DSO催化汽油加氢脱硫装置安全联锁系统设置

接 瑜 栗雪云

(中国石油工程建设公司华东设计分公司，北京 100101)

2011年之前，国内有6套催化汽油选择性加氢脱硫装置采用法国Prime G或Prime G+技术，该技术在脱硫率、工艺流程设置及安全联锁设置等方面在全世界范围内都具有领先优势。随着国内研究机构在选择性加氢脱硫催化剂方面的进步，越来越多的催化汽油加氢脱硫装置采用国内自主研发的技术。由于国内技术在原料、工艺流程方面与Prime G技术大致相似，因此Prime G技术安全联锁的设置方法对起步相对较晚的国内汽油加氢工程设计具有很大的参考和借鉴意义。笔者结合某采用国内自主产权DSO技术的加氢脱硫装置，介绍了在吸收借鉴国外工艺的基础上，结合工艺流程特点并考虑到降低投资等因素的装置安全联锁系统的设置。

1 工艺流程①

与Prime G技术相似，DSO汽油加氢技术亦采用两段加氢脱硫。催化汽油与氢气的混合物经换热、加热至一定温度后首先进入一段加氢部分，即预加氢反应器，在预加氢反应器中脱除二烯烃并发生硫转移的反应，预加氢部分的氢油比低，氢气采用一次通过式的流程；经一段加氢处理后的催化汽油进入分馏塔，在分馏塔中切割成轻、重汽油馏分，轻汽油的硫含量低，可以直接出装置，重汽油的硫含量高，进入到后续的二段加氢脱硫部分；二段加氢脱硫部分是在高温临氢条件下的深度脱硫过程，为减少加热炉的设置数量，采用后置加热炉的加热方式，一方面为后续的稳定塔重沸器提供热源，同时将重汽油换热至加氢脱硫反应器所需要的温度进行脱硫反应，二段加氢部分采用循环氢压缩机维持一定的反应氢油比；经二段加氢处理后的重汽油进入稳定塔以脱除轻组分，稳定塔底的重汽油与分馏塔顶的轻汽油混合出装置。采用DSO技术的两段汽油加氢脱硫装置流程如图1所示。

2 安全联锁系统设置

2.1 通用安全联锁

2.1.1加热炉

本装置共设置有两台加热炉，分别为分馏塔底重沸炉F-101和加氢脱硫反应产物加热炉F-102。两台加热炉的安全联锁设置相似。以F-101为例，该加热炉的联锁触发条件为[1]：

a. 加热炉的4路介质进料有两路流量低低；

b. 主燃料气压力低低(三取二)；

c. 辅操台按钮启动；

d. 现场紧急按钮启动。

以上4个条件中任意一个条件启动，都需要关闭F-101主燃料气线上的紧急切断阀，隔断热量输入以保护加热炉。同时，当长明灯管线压力低低时，需要同时关闭主燃料气和长明灯管线上的紧急切断阀。该加热炉的安全联锁设置属于国内常规设计，而在Prime G工艺中，F-101的联锁触发条件中还增加了以下3个条件：

a. 加热炉出口温度高高；

b. 分馏塔顶回流罐液位低低；

图1 DSO技术的两段汽油加氢脱硫装置工艺流程

c. 分馏塔塔釜液位低低。

增加的联锁条件提高了加热炉的安全等级，但同时也增加了装置的投资，而且从操作角度看，联锁条件设置越多，加热炉停工越频繁。由于加热炉停工对装置的连续性操作影响很大，实际操作中在保证安全的前提下应尽量减少加热炉熄火、点火的重复过程。本装置中加热炉出口已经设置高温报警、回流罐设置低液位报警、分馏塔塔釜设置低液位报警，而且当分馏塔塔釜液位低低时，分馏塔重沸炉泵的流量由于自循环的作用不一定会立即达到加热炉联锁动作的触发点，考虑到提高现场应对的及时性等因素，没有增加以上3个触发条件，该加热炉的联锁条件设置遵循了国内常规设计。

2.1.2压缩机

本装置共设置有两个位号压缩机，分别为新氢压缩机K-101和循环氢压缩机K-102。

新氢压缩机停机的触发条件为：

a. 新氢压缩机入口分液罐液位高高；

b. 辅操台按钮启动；

c. 现场紧急按钮启动。

Prime G工艺中该压缩机的安全联锁设置与国内的常规设置相似，结合本装置流程的特点，当以上3个触发条件中任意一个条件启动，需停止新氢压缩机外，还要关闭压缩机出口至预加氢系统和加氢脱硫系统管线上的切断阀。

