陳 雷

（中國石油哈爾濱石化分公司，黑龍江哈爾濱150056）

哈爾濱石化分公司的20000 m3/h PSA 裝置由變壓吸附提氫、解吸氣緩沖系統(tǒng)及產(chǎn)品脫氧精制系統(tǒng)組成。裝置的建設(shè)規(guī)模為處理催化裂化干氣20000 m3/h，裝置負荷范圍：60%～120%（12000～24000 m3/h）。由于原料不足，設(shè)備按10000 m3/h負荷設(shè)計，年運行8000 h。該裝置自2001年建成后一直沒有開工，2010年委托四川天一科技股份有限公司基于原料實際情況對裝置設(shè)備進行必要改造、完善設(shè)計，恢復(fù)PSA 裝置運行。該裝置于2011年8月4 日一次開車成功，主要生產(chǎn)氫氣，副產(chǎn)品為解吸氣［1]。

1 工業(yè)裝置

1.1 原材料

PSA裝置變壓吸附技術(shù)是以吸附劑(多孔固體物質(zhì))內(nèi)部表面對氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加（吸附組分）、減壓下吸附量減少（解吸組分）的特性。將原料氣在高壓下通過吸附劑床層，相對于氫的高沸點雜質(zhì)組分被選擇性吸附，低沸點組分的氫不易吸附而通過吸附劑床層，達到氫和雜質(zhì)組分的分離。然后在減壓下解吸被吸附的雜質(zhì)組分使吸附劑獲得再生，再次進行吸附分離雜質(zhì)。這種高壓力下吸附雜質(zhì)提純氫氣、減壓下解吸雜質(zhì)使吸附劑再生的循環(huán)便是變壓吸附過程［2]。

1.2 工藝流程

原料氣在0.80 MPa、45 ℃下進入該裝置，在冷卻器中冷卻到-30 ℃后，通過氣液分離混合器除去液態(tài)物質(zhì)后經(jīng)流量控制進入由8 個吸附器組成的變壓吸附系統(tǒng)。系統(tǒng)采用8-2-3/VP工藝運行時序，系統(tǒng)內(nèi)始終有2個吸附器從其下部（入口端）進入原料氣，吸附器內(nèi)裝填有吸附劑，氣體自下而上通過吸附床，雜質(zhì)組份被吸附劑選擇性吸附，未被吸附的半產(chǎn)品氫氣從吸附器上部（出口端）流出，經(jīng)加熱器達到80 ℃。催化除氧和冷卻分離除去冷凝液后，經(jīng)產(chǎn)品緩沖罐送往氫氣增壓機使氫氣在2.0 MPa下輸出界區(qū)。變壓吸附系統(tǒng)排出的解吸氣來自某吸附器的逆放和抽空步驟。在逆放步驟開始壓力較高部分的解吸氣先進入1 臺解吸氣緩沖罐，再經(jīng)調(diào)節(jié)降壓與逆放壓力較低的解吸氣、以及在抽空步驟由真空泵機組抽吸出的解吸氣一起通過另外3 臺并列的解吸氣混合罐，經(jīng)過壓縮達到0.8 MPa后，進入廠區(qū)燃料管網(wǎng)［3]。

2 存在的問題及解決措施

2.1 精制干氣雜質(zhì)超標(biāo)

2018年8～9月，由于雙脫裝置出現(xiàn)波動，造成精制干氣中硫化氫含量經(jīng)常發(fā)生波動。進而解吸氣中硫化氫含量增高，由于解吸氣作為全廠加熱爐耗用高壓瓦斯的重要來源，造成了連續(xù)重整裝置落地省煤器管束、加氫裂化瓦斯加熱器管束均發(fā)生泄漏，見圖1，2。

圖1 連續(xù)重整裝置落地式省煤器泄漏

圖2 加氫裂化裝置瓦斯加熱器泄漏

根據(jù)以上原因雙脫裝置采取6項措施：

（1）預(yù)先提高干氣脫硫塔液氣比，平穩(wěn)胺液再生負荷。

（3）投運三級過濾流程，過濾系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)與漂浮物。

（4）建議公司協(xié)調(diào)質(zhì)檢計量部增加貧胺液分析，爭取2 次/月增加到4 次/月，掌握真實數(shù)據(jù)，為操作提供數(shù)據(jù)支持。

（5）建議公司開展胺液在線凈化工作，通過在線凈化，提升胺液品質(zhì)，重點是降低胺液中的熱穩(wěn)鹽含量，為各個用胺裝置創(chuàng)造條件。

（6）建議公司在汽油加氫富胺液返回流程上增加過濾器，過濾在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類雜質(zhì)與粉末。

上游雙脫裝置通過調(diào)整后，PSA精制干氣中硫化氫含量滿足了工藝條件。

2.2 程控閥故障頻率高

程控閥是PSA 裝置的關(guān)鍵設(shè)備，閥門出現(xiàn)內(nèi)漏會降低PSA 裝置的產(chǎn)品回收率，閥門外漏會造成氣體燃燒甚至爆炸的危害。PSA 裝置的特點決定了程控閥動作頻繁，1只程控閥每年動作接近10萬次，閥門還要受到氣流來回的強烈沖刷。哈爾濱石化分公司PSA 裝置程控閥為天科股份“第二代”程控閥，在使用過程中主要存在冬季-30 ℃低氣溫條件下程控閥打開、關(guān)閉延時造成均壓不徹底，以及頻繁出現(xiàn)外漏造成裝置切塔及停工處理。

采取3項措施：

（1）對KV-501/1-8、KV-503/1-8、KV-507/1-8、KV-512/A-B、KV-513/A-B，共計28 個程控按照就近原則配置10 組電伴熱，解決了以上程控閥在冬季啟閉延時的問題。

