酸性水罐罐顶气压控阀波动分析及改进措施

韩 丹，马文礼

（1.浙江省舟山市浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316200；2.延安大学石油与环境工程学院，陕西延安 716000）

0 引言

在石油加工过程中，不可避免地产生大量含硫污水（酸性水），现有的处理方式大多为酸性水汽提处理。在酸性水罐静止沉降过程中，在酸性水罐内气相空间的酸性气主要为烃类、H2S、NH3轻质油等易燃、易爆介质，处理难度较大。同时受酸性水进料量、外界温度、酸性水水质等因素影响，酸性水罐顶气量波动较大，导致罐顶压力波动大，产生后续一系列的设备、工艺操作波动及事故的发生。大量的事故案例证明，企业对酸性水罐顶压力不重视是事故发生的主要原因之一，因为该类介质对人体危害极大，一旦发生泄漏后果不堪设想，所以酸性水罐压控管理和涉及到的风险点的预防管控是降低事故发生可能性的关键所在[1]。

1 问题描述

某石化炼油一期硫磺酸性水罐区分：加氢和非加氢酸性水2 部分，加氢和非加氢酸性水罐各由1 个10 000 m3罐和2 个5000 m3罐组成，外加1 个污油罐共7 个大罐（以下简称七大罐）。七大罐产生的罐顶气经由一套尾气处理系统处理后送往硫磺工艺流程或火炬。一期硫磺工艺流程七大罐的罐顶气，经由尾气处理系统加压分液后去尾气吸收塔，在尾气吸收塔中，由从非加氢溶剂系统引过来的贫液进行吸收，吸收气相中的H2S 组分，尽可能多地提高硫回收率，同时避免环境污染。吸收完的富液送往非加氢溶剂富液总管进行集中再生，被处理后的罐顶气送往硫磺装置的尾气焚烧炉进行焚烧或去低压瓦斯系统（目前去低压瓦斯系统）。当罐顶压力低时，罐顶氮气压控阀开，酸性水罐氮气阀控制方案如图1 所示。

图1 酸性水罐氮气阀控制方案

装置开工正常运行状态下，由于种种原因出现如下情况：

（1）受酸性水进料量、外界温度、酸性水水质等因素影响，罐顶气发生波动控制过程中非加氢罐压力低、加氢罐压力高（表1）。

表1 非加氢罐压力和加氢罐压力数据对比 kPa

（2）当酸性水组分发生变化或气温骤降时，罐区七大罐压力骤降，在液环泵入口压力与变频投串级的情况下，液环真空泵变频将关至40%以下，由于气量小液环泵出口调节阀将会关小至限位开度2%，泵出口流量将显示负值。这会导致泵出口控制阀流量的实际值和控制器给出的设定值不符，导致流控阀缓慢开，阀门开度上下波动，酸性水大罐压力缓降控不住。

（3）加氢罐区当酸性水组分发生变化或气温骤降时，罐顶压力偶尔会出现压力偏高，罐顶气线还存在积液现象，现场外操罐顶气切液时存在风险[2]。

2 原因分析

（1）酸性水罐顶气相线在罐区管廊部分存在U 形低点积液，上述U 形低点积液，管线低点未设置放空阀，一旦出现严重积液时将影响加氢酸性水罐顶气相流通，会造成加氢酸性水罐顶压力上涨，甚至出现酸性水罐水封罐超压突破，罐顶含H2S 气体溢出，造成人员中毒及环境污染事故。

（2）由于酸性水罐顶气相线运行期间无法切除，故需在酸性水罐顶气相线罐区管廊U 形低点部位带压开孔增加切液阀门，以降低酸性水罐顶气相线积液风险，确保装置长周期稳定运行。

（3）液环真空泵入口压力和变频投不上串级。由于取压点在设备入口管线上，且液环泵入口管线存在U 形弯低点容易积液，泵入口压力止回阀也影响液环泵入口压力测量值的真实性。

（4）加氢罐区罐顶气由于没有伴热管线容易积液，影响大罐的压力控制。日常手动操作频繁，同时大罐压力波动大。

3 改进措施

3.1 改变取压点

液环真空泵入口压力表的取压点改至泵入口倒U 形弯手阀止回阀前，尾气增压泵入口尾气总线远程压力表接管安装完毕后（带压开孔部位），将尾气增压泵入口本体压力表进行移位，并调试尾气增压泵压力与变频器串级控制回路（图2）。

图2 液环真空泵入口压力表的取压点

液环泵入口压力表从液环泵入口设备本体改至入口管线手阀前，罐区管廊加氢罐顶气线开孔增加排凝阀，仪表对尾气增压泵压力与变频器串级控制回路进行调试液环泵入口压力与变频器投串级后，泵入口压力无负值的情况出现，且变化波动明显变小、曲线变平缓，罐顶压力波动幅度变小（图3）。

图3 技改前后液环泵入口压力曲线

罐区管廊加氢罐顶气线开孔技改完成后4 月28 日进行加氢罐顶气切液操作，液相并入罐区地下污油罐V-9503 放火炬线双阀间流入V-9503（体积35.8 m3）。从图4 的DCS 曲线图分析可知，切液过程中地下污油罐液位从19.053%上升至23.207%，液位上涨明显，加氢罐区罐顶气线积液问题得到明显改善。

图4 V-9503 液位变化曲线

3.2 定期检查排放集液管积液

加氢酸性水罐顶气线在罐区围堰导凝处增加集液管，加氢罐顶线排凝阀保持常开，外操定期巡检检查集液管视镜中积液情况，密闭排放（图5）。

图5 加氢集液管流程

3.3 液环泵增加分程控制

液环泵出口增加小阀控制，当罐顶气相流量小时由小阀B控制，罐顶气相流量大时由大阀A 控制（浅色工艺管线及阀门为新增），通过A、B 阀分程控制来实现对罐顶气的有效控制，从而有效解决罐顶压力波动大的问题（图6）[3]。

图6 分程控制

4 结语

通过对酸性水罐罐顶气压控制波动进行深入分析，找出气压波动大的根本原因，并制定了一定的改进措施，通过改变液环泵的取压点位置、定期对集液管检查排液、液环泵增加分程控制等措施，彻底解决了酸性水罐罐顶气压波动大的难题，对防止装置生产波动及事故扩大，保证装置安全平稳运行具有积极作用。从实施改进措施截至目前的应用效果看，罐顶压力稳定，效果良好。