循環(huán)氫壓縮機轉速波動的原因分析及解決措施

王東鋒，黃琬淇，王潤祠，高 飛，陳振軍，朱正東，毛 威

(中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

1 裝置概況

蠟油加氫裂化裝置是某煉廠的主體裝置之一，引進美國UOP公司加氫裂化專利技術和工藝包。加氫裂化裝置的設計規(guī)模為220萬t·a-1，按年操作8400h考慮，裝置的操作彈性為60%～110%。該裝置的反應部分采用單段全循環(huán)、爐后混油和熱高分的工藝流程，并設置了循環(huán)氫脫硫塔，分餾部分采用脫硫化氫汽提塔+常壓塔出柴油方案。裝置采用單段全循環(huán)操作方式，最大限度生產中間餾分油，作為全廠調和組分，少量的加氫裂化未轉化油去重油催化裂化作原料，冷低分氣脫硫后去PSA裝置進行氫氣提純，含硫干氣至輕烴回收裝置。

2021年5月21日20：35，因重整裝置停工，接公司調度通知，蠟油加氫裂化裝置緊急降溫降量退守。在緊急處理過程中，01：10，發(fā)現(xiàn)循環(huán)氫脫硫塔壓差開始上漲，01：42，因循環(huán)氫帶液至循環(huán)氫脫硫塔，致使裝置核心設備循環(huán)氫壓縮機汽輪機的轉速、汽輪機入口的蒸汽流量、循環(huán)氫壓縮機入口的循環(huán)氫流量均發(fā)生大幅度波動。

2 循環(huán)氫脫硫塔胺液的發(fā)泡機理

胺液發(fā)泡機理：氣泡是溶液中的氣體分子與液體分子互相接觸碰撞并進行能量轉換，使得氣體分子發(fā)生聚合并克服液體表面張力而形成的。由于氣泡密度遠低于液體密度，氣泡快速上浮到液體表面，并受液面液膜的作用而聚集于液體表面上，形成液面膜隔開的氣泡聚集體，叫做發(fā)泡。

貧胺液是在脫硫劑（甲基二乙醇胺）中注入除鹽水后形成的溶液，目的是降低甲基二乙醇胺的濃度。貧胺液的濃度偏低會影響脫硫效果，濃度偏高則胺液容易發(fā)泡，因此這個濃度一般控制在18%～35%之間。

3 循環(huán)氫脫硫塔胺液發(fā)泡的表現(xiàn)及后果

3.1 胺液發(fā)泡的表現(xiàn)

1）循環(huán)氫脫硫塔壓差上升；

2）循環(huán)氫脫硫塔液位投自動時，C101液位控制閥會逐漸關??；投手動時，液位逐漸降低，容易引起竄壓事故；

3）如果循環(huán)氫壓縮機入口有分液罐，那么分液罐液位會快速上升。

4）循環(huán)氫壓縮機胺液發(fā)泡后，循環(huán)氫會帶液至循環(huán)氫壓縮機，導致循環(huán)氫壓縮機的轉速、循環(huán)氫流量、汽輪機蒸汽流量等相關參數(shù)大幅波動。

5）循環(huán)氫脫硫塔的脫硫效果下降，脫硫后的循環(huán)氫純度降低，影響反應深度、耗氫量及產品質量；

6）嚴重帶液時，脫硫后的循環(huán)氫采樣會帶液；

7）循環(huán)氫脫硫塔頂部的出口溫度逐漸降低。

采用文本知識挖掘與調研訪談等方法，同時根據(jù)知識點之間盡量相互獨立、互不重疊的原則，得到協(xié)同成員掌握的SAD項目關鍵知識點如表1所示。利用文獻[28]提出的知識地圖方法，以知識點為網絡節(jié)點，知識點之間的關聯(lián)關系為網絡邊，得到K-K子網絡如圖2所示。集成上述P-P子網絡與K-K子網絡，進一步得到SAD項目的知識超網絡基礎模型如圖3所示。

3.2 胺液發(fā)泡的后果

1）循環(huán)氫脫硫塔壓差升高，引起貧胺液泵聯(lián)鎖停運；

2）如果循環(huán)氫壓縮機入口有分液罐，則會因液位高高而引起壓縮機聯(lián)鎖停機，裝置聯(lián)鎖停工；

3）如果循環(huán)氫壓縮機入口沒有分液罐，則循環(huán)氫會帶液至機體內，發(fā)生液擊和撞杠，導致循環(huán)氫壓縮機的十字頭、活塞桿、連桿、干氣密封、氣缸等部件損壞，影響循環(huán)氫壓縮機的正常運行，加氫裝置核心設備損壞，后果較為嚴重。

