循环氢压缩机转速波动的原因分析及解决措施

王东锋，黄琬淇，王润祠，高 飞，陈振军，朱正东，毛 威

(中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008)

1 装置概况

蜡油加氢裂化装置是某炼厂的主体装置之一，引进美国UOP公司加氢裂化专利技术和工艺包。加氢裂化装置的设计规模为220万t·a-1，按年操作8400h考虑，装置的操作弹性为60%～110%。该装置的反应部分采用单段全循环、炉后混油和热高分的工艺流程，并设置了循环氢脱硫塔，分馏部分采用脱硫化氢汽提塔+常压塔出柴油方案。装置采用单段全循环操作方式，最大限度生产中间馏分油，作为全厂调和组分，少量的加氢裂化未转化油去重油催化裂化作原料，冷低分气脱硫后去PSA装置进行氢气提纯，含硫干气至轻烃回收装置。

2021年5月21日20：35，因重整装置停工，接公司调度通知，蜡油加氢裂化装置紧急降温降量退守。在紧急处理过程中，01：10，发现循环氢脱硫塔压差开始上涨，01：42，因循环氢带液至循环氢脱硫塔，致使装置核心设备循环氢压缩机汽轮机的转速、汽轮机入口的蒸汽流量、循环氢压缩机入口的循环氢流量均发生大幅度波动。

2 循环氢脱硫塔胺液的发泡机理

胺液发泡机理：气泡是溶液中的气体分子与液体分子互相接触碰撞并进行能量转换，使得气体分子发生聚合并克服液体表面张力而形成的。由于气泡密度远低于液体密度，气泡快速上浮到液体表面，并受液面液膜的作用而聚集于液体表面上，形成液面膜隔开的气泡聚集体，叫做发泡。

贫胺液是在脱硫剂（甲基二乙醇胺）中注入除盐水后形成的溶液，目的是降低甲基二乙醇胺的浓度。贫胺液的浓度偏低会影响脱硫效果，浓度偏高则胺液容易发泡，因此这个浓度一般控制在18%～35%之间。

3 循环氢脱硫塔胺液发泡的表现及后果

3.1 胺液发泡的表现

1）循环氢脱硫塔压差上升；

2）循环氢脱硫塔液位投自动时，C101液位控制阀会逐渐关小；投手动时，液位逐渐降低，容易引起窜压事故；

3）如果循环氢压缩机入口有分液罐，那么分液罐液位会快速上升。

4）循环氢压缩机胺液发泡后，循环氢会带液至循环氢压缩机，导致循环氢压缩机的转速、循环氢流量、汽轮机蒸汽流量等相关参数大幅波动。

5）循环氢脱硫塔的脱硫效果下降，脱硫后的循环氢纯度降低，影响反应深度、耗氢量及产品质量；

6）严重带液时，脱硫后的循环氢采样会带液；

7）循环氢脱硫塔顶部的出口温度逐渐降低。

采用文本知识挖掘与调研访谈等方法，同时根据知识点之间尽量相互独立、互不重叠的原则，得到协同成员掌握的SAD项目关键知识点如表1所示。利用文献[28]提出的知识地图方法，以知识点为网络节点，知识点之间的关联关系为网络边，得到K-K子网络如图2所示。集成上述P-P子网络与K-K子网络，进一步得到SAD项目的知识超网络基础模型如图3所示。

3.2 胺液发泡的后果

1）循环氢脱硫塔压差升高，引起贫胺液泵联锁停运；

2）如果循环氢压缩机入口有分液罐，则会因液位高高而引起压缩机联锁停机，装置联锁停工；

3）如果循环氢压缩机入口没有分液罐，则循环氢会带液至机体内，发生液击和撞杠，导致循环氢压缩机的十字头、活塞杆、连杆、干气密封、气缸等部件损坏，影响循环氢压缩机的正常运行，加氢装置核心设备损坏，后果较为严重。

