催化液态烃脱硫醇装置碱液氧化再生(REGEN)系统液（界）位控制方法探究

2013-07-24张满意熊新军刘子杰

化工技术与开发 2013年1期

张满意，熊新军，刘子杰，汪佳

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

中国石油广西石化分公司60万t·a-1催化液态烃脱硫醇装置，采用了美国Merichem公司的LPG纤维膜脱硫醇工艺技术，主要包括硫醇抽提（THIOLEX）系统、水洗（AQUAFINING）系统、碱液氧化再生（REGEN）系统和废碱液中和（MERICON）系统等。装置加工胺洗脱H2S、CO2后的催化液态烃，通过碱洗将液态烃物料中的轻硫醇（C1-C4硫醇）以及低含量的酸性气体（H2S和CO2）进一步脱除，使液态烃中的硫含量达到目标要求，为下游气体分馏装置提供合格原料。在国内使用的液态烃脱硫醇装置中，部分装置表现出碱液循环不畅，碱液再生系统液（界）位不好控制等问题，广西石化公司该装置也同样面临该问题。

1 装置工艺流程简介[1]

装置主要工艺流程图如图1所示。

图1 催化液态烃脱硫醇装置主要工艺流程图

1.1 硫醇抽提（THIOLEX）系统

脱除H2S和部分CO2的液态烃首先进入一级纤维膜接触器（R601）顶部，与碱液循环泵（P601）来的循环碱液在纤维膜上接触反应，所有的H2S和大部分硫醇被抽提到碱液中。反应后的液态烃和碱液在D601中沉降分离，碱液通过界面控制阀（LIC6101）从罐底部排出，加热之后进入碱液氧化再生系统。

从D601顶部出来的液态烃，进入二级纤维膜接触器（R602）顶部，与再生碱液泵（P605）来的循环碱液在纤维膜上接触反应，硫醇被抽提到碱液中，反应后的液态烃和碱液在二级脱硫醇沉降罐（D602）中沉降分离，脱除硫醇的液态烃经过聚结网（M602）去除夹带的碱液后从D602上部分出，进入AQUAFINING系统进行水洗。经过二级硫醇抽提后的液态烃可达到产品要求的总硫含量和硫醇硫含量指标。

硫醇抽提反应原理如下：

1.2 水洗（AQUAFINING）系统

脱硫醇后的液态烃，进入水洗纤维膜接触器（R603）与净化水接触水洗，以除去液态烃中夹带的微量碱。液态烃和水在D603中分离，水经水洗水循环泵（P603）循环使用，同时连续补充净化水。碱性水经界面控制阀排至含油污水处理场，净化后的液态烃从水洗碱沉降罐上部出装置。

1.3 碱液氧化再生（REGEN）系统

从D601底出来的待生碱液经碱液加热器（E601）加热至52℃，加热后的碱液进入碱液氧化塔（C601）塔底。塔底通入工业风，待生碱在催化剂（磺化钛氰钴）作用下与工业风中的氧气发生反应，Na2S被氧化成Na2S2O3和NaOH，RSNa被氧化成二硫化物油（RSSR）和NaOH，碱液得到再生。碱液氧化塔顶通入燃料气，使尾气在混合气体的爆炸极限以上，防止尾气爆燃，塔顶的尾气排放至催化裂化装置CO焚烧炉。

碱液氧化再生反应原理如下：

碱、二硫化物油（RSSR）混合物从C601上部抽出口出来，进入溶剂洗纤维膜接触器（R604），催化剂碱液与溶剂油在纤维膜表面接触，碱液中的RSSR被溶剂油抽提出来，两相在D604中分离，再生碱液从D604下部通过再生碱液泵（P605）送回硫醇抽提系统。大部分溶剂油通过溶剂循环泵（P604）送回R604循环使用，部分含硫溶剂油送至石脑油加氢装置，为了控制抽提溶剂的总硫含量，需连续补充少量来自重整装置的新鲜溶剂油。

2 液（界）位控制在液态烃脱硫醇装置中的重要性

2.1 硫醇抽提系统及水洗系统

在硫醇抽提（THIOLEX）系统及水洗（AQUAFINING）系统中，液态烃和碱液（水洗水）在沉降罐中分离，罐上部为液态烃，下部为碱液（水洗水），实行满罐液相操作。在操作上要求控制好沉降罐的界位，避免界位大幅度波动，特别是一级沉降罐（D601）的界位，界位控制不可过低，以免液态烃进入碱液氧化塔（C601）发生超压，大量液态烃带入CO焚烧炉，将导致CO焚烧炉严重超温。

2.2 碱液氧化再生系统

在碱液氧化再生（REGEN）系统中，主要控制好碱液氧化塔（C601）的液位及再生碱液沉降罐（D604）的界位。C601的液位不可控制过高，以免碱液通过尾气管线进入催化锅炉，使锅炉发生安全事故，同时，液位过高也会使碱液在燃料气进氧化塔前的单向阀上结晶，堵塞管线，使燃料气进塔受阻。稳定D604界位也同样重要，该罐上部为含硫溶剂油，下部为再生碱液，实行满罐液相操作。如果界位过高，会使溶剂油循环泵（P604）抽到碱液，送至石脑油加氢装置的含硫溶剂油含碱，也容易使电机超载停车；如果界位过低，会使碱液循环泵(P605)抽到含硫溶剂油，容易使机泵抽空，另外，含硫溶剂油带入硫醇抽提系统，会使液态烃硫含量超标。

