溶剂再生装置操作异常波动分析及对策

朱自新，孙宁飞

(中国石化洛阳分公司，河南 洛阳 471012)

中国石化洛阳分公司(简称洛阳分公司)共有两套(1号、2号)300 t/h溶剂再生装置，均为集中再生装置。2号溶剂再生装置于2012年9月开车运行，在2015年至2019年期间进行了两次装置大检修。该装置于2018年7月10—21日共发生数次异常波动，再生塔冲塔液泛造成酸性气分液罐瞬间液满，严重影响上游装置产品质量[1]和硫磺回收装置烟气中二氧化硫排放，同时增加装置运行成本。针对2号溶剂再生装置数次异常波动情况，本研究进行影响因素分析和查找原因，并采取相关措施进行控制，保证装置的平稳正常运行。

1 装置流程

2号溶剂再生装置再生对象为2号硫磺回收、两套催化裂化脱硫装置产的混合富胺液(简称富液)，富液主要是吸附H2S后的脱硫溶剂，装置采用的脱硫溶剂为甲基二乙醇胺(MDEA)，溶剂质量分数按20%～45%控制，正常情况下质量分数控制在35%。MDEA的碱性随温度的升高而降低，在低温时弱碱性的MDEA能与H2S结合生成胺盐，在高温下胺盐能分解成H2S和MDEA。塔底贫胺液(贫液)H2S质量浓度小于1 g/L[1]。富液和贫液组成见表1。

2号溶剂再生装置的原则流程见图1。来自装置外的富液先经过滤器过滤、贫富液一级换热器加热后进入富液闪蒸罐将轻烃气闪蒸脱除，经富液泵加压后进贫富液二级换热器换热进再生塔蒸汽汽提。塔顶部出来酸性气经空气冷却器和循环水水冷却器降温后在酸性气分液罐中分液，酸性气送至硫磺回收装置处理。塔底贫胺液经过贫富液二级换热器降温，再经过贫液泵加压后贫富液一级换热器降温，经过空气冷却器降温后送至溶剂罐中储存，最后由外送泵送至上游装置使用。2号溶剂再生装置操作负荷为50%～110%，采用常规蒸汽汽提再生工艺，塔底利用重沸器加热。两套催化裂化的脱硫装置溶剂循环量为100 t/h，2号硫磺回收装置溶剂循环量为50 t/h，总循环量为180 t/h。

表1 富液和贫液组成 w，%

图1 2号溶剂再生装置原则流程示意

2 装置异常波动及原因分析

2.1 装置异常波动的情况

2号溶剂再生装置于2018年7月10—21日共发生4次异常波动情况，其中7月19日白天发生情况相对轻微，其余3次均较严重。期间频繁出现冲塔及分液罐满罐等现象，造成装置操作紊乱。

2.1.1 对贫液的影响2018年7月10—21日再生塔操作频繁出现冲塔及分液罐液位急速升高等现象，对贫液中组分的影响见表2。由表2可以看出，装置异常波动导致贫液中H2S含量不合格，影响两套催化裂化装置和硫磺尾气吸收塔的脱硫效果，造成干气质量不合格，硫磺尾气SO2含量超标。

表2 装置波动对贫液中组分的影响

2.1.2 对再生塔压力的影响波动发生初期，溶剂再生塔上下部压差由正常的10～13 kPa升高至30 kPa以上，再生塔上下部气相不畅，塔顶部压力瞬间由0.08 MPa降低至0.05 MPa以下。

2.1.3 对酸性气体的影响由于装置波动，酸性气出装置不畅，为保证尽快恢复酸性气，一般采用逐渐提高再生蒸汽量，降低顶部回流等措施。最终压差达到峰值后，出现液泛现象，气相压力迅速上升，顶部温度突升，由于气相流量过大，导致酸性气分液罐液位上升过快，出现液位满罐情况，形成液封导致酸性气无法出装置。溶剂再生装置酸性气分液罐出现满罐情况，如处理不及时会将液相带到硫磺回收部分，轻则引起硫磺回收装置酸性气分液罐液位过高，硫磺回收装置联锁停车非计划停工；重则导致液相进入酸性气燃烧炉，会造成燃烧炉炉膛炸膛，出现严重燃烧炉爆炸及大量酸性气泄漏的事故。

溶剂再生装置富液带烃，若烃类为C3、C4等轻烃，会随酸性气一起进入硫磺回收装置。大量烃类在酸性气燃烧炉配风不及时情况下，会在硫磺回收装置两级转化器内积炭，造成催化剂失活，硫磺回收装置出现非计划停工，此类事故在同类装置中多次发生[2]。另外，为保证再生装置尽快恢复操作，将分液罐中酸性水送至污水汽提装置，这将浪费40 t的MDEA，导致MDEA的损耗加大。

2.2 原因分析

2号溶剂再生装置在波动期间胺液循环量为180 t/h(负荷为设计的60%)，富液负荷率和酸性气负荷率均未超出设计负荷，表明装置异常波动不是由超负荷造成的。分析溶剂再生装置重沸器蒸汽情况，未出现加热蒸汽波动或大幅操作变化，因此也证明不是因加热蒸汽波动造成的装置异常波动。

2.2.1 富液带油在发生异常波动时，发现酸性气分液罐玻璃板液面计内存在明显的油水分离界面，同时对富液闪蒸罐玻璃板进行查看，也出现油和溶剂分离界面，具体见图2。由于富液带油类重组分，导致溶剂再生装置气相负荷偏高，油类重组分被汽提至塔顶再通过空气冷却器和水冷却器冷凝下来回流至塔内，聚集在再生塔内形成气阻，当压差升高到一定程度后发生液泛冲塔，最终导致酸性气分液罐满罐、酸性气无法出装置及贫液不合格等情况[3]。