4 導致循環(huán)氫脫硫塔發(fā)泡的因素

導致循環(huán)氫脫硫塔貧胺液發(fā)泡的因素主要有以下幾個方面：

1）貧胺液太臟。貧胺液太臟，首先影響的是硫磺裝置的脫硫塔，然后同時影響柴油加氫精制、柴油加氫改制、蠟油加氫、液化氣脫硫、雙脫等裝置等6套裝置。

2）貧胺液濃度過高。貧胺液是在脫硫劑（甲基二乙醇胺）中注入一定比例的除鹽水，甲基二乙醇胺濃度降低后形成的溶液。貧胺液濃度過高，則胺液黏度增大，容易引起胺液發(fā)泡。貧胺液濃度偏低會影響下游裝置的脫硫效果，濃度偏高（≥45%）則胺液黏度增加，會使得部分烴類組分或者雜質聚集在胺液的液體表面，提高了胺液泡沫的穩(wěn)定性，泡沫無法及時消除，導致循環(huán)氫脫硫塔的壓差升高。所以貧胺液濃度一般控制在18%～35%之間。

3）循環(huán)氫中含有烴類組分。若冷高分的分離效果變差，會導致循環(huán)氫中含有一定的烴類組分，部分低沸點的烴類組分在低溫下容易冷凝。這些冷凝的烴類分子懸浮在貧胺液的液體表面，會降低貧胺液的表面擴張力，部分烴類會與貧胺液的液體分子形成膠狀層，增大液體表面黏度，提高液體表面泡沫的穩(wěn)定性，加速貧胺液發(fā)泡，導致循環(huán)氫脫硫塔帶液。

4）進入循環(huán)氫脫硫塔的介質溫度偏低。一般情況下，貧胺液溫度宜控制在45℃，進入循環(huán)氫脫硫塔的循環(huán)氫的溫度宜控制在38～41℃左右，兩者溫差應在4～7℃左右。烴類組分的氣液分割點在33～35℃左右，高于35℃則烴類組分不容易冷凝，低于33℃則烴類組分容易冷凝，會降低液體分子的表面擴張力。

5）消泡劑作用下降。消泡劑的主要作用，是及時消除貧胺液中的泡沫，防止因泡沫過多而導致脫硫塔出現(xiàn)胺液發(fā)泡。據(jù)了解，該公司的硫磺裝置設計有消泡劑，實際卻沒有投運，有兩方面原因。一方面是脫硫劑廠家在出廠的脫硫劑中加有一定量的消泡劑，另一方面是目前貧胺液系統(tǒng)的運行相對平穩(wěn)，脫硫效果穩(wěn)定（溫度控制稍高），所以在硫磺裝置的實際運行中，未投用消泡劑設備。

對5月21日01：30循環(huán)氫脫硫塔胺液發(fā)泡的主要原因進行分析，認為有以下幾個方面：

1）循環(huán)氫脫硫塔近期未及時撇油，胺液表面可能存在少量的油層或者雜質。2）裝置在緊急情況下，反應系統(tǒng)壓力及氣流速度變化較大，循環(huán)氫攜帶少量烴類組分進入循環(huán)氫脫硫塔。3）在緊急調整過程中，操作員未及時調整冷高分空冷冷后溫度，導致空冷冷后溫度由52℃上升至62.5℃，經緊急調整后降低至36℃，進入循環(huán)氫脫硫塔的循環(huán)氫溫度快速下降至32.5℃。由于空冷冷后溫度過高，致使部分烴類組分被循環(huán)氫帶入脫硫塔。塔內的烴類組分冷凝至液體表面，降低了胺液液體分子的表面擴張力，提高了泡沫的穩(wěn)定性。隨著時間推移，泡沫積累速率加快，壓差上升也加快。當壓差達到一定程度時，胺液表面的油層及泡沫一起被循環(huán)氫帶入循環(huán)氫壓縮機機體，致使循環(huán)氫壓縮機的轉速和流量等參數(shù)發(fā)生了較大波動。

5 循環(huán)氫脫硫塔胺液發(fā)泡的預防及應急措施

1）加強循環(huán)氫脫硫塔壓差的監(jiān)控。正常生產時，該壓差在8～13kPa之間，壓差高報警值15kPa，高高報警值20kPa。若壓差上升到20kPa以上，說明循環(huán)氫脫硫塔液體表面有一層泡沫或者油漬層，需要及時進行撇油處理。若壓差繼續(xù)快速上升，需要采取緊急措施，降低貧胺液流量，并適度打開循環(huán)氫脫硫塔的副線手閥，避免循環(huán)氫帶液至循環(huán)氫壓縮機機體中。

2）優(yōu)化操作參數(shù)控制，控制空冷冷后溫度平穩(wěn)運行，且不得高于58℃。防止冷高壓分離器因介質溫度過高，部分烴類無法冷卻而直接被循環(huán)氫帶入循環(huán)氫脫硫塔中。

3）加強貧胺液的定期分析，控制貧胺液中的脫硫劑濃度在20%～30%之間。

4）控制貧胺液流量不低于循環(huán)氫流量的30%。

5）制定相關工藝的操作管理規(guī)定，定期對循環(huán)氫脫硫塔進行撇油。

6）加強富胺液的定期采樣和分析，檢查富胺液中的雜質含量，如果富胺液雜質含量過高，建議相關裝置對進入裝置的胺液及時進行調整。