循环氢压缩机停机的触发条件为：

a. 循环氢压缩机入口分液罐液位高高；

b. 辅操台按钮启动；

c. 现场紧急按钮启动。

以上3个触发条件中任意一个条件启动，都需要停止循环氢压缩机、切断加氢脱硫部分的进料和加氢脱硫反应产物加热炉的主燃料气，即整个加氢脱硫系统停工。分析汽油加氢的工艺技术特点，氢气在预加氢系统和加氢脱硫系统中起的作用不大。对预加氢系统，氢气的作用是与二烯烃反应转化成单烯烃，并伴随着轻硫化物向重硫化物的转化等反应，该系统应尽量避免二烯烃聚合引起的飞温对反应系统的损害，而氢气则是造成预加氢反应器超温的关键因素，因此当氢气供料即新氢压缩机停机时，催化裂化汽油继续进料对反应系统是相对安全的，因此不需要切断油进料；而对加氢脱硫系统，氢气的作用一方面是将有机硫加氢转化为无机硫而除掉，另一方面氢气作为热载体将反应产生的热量带走，因此当循环氢压缩机停机时，为避免超温对反应系统的损害，需要同时切断油进料和F-102的主燃料气。而Prime G工艺针对循环氢压缩机的联锁动作造成的结果除了将加氢脱硫系统停工外，还要将整个预加氢系统也联锁停工。本装置的工艺流程(图1)与Prime G的工艺流程(图2)不同，预加氢部分和加氢脱硫部分的流程分割清晰，没有交叉换热的情况。本装置中分馏塔底物料经过E-104、E-101两位号换热器换热后，温度可降至60℃，通过设置至原料缓冲罐的返回线使得预加氢系统可以自循环。因此当循环氢压缩机停机后，预加氢系统可以继续循环操作，该设置方法减少了联锁动作，使再次开工的时间大大缩短。

图2 Prime G技术的加氢脱硫装置工艺流程

2.1.3机泵

为保护机泵，当泵入口容器的液位低低时，设置了机泵停机的联锁保护。国外工艺中对预加氢进料泵、分馏塔的回流泵、塔底抽出泵、稳定塔的回流泵、塔底抽出泵、轻汽油抽出泵和贫胺液进料泵均设置了入口容器(如回流罐、塔釜、抽出斗或入口缓冲罐)液位低低时联锁停机泵的保护措施。本装置中结合安全完整性等级及低液位报警等措施，仅对预加氢进料泵、塔底抽出泵和轻汽油抽出泵设置了液位低低的联锁保护。

2.2 装置独特的安全联锁

2.2.1预加氢反应器

为防止飞温对预加氢反应器造成损害，设置有预加氢反应器的高温联锁保护。当预加氢反应器催化剂床层温度高高或反应器出口温度高高时，需关闭预加氢反应系统的新氢进料，并停止预加氢系统的蒸汽加热，同时打开预加氢系统换热器的冷却旁路进行冷却。本装置的预加氢反应器联锁设置与Prime G技术相同。

2.2.2加氢脱硫反应器

为防止超温破坏催化剂和加氢脱硫反应器，设置有对加氢脱硫反应器的高温联锁保护。该反应器保护的联锁触发条件为：

a. 加氢脱硫反应器内部催化剂床层温度高高；

b. 反应器出口温度高高；

c. 循环氢压缩机流量低低。

以上3个条件中的任意一个条件启动，需同时切断加氢脱硫部分的油进料和加热炉F-102的主燃料气。而Prime G技术的联锁动作中还增加了将预加氢部分的进料和加热热源切断的动作。如2.1.2节所述，本装置的预加氢部分可以独立循环而不受加氢脱硫部分停工的影响，因此不需要将预加氢系统同时停工。

2.2.3预加氢系统紧急泄压

预加氢系统紧急泄压联锁方案借鉴了Prime G工艺技术，当预加氢系统紧急泄压时，启动现场或操作台的紧急泄压按钮，联锁触发结果为打开预加氢反应系统至分馏塔的泄压阀和分馏塔塔顶的泄压阀，关闭预加氢系统的进料与出料，包括新氢进料、油进料、轻汽油抽出、加氢脱硫进料泵、分馏塔回流罐的排气阀和补气阀，停止预加氢系统的供热热源，包括中压蒸汽和分馏塔底加热炉，完成预加氢系统的隔离后将预加氢系统内的物料泄放至分馏塔，进行气液相分离以减少液相损失，油气经分馏塔顶泄压阀泄放至火炬系统[2]。

2.2.4加氢脱硫系统紧急泄压

加氢脱硫系统紧急泄压联锁方案也借鉴了Prime G工艺技术，当加氢脱硫系统紧急泄压时，启动现场或操作台的紧急泄压按钮，联锁触发结果打开加氢脱硫系统的泄压阀，打开稳定塔底重沸器的旁路阀，关闭加氢脱硫系统的进料与出料，包括油进料、贫胺液进料、酸性水出料、至稳定塔的进料、富胺液出料，停止循环氢压缩机，同时关闭预加氢部分的进料和加热热源，完成上述动作后实现加氢脱硫系统的紧急泄压。

3 结束语

Prime G技术的安全联锁设置考虑的方面比较全面，对国内的汽油加氢装置设置有着很大的启迪作用。安全联锁设置得越全面，装置的安全隐患就越低，同时投资也越高。本装置的安全联锁设置在吸收借鉴Prime G技术的基础上，结合本装置流程特点、安全完整性等级及投资等因素，在加热炉、压缩机和机泵保护方面沿用了国内的常规设置；在预加氢反应器和加氢脱硫反应器方面，在不降低安全等级的前提下减少了联锁的动作；在预加氢系统和加氢脱硫系统的紧急泄压方面与Prime G技术相同。

[1] 温世昌，孙方宪，刘成军，等.催化汽油醚化装置的安全联锁特点[J].石油与天然气化工，2012,41(1):35～38

[2] 刘瑞萍，王国旗，夏少青，等.催化裂化汽油加氢装置的安全联锁特点[J].炼油技术与工程，2012,42(11):33～35