基于SGSI減壓深拔技術(shù)減壓系統(tǒng)穩(wěn)定操作及環(huán)保達(dá)標(biāo)的研究

王文斌 郎紅偉 徐凱軍 李亞寧 張滿斌

中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司煉油一部 新疆獨(dú)山子 833699

獨(dú)山子石化公司煉油廠第一聯(lián)合車(chē)間1000萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置是中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司1000萬(wàn)噸/年煉油及120萬(wàn)噸/年乙烯技術(shù)改造工程的標(biāo)志性工程，2009年建成投產(chǎn)，初建設(shè)計(jì)原油加工能力1000萬(wàn)噸/年，屬燃料—化工型裝置。減壓塔頂抽真空系統(tǒng)的配置按2級(jí)蒸汽抽空器+液環(huán)泵進(jìn)行配置，其中，1級(jí)和2級(jí)蒸汽抽空器分別各按2/3和1/3的能力分配，一、二級(jí)抽真空器平時(shí)都是一開(kāi)一備；液環(huán)泵的能力為100%，按兩開(kāi)一備配置。來(lái)自C-201(減壓塔)的塔頂氣相經(jīng)過(guò)J-201AB(減頂一級(jí)抽空器)和J-202AB(減頂二級(jí)抽真空器)和P-209(減頂抽真空泵)后，減壓塔頂殘壓可下降至1.2KPa左右。近期，由于受到1.0MPa系統(tǒng)蒸汽溫度影響，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)1.0MPa蒸汽溫度下降至270℃以下較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，會(huì)影響減壓塔頂殘壓，最高上升至2.42KPa，從而影響減壓系統(tǒng)操作以及蠟油的收率。此外減頂不凝氣存在硫含量高，如果不能有效脫除硫含量，減頂不凝氣進(jìn)入加熱爐必將影響加熱爐煙氣排放異常，造成環(huán)保不達(dá)標(biāo)。因此，穩(wěn)定1.0MPa蒸汽溫度、脫除減頂不凝氣硫含量是確保裝置安全、環(huán)保運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 存在的問(wèn)題

1.1 減壓塔頂殘壓偏高

近期，由于受到進(jìn)裝置1.0MPa系統(tǒng)蒸汽溫度影響，當(dāng)1.0MPa蒸汽溫度下降至265℃以下較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，會(huì)影響減壓塔頂殘壓，從而導(dǎo)致減壓系統(tǒng)操作紊亂，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)1.0MPa蒸汽溫度降至265℃以下較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，減壓塔頂殘壓PI2105會(huì)由正常值1.14KPa左右上升至2.42KPa(約90s)，減壓渣油出裝置量由約120t/h升至約134t/h，減壓塔側(cè)線產(chǎn)品較正常時(shí)略輕，例如,蠟油Ⅰ 98%餾出溫度會(huì)由515℃左右下降至505℃左右。

1.2 減壓系統(tǒng)減頂不凝氣硫化氫含量高

1000萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置減壓深拔后，減頂不凝氣流量及硫含量同步提高，減頂不凝氣進(jìn)入C-202(減頂氣脫硫塔)與濃度為30%的MDEA(甲基二乙醇)溶液逆向接觸，減頂氣中的硫化氫被溶劑吸收，塔頂不凝氣經(jīng)V-211(凈化減頂氣分液罐)分液后至減壓爐作為燃料使用。由于實(shí)際工況，減頂氣中的硫化氫無(wú)法在一定的壓力下吸收，減頂不凝氣無(wú)法很好地脫除硫化氫，造成硫化氫含量高，進(jìn)入加熱爐燃燒后，容易造成減壓爐煙氣二氧化硫含量升高。為滿足加熱爐煙氣的新環(huán)保指標(biāo)，SO2含量≯50mg/m3，車(chē)間通過(guò)提高進(jìn)C-202(減頂氣脫硫塔)MDEA(甲基二乙醇)貧液量、C-202(減頂氣脫硫塔)頂壓力、降低MDEA(甲基二乙醇)貧液溫度等手段提高脫硫效果，在當(dāng)前工況下，使減壓爐煙氣滿足新環(huán)保指標(biāo)。但C-202(減頂氣脫硫塔)頂壓力控制過(guò)高對(duì)減壓塔頂抽真空系統(tǒng)不利；進(jìn)C-202(減頂氣脫硫塔)MDEA(甲基二乙醇)貧液量控制過(guò)高會(huì)導(dǎo)致塔底富液外放量增大，需要C-202(減頂氣脫硫塔)塔底泵P-210雙泵運(yùn)行，不利于裝置的平穩(wěn)運(yùn)行；MDEA(甲基二乙醇)貧液溫度控制過(guò)低又有可能造成MDEA(甲基二乙醇)溶液發(fā)泡，導(dǎo)致C-202(減頂氣脫硫塔)脫硫效率低問(wèn)題。

1.3 減頂氣減壓瓦斯硫醇、羰基硫含量較高

1000萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置減壓瓦斯硫醇、羰基硫含量較高，MDEA(甲基二乙醇)溶液對(duì)其脫除效果差。含硫醇、羰基硫較高的減頂氣不能很好地被脫除，其隨減頂不凝氣進(jìn)入加熱爐，燃燒后生成二氧化硫，造成環(huán)保不達(dá)標(biāo)。

