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延遲焦化液化氣脫硫塔堵塞的原因分析與解決措施
2020-11-27 閱讀：
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對中海石油寧波大榭付}山石化有限公司2．4 Mt／a延遲焦化裝置配套液化氣脫硫塔存在的液泛問題進行了分析，并有針對性地提出了解決方案和改造措施。延遲焦化產出的液化氣中含有大量焦粉，在液化氣脫硫塔中不斷沉積，從而使脫硫塔填料或塔盤堵塞并產生液泛現象。為了保證正常生產，必須對脫硫塔切出進行清理。為了解決脫硫塔切出后不合格液化氣的問題，對脫硫裝置流程增加2臺靜態混合器。改造后的簡易脫硫流程能保證液化氣在脫硫塔切出的狀態下質量合格，從而大大降低了因處理脫硫塔而引起的經濟損失。
中海石油寧波大榭／舟山石化有限公司(舟山石化)2．4 Mt／a延遲化裝置及其配套的脫硫裝置是由鎮海設計院設計，采用醇胺法脫硫1二藝，其中液化氣脫硫塔選用散堆填料作為內構件，主要處理延遲焦化和加氫裝置來的液化氣。
該裝置初建于2006年，2008年3月一次性投料開車成功，運行初期液化氣脫硫塔操作正常，產量合格，各項指標均達到設計要求。但隨著運行時間的延長(1～2年)，塔的操作出現典型的液泛現象，塔的上界位高限報警，下界位低限報警。塔內胺液難以沉降下來，易發生胺液帶烴的現象，對裝置的生產帶來風險。
1 工藝流程及焦化液化氣的性質
液化氣脫硫流程示意見圖1。延遲焦化液化氣自脫硫塔下部進入，貧胺液從塔的上部進入。由于兩者的密度差，兩種介質逆向接觸，胺液自然沉降后由塔的下部抽出，進入系統；液化氣脫硫后從塔的上部抽出，進入胺液沉降罐，脫除攜帶的少量胺液后，與注堿泵來的30％NaOH溶液一起通過靜態混合器，再進人液膜脫硫系統，脫除絕大部分硫醇后出裝置(總硫質量分數不大于300“g／g)。
在延遲焦化裝置運行中，由于其工藝特點和焦炭塔空速過高等原因，焦炭塔油氣不可避免地攜帶焦粉進入分餾塔，使部分焦粉進入到焦化液化氣中。1一，液化氣組成見表1。由表1可知焦化液
化氣中蒸發殘留物為12 gg／g，通過目測發現其中絕大部分成分是黑色的焦粉。
(2)液化氣處理量不斷下降。經過降低胺液量或液化氣處理量，雖然短期可以恢復正常操作，但是隨著時間的延長，需要通過不斷下調胺液量和液化氣處理量才能保證脫硫塔上、下界位的正常，終導致裝置無法維持生產，說明塔堵塞越來越嚴重。
2．2原因分析
2存在的問題及原因分析
2．1存在的問題
(1)胺液在塔內難以沉降。裝置運行一段時間后，在液化氣處理量和胺液量未發生明顯變化的情況下，出現脫硫塔上界位高限報警和下界位低限報警的現象，造成液泛。嘗試了采取大幅擾動的操作方法，無，但通過降低胺液量或液化氣處理量，上下界位可以逐步恢復正常。這些現象說明塔內的胺液被液化氣頂住而難以沉降。
(2)液化氣處理量不斷下降。經過降低胺液量或液化氣處理量，雖然短期可以恢復正常操作，但是隨著時間的延長，需要通過不斷下調胺液量和液化氣處理量才能保證脫硫塔上、下界位的正常，終導致裝置無法維持生產，說明塔堵塞越來越嚴重。
2．2原因分析
沉積在填料上的焦粉主要來源于液化氣和胺液中。從舟山石化的生產經驗分析，液化氣脫硫塔堵塞的周期與胺液中的焦粉含量關系不明顯，并不是胺液中焦粉含量越高，脫硫塔的運行時
間就越短。因為在2012年對裝置胺液過濾系統進行了改造，胺液中的焦粉含量與裝置運行前期相比有明顯的好轉，但液化氣脫硫塔的運行周期并沒有延長，反而縮短了。隨著裝置運行時間的延長，塔內散堆填料發生了一定的腐蝕和變形，容易吸附焦粉，同時隨著運行時間的加長，胺液也會發生降解，這些降解產物易被多孔的焦粉吸附，形成了一些黏稠物，黏附在填料的表面，這是造成填料堵塞和裝置操作周期縮短的主要原因。
3解決方案及實施效果
3．1解決方案