（2）加強程控閥回訊管理，一旦發(fā)生回訊異常，及時維修，為裝置分析、解決生產(chǎn)問題起到了快速、準(zhǔn)確的支持［4]。

現(xiàn)在，我們住進了樓房，獨輪車也失去應(yīng)有的風(fēng)光。可父親舍不得把它處理掉，還收藏在樓下車庫的一角。每過兩三個月，父親就去把車子擦一遍，車軸里還上點油，然后望著它，摸摸它，還自言自語地說著什么。

（3）對裝置開關(guān)次數(shù)頻繁的程控閥進行升級換代，天科股份“第六代”高效能氣動程控截止閥，保證了開關(guān)速度≤2 s，易損件使用壽命達到6 a 以上，與裝置檢維修周期同步的目的，滿足裝置生產(chǎn)需求。

2.3 壓縮機負荷不夠

PSA 裝置的建設(shè)規(guī)模為處理催化裂化干氣量20000 m3/h，負荷范圍：60%～120%。由于原料不足，動力設(shè)備按10000 m3/h負荷設(shè)計。

哈石化公司自2013年900 kt/a汽油加氫裝置、2014年1000 kt/a 柴油加氫裝置陸續(xù)開工，酸性氣量變大，PSA 裝置解吸氣壓縮機、氫氣壓縮機運行負荷不夠。當(dāng)原料壓力升高時，在原料壓力高于瓦斯管網(wǎng)壓力時，可通過原料壓力調(diào)節(jié)閥PV501將部分氣體轉(zhuǎn)入瓦斯管網(wǎng)，這樣就造成精制干氣中的氫氣直接當(dāng)加熱爐瓦斯燒掉，浪費了氫資源。

針對設(shè)備瓶頸，結(jié)合現(xiàn)有管網(wǎng)流程，采取PSA氫氣壓縮機入口增設(shè)1 條至柴油加氫裝置膜分離的氫氣管線，以減少PSA 氫氣壓縮機負荷，實現(xiàn)了加工量及產(chǎn)氫量最大化的目的。并且PSA 裝置原先需要運轉(zhuǎn)兩臺氫氣壓縮機，優(yōu)化后只需運轉(zhuǎn)1臺氫氣壓縮機即可，能耗有較大幅度的下降，見表1。

表1 PSA氫氣流程優(yōu)化前、后能耗對比

2.4 真空泵噪音大

水環(huán)真空泵作為PSA 裝置抽真空的重要設(shè)備，直接影響氫氣的品質(zhì)及吸附劑的使用壽命。PSA 裝置原設(shè)計采用的是2BE1403-0BG3 型號水環(huán)真空泵，由于該泵型號比較陳舊，在實際運行中經(jīng)常發(fā)生密封面泄露，給機泵維修和裝置安全運行帶來非常大的壓力和考驗，結(jié)合PSA 裝置大修，委托東北煉化錦州設(shè)計院對真空泵進行改造。采用山東淄博真空設(shè)備廠有限公司的2BE3520-340液環(huán)真空泵。

真空泵項目改造后，真空泵數(shù)量由原來的6臺泵減少至3 臺泵，分別為P501/A、B、C，入口程控閥分別為KV514/1、2、3、4，單雙系中間聯(lián)通線程控閥為KV511，P501/A入口通過程控閥KV514/1接入雙系，P501/C 入口通過程控閥KV514/4 接入單系，P501/ B 入口通過程控閥KV514/2 接入雙系，通過程控閥KV514/3 接入單系。因此正常生產(chǎn)時單系運行P501/C，雙系運行P501/A，當(dāng)單系泵P501/C 出現(xiàn)故障時，則打開KV514/3，運行P501/B，當(dāng)雙系泵P501/A出現(xiàn)故障時，則打開KV514/2，運行P501/B。當(dāng)真空泵3臺中有2臺都損壞時則需要切為7塔運行，打開KV511。

由于真空泵、程控閥數(shù)量減少，PSA 泵房內(nèi)噪音大的問題得到解決。

2.5 停工不放火炬

PSA裝置正常停工的基本順序為切進料，停程序，停真空泵、壓縮機，將PSA 切出系統(tǒng)、泄壓。但是在實際操作中將程序由“AUTO”改為“MAN”后所有程控閥聯(lián)鎖全部關(guān)閉，停運解吸氣壓縮機后，將造成大部分精制干氣被截留在吸附塔內(nèi)，系統(tǒng)低壓系統(tǒng)壓力大幅增加。

在對PSA 裝置停工步驟仔細研究后，優(yōu)化停工步驟，在裝置停程序后，手動將吸附塔至解吸氣緩沖罐相關(guān)程控閥打開，利用解吸氣壓縮機將吸附塔內(nèi)的瓦斯可以壓入到高壓瓦斯管網(wǎng)內(nèi)，減輕了后續(xù)裝置泄壓至低壓瓦斯系統(tǒng)的壓力［5]。

3 結(jié)束語

（1）加強雙脫裝置操作，嚴(yán)格控制精制干氣中H2S含量消除了對下游設(shè)備的腐蝕。

（2）對重點程控閥增加電伴熱和更換新型程控閥減少了PSA裝置波動以及泄漏。

（3）PSA 產(chǎn)品氫氣配至膜分離流程解決了氫氣壓縮機負荷不夠的難題。

（4）PSA 裝置更換新型真空泵解決了泵房噪音大的問題。

（5）優(yōu)化停工操作，最大化降低吹掃泄壓量，減少了吹掃氣放火炬。