2 解決措施

2.1 針對(duì)減壓塔頂殘壓偏高的解決方案

減頂殘壓因?yàn)橐欢?jí)抽真空蒸汽溫度下降至265℃上升至2.42KPa時(shí)，班組內(nèi)操及時(shí)聯(lián)系將間冷水流量由820t/h提至915t/h，抽真空蒸汽壓力由0.83MPa提至0.90MPa，同時(shí)將減一線回流、減一線外放關(guān)閉，將減一線冷回流、減一線回流量適當(dāng)降低，維持V-201高液面，避免導(dǎo)致V-109封油空液面，從而導(dǎo)致裝置停工。

針對(duì)引起減壓塔頂壓力波動(dòng)的因素，使用排除法主要針對(duì)可能引起減壓塔頂殘壓上升的主要原因“減壓塔頂負(fù)荷增加；減壓塔頂一、二、三級(jí)抽真空系統(tǒng)運(yùn)行工況不好能力下降；減壓塔頂一、二級(jí)蒸汽抽真空器設(shè)備本體損壞”進(jìn)行排查，且對(duì)減壓爐、減壓塔、減壓塔頂抽真空系統(tǒng)等相關(guān)參數(shù)趨勢(shì)檢查，綜合排查后初步分析可能造成波動(dòng)的原因是1.0MPa蒸汽進(jìn)蒸餾裝置溫度TI2208低于265℃，蒸汽抽真空器J-201/J-202處蒸汽溫度低于設(shè)計(jì)值240℃[1]，造成蒸汽抽空器抽真空能力下降。

為了確認(rèn)分析波動(dòng)是否因1.0MPa蒸汽進(jìn)蒸餾裝置溫度TI2208低于265℃而造成，120萬(wàn)噸/年焦化裝置將加熱爐過(guò)熱蒸汽溫度由211℃逐步提至280℃，裝置1.0MPa蒸汽外放溫度相應(yīng)地由260℃提高至282.5℃，累加第二聯(lián)合車(chē)間提高1.0MPa蒸汽外放溫度，對(duì)應(yīng)1000萬(wàn)噸/年蒸餾裝置1.0MPa蒸汽進(jìn)裝置溫度繼續(xù)升高至266℃，減壓塔頂殘壓PI2105由1.51KPa直接降至1.30KPa(見(jiàn)圖1)，減壓塔各參數(shù)逐漸達(dá)到正常值。

通過(guò)不同抽真空蒸汽溫度時(shí)對(duì)應(yīng)的蒸汽抽真空器運(yùn)行工況，將1000萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置1.0MPa蒸汽進(jìn)裝置溫度TI2208低報(bào)警值由220℃改為265℃，班組將現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)指示列入班組日常檢查內(nèi)容。同時(shí)，運(yùn)行部通過(guò)調(diào)度對(duì)進(jìn)裝置1.0MPa蒸汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持進(jìn)裝置溫度在180℃以上，保證抽真空器的平穩(wěn)運(yùn)行，保證減壓塔頂壓力正常，且下次大檢修增加減壓塔頂一、二級(jí)抽空器前溫度遠(yuǎn)傳儀表實(shí)現(xiàn)DCS監(jiān)控。

確保減壓塔頂殘壓穩(wěn)定的其他措施。(1)減壓塔頂發(fā)生低溫硫腐蝕，腐蝕產(chǎn)物堵塞減頂氣分液罐V-209至減頂氣液封罐V-208酸性水過(guò)濾器，造成V-209液面波動(dòng)，減壓瓦斯后路液封，減頂真空度下降，最終影響減壓操作及產(chǎn)品質(zhì)量。故而控制過(guò)濾器前后壓差<20KPa，解決了減壓自產(chǎn)瓦斯后路憋壓的問(wèn)題，保證減壓自產(chǎn)瓦斯后路暢通，降低減壓塔頂抽真空系統(tǒng)后路背壓。(2)保證減壓塔頂一二級(jí)抽空器后冷凝器E-203、E-204冷源流量的穩(wěn)定，有效降低液環(huán)真空泵P-209ABC的負(fù)荷，同時(shí)降低一二級(jí)抽空器后路背壓，保證一二級(jí)抽空器抽空效果。按照操作經(jīng)驗(yàn)，在一二級(jí)抽空器后冷凝器E-203、E-204冷源串聯(lián)投用的情況下，一二級(jí)大氣腿溫度每升高1℃需提高冷源流量5～6t/h可有效控制一二級(jí)大氣腿溫度在合適范圍之內(nèi)。(3)保證進(jìn)裝置1.0MPa蒸汽的干燥性，車(chē)間加強(qiáng)對(duì)進(jìn)裝置1.0MPa蒸汽脫液罐疏水器以及裝置1.0MPa蒸汽線末端疏水器運(yùn)行監(jiān)控，保證兩處疏水器的正常運(yùn)行，防止1.0MPa蒸汽及時(shí)脫出冷凝水，保證其干燥性，避免1.0MPa蒸汽溫度降低影響減頂殘壓波動(dòng)以及蒸汽帶水導(dǎo)致蒸汽線水擊現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 減壓系統(tǒng)減頂不凝氣硫化氫含量高的解決方案