對于脫硫塔堵塞的問題，將脫硫塔切出進行處理是直接有效辦法。根據其它煉油廠的經驗，在設備不打開的情況下，采用水沖洗和蒸汽蒸煮后再重新投用就可恢復正常運行。但脫硫塔切出后會引起液化氣中的H。S含量超標。液化氣中H：S超標會對液化氣球罐的運行造成影響。根據石化的有關規定，不合格的液化氣中硫化氫含量在不小于50 mg／L時不能進入球罐儲存[2]。對于不合格液化氣的處理，有多套液化氣脫硫裝置的煉油廠是將不合格焦化液化氣引入到其它液化氣脫硫裝置進行處理，但對于有單套液化氣脫硫裝置的煉油廠，無法實施該方案。
對于脫硫塔堵塞的問題，將脫硫塔切出進行處理是直接有效辦法。根據其它煉油廠的經驗，在設備不打開的情況下，采用水沖洗和蒸汽蒸煮后再重新投用就可恢復正常運行。但脫硫塔切出后會引起液化氣中的H。S含量超標。液化氣中H：S超標會對液化氣球罐的運行造成影響。根據石化的有關規定，不合格的液化氣中硫化氫含量在不小于50 mg／L時不能進入球罐儲存[2]。對于不合格液化氣的處理，有多套液化氣脫硫裝置的煉油廠是將不合格焦化液化氣引入到其它液化氣脫硫裝置進行處理，但對于有單套液化氣脫硫裝置的煉油廠，無法實施該方案。
2011年舟山石化發生焦化液化氣脫硫塔堵塞后，為了避免裝置停工，只能采用將不合格液化氣并人高壓瓦斯系統進行燃燒的方案。這不造成大幅降量和液化氣燃燒而造成的經濟損失，而且還會對環境造成非常不利的影響。為了避免類似的損失，提出一種新的解決方案。
新方案根據醇胺脫硫反應的機理[3]，充分利用現有設施，對流程進行改造，增加簡易應急脫硫流程，保證脫硫塔在切出的狀態下液化氣出裝置符合球罐儲存的相關要求。改造時大部分設備依托原有設施，新增2臺靜態混合器及相關附屬管線，具體流程見圖2。當液化氣脫硫塔切出后，焦化液化氣與貧胺液先進入一級混合器進行初次混合，再進入二級混合器進行混合，保證其充分接觸，后一起進入胺液沉降罐。液化氣從沉降罐頂部溢出進入液膜脫硫系統，胺液則在胺液沉降罐底部沉降分離，通過底部排污流程進入富液系統。
3．2實施效果
3．2．1脫硫塔的切出 6月22日改造完成后，對新流程進行吹掃試壓，確認具備投用條件后，逐步投用新流程，并對各項運行參數和分析數據進行跟蹤分析，具體數據見表2。由表2可知，各指標
皆在正常范圍內。改造后液化氣經過簡易的脫硫設施后，液化氣中的H：S含量大幅下降，率達到98％以上，再經過后續的液膜脫硫裝置，其H：S含量和總硫指標都符合質量要求。同時通過前后堿液總量分析發現沒有出現液化氣攜帶胺液的情況。當新流程投用正常后，對液化氣脫硫塔進行切出。
3．2．2脫硫塔的蒸煮沖洗 6月22日14：00脫硫塔切出后，用胺液將塔內的液化氣置換完全(減少液化氣排低壓瓦斯量)，然后排盡塔內的胺液，后打開脫硫塔頂閥副線，緩慢將系統泄壓，
直至塔內壓力與低壓瓦斯壓力平衡。18：00打開塔底蒸汽，對脫硫塔進行吹掃并排至低壓瓦斯系統，19：00向塔內注水，并用蒸汽進行蒸煮。蒸煮3 h后將廢水排入焦池，如此直至排放水無明顯焦粉后停止。6月23日8：00排放水無明顯焦粉，停止蒸煮，并進行沖洗。
3．2．3脫硫塔的投用 6月23日10：00對液化氣脫硫塔進行投用，停用簡易脫硫流程。液化氣脫硫塔重新投用后，運行情況及脫硫效果見表3。從表3可看出，液化氣處理量從蒸煮沖洗前的15 t／h
提高到蒸煮后的20 t／h，胺液量從蒸煮沖洗前的10 t／h提高到蒸煮后的30 t／h，液化氣脫硫塔沒有出現液泛現象，脫后液化氣中H：S含量也較蒸煮前有明顯好轉。
4 結 論
(1)醇胺法脫硫在適當降量的情況下采用增加2臺靜態混合器的簡易脫硫流程，能夠代替原填料塔脫硫，并能保證液化氣的產量，解決了液化氣在脫硫塔切出處理期間液化氣中H：S含量高
的問題。采用簡易脫硫流程，不脫硫效果明顯，而且改造方便、投資小、操作簡單。
(2)液化氣填料脫硫塔發生焦粉堵塞后，在不開人孔的情況下，采用蒸汽和水進行蒸煮及沖洗后，完全可以達到清除塔內焦粉的目標。
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