图2 酸性气分液罐及富液闪蒸罐带油情况

2.2.2 贫液杂质含量高胺液再生系统的胺液已连续7年循环使用，期间未对溶剂进行在线或者停工清理。长时间使用后上游脱硫装置设备管线的腐蚀产物、催化裂化装置胺液中携带的催化剂粉末、活性炭过滤器中的细小炭粒进入溶剂系统中，同时溶剂自身也出现热降解和化学降解。降解产物、固体悬浮物和烃类物质的存在，不仅使胺液性质发生改变，而且造成胺液系统发泡且泡沫稳定性增强。胺液系统发泡是引起再生塔液泛的原因之一。从以往分析数据(热稳定盐质量分数为1.71%，标准要求质量分数为小于3%)来看溶剂中热稳定盐的含量相对较低，可忽略热稳定盐对溶剂系统的影响。在胺液系统中，固体颗粒物使胺液黏度增大，发泡几率增加、冲刷破坏金属表面形成的FeS保护膜，加剧设备管线的磨蚀、严重时堵塞换热器和吸收塔填料。故此，去除胺液系统中的杂质对于溶剂长周期平稳运行意义重大。

3 采取措施及效果

3.1 控制干气和液化气重组分含量

催化裂化装置的干气和液化气从吸收-稳定单元的再吸收塔塔顶出来，首先进入到各自分液罐，经分液进入脱硫塔塔底，与塔顶下来的MDEA逆流接触以脱去其中的H2S。如果干气或液化气中的重组分(C5+)含量较高，该部分重组分在干气脱硫塔内被MDEA洗涤下来，不可避免地会随富液进入溶剂再生塔，这部分干气或者液化气重组分的存在加重了富液的发泡及塔内气液相不平衡，溶剂再生塔发生大规模的雾沫夹带，造成冲塔[4]。在此情况下，为保证及时恢复操作，须降低汽提蒸气量，从而会造成贫液中H2S含量超标。因此，将干气重组分体积分数控制在3%以下及液化气重组分体积分数控制在2%以下为宜。2018年8—9月进入脱硫装置干气和液化气重组分数据见表3。由表3可以看出，C5+组分含量合格率可达到99%以上。

表3 催化脱硫装置干气和液化气中重组分体积分数 %

3.2 调整富液闪蒸罐压力

富液闪蒸罐可将溶解在溶液中的烃类闪蒸出来，富液通过机泵加压后进入再生塔塔顶，烃类经调节阀降压(设计压力为0.1 MPa)后送至低压瓦斯管网。富液闪蒸罐压力对贫液中H2S浓度有一定的影响，随着压力的升高，贫液中的H2S浓度基本稳定，当压力超过0.30 MPa时，贫液中H2S浓度开始升高[4]。这主要是由于压力较低时，有利于闪蒸罐中轻烃组分的解吸，当压力高于0.30 MPa时，不利于轻烃组分的解吸，就会使得再生塔进料的富液带轻烃组分，引起脱硫剂起泡，产生雾沫夹带。因此，富液闪蒸罐的压力控制在0.05 MPa为宜。

3.3 投用胺液净化装置

2号溶剂再生装置于2018年8月配套了胺液净化装置，该技术为美国MPR公司的胺液净化专利技术，包括去除悬浮固体的净化工艺、除热稳定盐的净化工艺和减少再生时胺耗和带水量的循环清洗工艺，可有效去除胺液中的固体悬浮物、热稳定盐及氨基酸。胺净化装置是全自动化运行装置，每个工艺单元都可以自动运行及自动再生。胺液净化装置投用后，胺液中的热稳定盐质量分数从1.71%下降至0.87%，固体悬浮物质量分数由263 μg/g下降至45 μg/g。可见，胺液净化装置可将胺液中固体悬浮物质量分数控制在200 μg/g以下，热稳定盐质量分数为1%以下，产生的废碱液质量分数小于0.5%排放至酸性水气体工艺[5]。

3.4 检修期间清理全部溶剂

2019年大检修期间，溶剂清理公司对2号溶剂再生装置全部溶剂通过专有过滤设施进行清理，罐底浮油及油泥彻底清理完毕后溶剂可进行使用。清理结果见表4。

表4 清理前后溶剂分析数据

3.5 优化调整后效果

经过以上措施的实施，2号溶剂再生装置于2019年8—10月运行期间未发生波动，贫液中H2S的质量浓度为0.7～0.8 g/L，达到指标要求，贫液质量逐渐趋于更优。装置波动次数消失，可确保上游装置干气及液化气质量合格，同时环保指标更有保证。

4 结 论

洛阳分公司2号溶剂再生装置于2018年7月10—21日发生多次异常波动，期间频繁出现冲塔及分液罐满罐等现象，造成装置操作紊乱。这主要是由于溶剂带油及杂质含量高引起的，通过增设胺液净化装置、清理全部溶剂、控制催化裂化脱硫装置液化气和干气重组分体积分数分别低于2%和3%、调整2号溶剂再生装置富胺液闪蒸罐压力低于0.05 MPa等措施，最终有效地降低溶剂再生装置再生塔冲塔液泛的频率，确保上游装置产品质量合格及环保指标达标。为确保溶剂再生装置安全、平稳、长周期运行奠定坚实基础。