在生产操作中，硫醇抽提（THIOLEX）系统及水洗（AQUAFINING）系统中各罐的界位比较好控制，而碱液氧化再生（REGEN）系统的液(界)位控制不太稳定，有时候会大幅波动，影响安全生产。通过近两年的实际操作，结合设计给定的参数，摸索调整优化工艺操作之后，该系统的液(界)位控制稳定，保障了装置的长周期运行。

3 碱液氧化再生（REGEN）系统液（界）位控制方法

3.1 REGEN系统的特点

3.1.1 系统中的压力控制

四是要有好身体。自驾游比跟团游更考验人的体能。吃饭不及时、休息不及时、睡觉不及时，都是常事。有时前不着村、后不着店，只能咬牙坚持。我们此次所去的地方，一连好几天，都在海拔3500-4000米左右的地方活动，如果有高原反应，对身体会造成一定影响。在阿克塞县城，遇到一伙刚从西藏下来的游客。他们都穿着棉衣，但其中有一女的却一身背心短裤，精神抖擞。据说在西藏，此人毫无不适之感。而另有一个人高原反应十分厉害，头疼欲裂，氧气吸了一大袋，差点死在那里。

C601的压力由工业风及燃料气通入量控制，设定塔压PIC6400为自动，多余的尾气排放至催化锅炉，压力控制相当稳定，很少产生波动。

为了保障氧化再生碱液能够顺利从C601进入D604，设计上采用了压差控制方法，即C601顶压力PIC6400和D604顶压力PI6500构成压差PDIC6500，碱液在压力下通过LIC6407液位控制进入D604中。操作上设定压差PDIC6500为定值，D604顶压力随压差的变化而变化，该压差控制重整溶剂油的进入量，使溶剂油保持进出量的平衡。

3.1.2 系统中的物料平衡

如果想控制好液（界）位，必须理解该系统的特点。系统液（界）位发生变化的一切根源为进料或者出料不平衡，发生变化，即打破系统物料平衡。该系统中物料平衡总计三大部分：新碱加入量和减渣排出量的平衡、溶剂油进入量和排出量的平衡、系统碱液循环量的平衡，只要做到三大平衡稳定，操作就会稳定。一旦平衡中的一个大幅度波动，系统中的相关液（界）位也随即变化。最明显的外部表现为：PDIC6500的压差变化，进而引发D604界位波动，这是最直接的表现，接着C601液位波动。

3.2 系统中物料平衡的调节

3.2.1 溶剂油平衡量的确定

由于溶剂油进装置没有安装流量计，对比设计值，将溶剂油平衡量设为6t·h-1，将氧化塔液位控制LIC6407改为手动，D601界位LIC6101也改为手动，增大溶剂油量，如果C601液位上升，说明溶剂油排放量太小，缓慢打开FIC6504排放溶剂油，直到C601液位稳定，此时溶剂油加入量平衡。溶剂油量的变化是引起液（界）位发生波动的最大原因。

正常生产中，设定碱液循环量为14～16t·h-1，碱循环量波动很小，不会引起液（界）位变化。最致命的操作为大幅调节D601至C601控制阀LIC6101，因C601烟囱塔盘容积极小，D601容积较大，很容易造成C601液位剧烈波动，手动调节LIC6101不大于0.2%个阀位。P605至D602的控制阀FIC6201动作也必须非常缓慢，否则极易打破碱液循环量的平衡。3.2.3 新碱加入和减渣排出的平衡调节

如果D604界位投入自动控制，排减渣和加新碱会总动平衡，不存在波动问题。但由于酸碱中和系统需要间断排碱，故一直设定LIC6508为手动操作，最终界位变化会体现在D601和D604上面，不过由于碱液加入量为0.04m3·h-1，通过这种排放碱渣的方式对界位影响相当缓慢，系统液（界）位波动极小。3.3 系统调整前后相关操作参数对比：

开工初期，该系统液（界）位控制不稳定，大幅波动情况比较多，经过后续的摸索调整，对主要参数做了调整，具体如表1所示。

表1 碱液氧化再生系统相关操作参数

通过表1可以明显看出，此次调整主要是把C601和D604的压差由-0.04 MPa调整为0.14MPa，溶剂油外送量由2.0t·h-1调整为6.0t·h-1，碱液循环量由6.6t·h-1调整为15t·h-1。碱液循环量和溶剂油外送量的增加，使系统的循环速率增加，在一定程度上减缓了液（界）位的大幅变化；同时，C601和D604的压差由原来的负压差（即自压过程）调整为正压差之后，碱液可以顺利从C601进入D604中，不会因D604压力变化而使C601液位波动。调整操作之后，碱液氧化再生系统液（界）位控制稳定。