)整操作之后，堿液氧化再生系統(tǒng)液（界）位控制穩(wěn)定。

4 結(jié)論

從以上的分析中可以看出，液態(tài)烴脫硫醇裝置堿液氧化再生系統(tǒng)液（界）位受各種變量的影響，微小變量的累計(jì)會(huì)使系統(tǒng)波動(dòng)，影響安全生產(chǎn)。在實(shí)際操作中，應(yīng)結(jié)合本裝置的實(shí)際情況，對(duì)相關(guān)參數(shù)做一些修正，要保障該系統(tǒng)液（界）位控制穩(wěn)定，可采取以下措施：

（1）在溶劑油進(jìn)裝置前增設(shè)流量計(jì)，保障系統(tǒng)溶劑油平衡，這是最核心的，也是系統(tǒng)液（界）位波動(dòng)的根本原因。

（2）維持壓力差，避免堿液循環(huán)流動(dòng)不暢，破壞系統(tǒng)的平衡。

（3）該系統(tǒng)很小，而硫醇抽提系統(tǒng)至堿液氧化再生系統(tǒng)壓差高達(dá)1.3MPa，新鮮溶劑油進(jìn)D604前后壓差為1.5MPa，調(diào)整操作時(shí)要緩慢。

（4）增加堿液循環(huán)量及溶劑油外送量，增強(qiáng)系統(tǒng)液（界）位的抗波動(dòng)能力。

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