基于實(shí)際工況優(yōu)化和調(diào)整，通過(guò)增加減頂不凝氣超重力脫硫技措，提高減頂不凝氣脫硫系統(tǒng)的脫硫效果，達(dá)到降低減壓爐煙氣二氧化硫的目的。1000萬(wàn)蒸餾裝置減頂氣進(jìn)入V-210(減頂氣脫硫進(jìn)料分液罐)脫液，然后進(jìn)入C-202(減頂氣脫硫塔)及兩級(jí)超重力脫硫反應(yīng)器與濃度為30%的甲基二乙醇胺溶液逆向接觸，減頂氣中的硫化氫被溶劑吸收。減頂氣進(jìn)入超重力脫硫反應(yīng)器，達(dá)到預(yù)期效果，設(shè)計(jì)脫后減頂氣硫化氫含量15mg/m3投用后減頂氣硫化氫含量7.59mg/m3，減頂氣硫化氫脫除效果較好，如表1所示。

表1 減頂氣超重力脫硫項(xiàng)目原料性質(zhì)對(duì)標(biāo)Table1 The property standard of raw materials for the project of top-cutting gas high-gravity desulfurization

2.3 減頂氣減壓瓦斯硫醇、羰基硫含量較高的解決方案

針對(duì)減壓瓦斯硫醇、羰基硫含量較高的問(wèn)題，將減頂氣脫硫塔C-202變更為減頂氣柴油清洗塔，混合柴油通過(guò)罐區(qū)控制閥引出，通過(guò)減壓瓦斯脫硫塔C-202的貧胺液流程引入C-202，將減壓瓦斯脫硫塔C-202改為減頂氣柴油清洗塔，對(duì)減頂不凝氣進(jìn)行柴油清洗脫除硫醇、羰基硫等。并在C-202塔頂增加分液罐V-217，C-202吸收后的柴油與V-217分液罐的柴油通過(guò)原富胺液泵P-210升壓進(jìn)入分別接至減一線去混合柴油流程及混柴油去罐區(qū)流程。圖2減壓瓦斯增加柴油洗滌措施項(xiàng)目改造前、后工藝圖。

柴油吸收塔投用后，在減壓爐出口溫度為422℃的條件下，其柴油吸收塔投用前后運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所列?？梢钥闯?，柴油吸收塔投用后，減頂瓦斯總硫脫除率逐漸增大，吸收后柴油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯上升。柴油吸收劑的流量和溫度也都會(huì)影響減頂瓦斯總硫脫除效果，在柴油溫度相同的情況下，柴油流量每增加1t/h，總硫脫除率提高約6.6個(gè)百分點(diǎn)；在柴油流量相同的情況下，柴油溫度每降低1℃，總硫脫除率提高約2.9個(gè)百分點(diǎn)。減壓爐出口溫度升高至424℃，柴油吸收劑的流量為7t/h，柴油的溫度為35℃，減壓爐煙氣二氧化硫質(zhì)量濃度為15mg/m3，滿足GB 31570—2015排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 柴油吸收塔投用前后運(yùn)行對(duì)比Table2 Comparison of diesel absorption tower operation before and after commissioning

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)不同抽蒸汽溫度時(shí)對(duì)應(yīng)的蒸汽抽真空器運(yùn)行工況，將1000萬(wàn)噸/年蒸餾裝置1.0MPa蒸汽進(jìn)裝置溫度TI2208低報(bào)警值由220℃改為265℃，班組將現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)指示列入班組日常檢查內(nèi)容，保證抽真空器的平穩(wěn)運(yùn)行，保證減壓塔頂壓力正常，且下次大檢修增加溫度遠(yuǎn)傳儀表實(shí)現(xiàn)DCS監(jiān)控。

(2)減頂氣超重力脫硫項(xiàng)目各控制參數(shù)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，原料性質(zhì)除貧胺液濃度較設(shè)計(jì)降低5%MDEA外，減頂氣組分較設(shè)計(jì)偏差不大，脫后減頂氣硫化氫含量?jī)H為5ppm，低于設(shè)計(jì)值9.8ppm，故減頂氣超重力脫硫項(xiàng)目運(yùn)行良好，達(dá)到了降低減頂氣硫化氫含量的預(yù)期效果。

(3)減頂瓦斯系統(tǒng)通過(guò)增加超重力脫硫，硫化氫脫除率提高至99.75%；通過(guò)改變?yōu)椴裼臀彰摿?，有機(jī)硫脫除率達(dá)到50%以上，實(shí)現(xiàn)了減壓爐煙氣達(dá)標(biāo)排放。

(4)優(yōu)化操作，通過(guò)對(duì)塔內(nèi)各回流量和各側(cè)線蒸發(fā)段溫度的適當(dāng)調(diào)整，將減頂殘壓維持在一個(gè)相對(duì)良好的工藝指標(biāo)范圍內(nèi)。