4 导致循环氢脱硫塔发泡的因素

导致循环氢脱硫塔贫胺液发泡的因素主要有以下几个方面：

1）贫胺液太脏。贫胺液太脏，首先影响的是硫磺装置的脱硫塔，然后同时影响柴油加氢精制、柴油加氢改制、蜡油加氢、液化气脱硫、双脱等装置等6套装置。

2）贫胺液浓度过高。贫胺液是在脱硫剂（甲基二乙醇胺）中注入一定比例的除盐水，甲基二乙醇胺浓度降低后形成的溶液。贫胺液浓度过高，则胺液黏度增大，容易引起胺液发泡。贫胺液浓度偏低会影响下游装置的脱硫效果，浓度偏高（≥45%）则胺液黏度增加，会使得部分烃类组分或者杂质聚集在胺液的液体表面，提高了胺液泡沫的稳定性，泡沫无法及时消除，导致循环氢脱硫塔的压差升高。所以贫胺液浓度一般控制在18%～35%之间。

3）循环氢中含有烃类组分。若冷高分的分离效果变差，会导致循环氢中含有一定的烃类组分，部分低沸点的烃类组分在低温下容易冷凝。这些冷凝的烃类分子悬浮在贫胺液的液体表面，会降低贫胺液的表面扩张力，部分烃类会与贫胺液的液体分子形成胶状层，增大液体表面黏度，提高液体表面泡沫的稳定性，加速贫胺液发泡，导致循环氢脱硫塔带液。

4）进入循环氢脱硫塔的介质温度偏低。一般情况下，贫胺液温度宜控制在45℃，进入循环氢脱硫塔的循环氢的温度宜控制在38～41℃左右，两者温差应在4～7℃左右。烃类组分的气液分割点在33～35℃左右，高于35℃则烃类组分不容易冷凝，低于33℃则烃类组分容易冷凝，会降低液体分子的表面扩张力。

5）消泡剂作用下降。消泡剂的主要作用，是及时消除贫胺液中的泡沫，防止因泡沫过多而导致脱硫塔出现胺液发泡。据了解，该公司的硫磺装置设计有消泡剂，实际却没有投运，有两方面原因。一方面是脱硫剂厂家在出厂的脱硫剂中加有一定量的消泡剂，另一方面是目前贫胺液系统的运行相对平稳，脱硫效果稳定（温度控制稍高），所以在硫磺装置的实际运行中，未投用消泡剂设备。

对5月21日01：30循环氢脱硫塔胺液发泡的主要原因进行分析，认为有以下几个方面：

1）循环氢脱硫塔近期未及时撇油，胺液表面可能存在少量的油层或者杂质。2）装置在紧急情况下，反应系统压力及气流速度变化较大，循环氢携带少量烃类组分进入循环氢脱硫塔。3）在紧急调整过程中，操作员未及时调整冷高分空冷冷后温度，导致空冷冷后温度由52℃上升至62.5℃，经紧急调整后降低至36℃，进入循环氢脱硫塔的循环氢温度快速下降至32.5℃。由于空冷冷后温度过高，致使部分烃类组分被循环氢带入脱硫塔。塔内的烃类组分冷凝至液体表面，降低了胺液液体分子的表面扩张力，提高了泡沫的稳定性。随着时间推移，泡沫积累速率加快，压差上升也加快。当压差达到一定程度时，胺液表面的油层及泡沫一起被循环氢带入循环氢压缩机机体，致使循环氢压缩机的转速和流量等参数发生了较大波动。

5 循环氢脱硫塔胺液发泡的预防及应急措施

1）加强循环氢脱硫塔压差的监控。正常生产时，该压差在8～13kPa之间，压差高报警值15kPa，高高报警值20kPa。若压差上升到20kPa以上，说明循环氢脱硫塔液体表面有一层泡沫或者油渍层，需要及时进行撇油处理。若压差继续快速上升，需要采取紧急措施，降低贫胺液流量，并适度打开循环氢脱硫塔的副线手阀，避免循环氢带液至循环氢压缩机机体中。

2）优化操作参数控制，控制空冷冷后温度平稳运行，且不得高于58℃。防止冷高压分离器因介质温度过高，部分烃类无法冷却而直接被循环氢带入循环氢脱硫塔中。

3）加强贫胺液的定期分析，控制贫胺液中的脱硫剂浓度在20%～30%之间。

4）控制贫胺液流量不低于循环氢流量的30%。

5）制定相关工艺的操作管理规定，定期对循环氢脱硫塔进行撇油。

6）加强富胺液的定期采样和分析，检查富胺液中的杂质含量，如果富胺液杂质含量过高，建议相关装置对进入装置的胺液及时进行调整。