劉元圣，王國(guó)峰

（中國(guó)石油錦西石化公司，遼寧葫蘆島 125001）

近年來(lái)，煉油廠面對(duì)原油質(zhì)量越來(lái)越差、產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高的雙重壓力，加氫技術(shù)作為原油輕質(zhì)化和清潔化的重要手段，加氫工藝得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用以滿(mǎn)足產(chǎn)品對(duì)硫、烯烴、芳烴的指標(biāo)要求。煉油廠對(duì)氫氣的需求量日益增加，同時(shí)加氫裝置又外排大量的富氫氣體至瓦斯管網(wǎng)，造成氫氣資源的極大浪費(fèi)。

某公司全廠有多套用氫裝置，每年消耗大量氫氣，同時(shí)大量的富氫氣體外排至瓦斯管網(wǎng)，造成資源的極大浪費(fèi)，也降低了瓦斯熱值，造成瓦斯管網(wǎng)不穩(wěn)定，對(duì)各裝置加熱爐影響較大，存在一定的安全隱患?；厥諢拸S富氫氣體中的氫氣后，不僅降低天然氣制氫裝置生產(chǎn)負(fù)荷，節(jié)省天然氣消耗，還可提高瓦斯氣的熱值，消除安全隱患[1-3]。文章介紹某石化公司2.2 萬(wàn)m3/h 氫氣回收裝置生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施。

1 裝置簡(jiǎn)介

某石化公司2.2萬(wàn)m3/h氫氣回收裝置于2017年11 月一次開(kāi)車(chē)成功，年開(kāi)工時(shí)數(shù)8 400 h。該裝置處理多股含氫量較高的含硫和不含硫原料氣，含硫原料氣經(jīng)脫硫后與不含硫原料氣混合進(jìn)入真空變壓吸附（VPSA）系統(tǒng)提純，產(chǎn)品氫氣分別送入全廠低壓和高壓氫氣管網(wǎng)，副產(chǎn)品解吸氣送入燃料氣系統(tǒng)，工藝流程如圖1所示。

2 生產(chǎn)運(yùn)行分析

2.1 原料性質(zhì)

氫氣回收裝置含硫原料氣由航煤加氫、重整、加氫裂化裝置等9 股原料氣組成，不含硫原料氣由柴油加氫改質(zhì)、柴油加氫精制、加氫裂化、苯乙烯、低壓瓦斯氣等6股原料氣組成，詳見(jiàn)表1。從表1 可以看出，含硫原料氣經(jīng)胺液脫硫塔脫硫后，硫含量為6 mg/m3，混合原料氣硫含量為4 mg/m3，均小于工藝指標(biāo)要求。

2.2 裝置運(yùn)行分析

不同負(fù)荷下裝置操作參數(shù)見(jiàn)表2。從表2可以看出，裝置在40%、100%、110%負(fù)荷時(shí)操作參數(shù)與設(shè)計(jì)值對(duì)比，含硫原料氣流量均大于設(shè)計(jì)值，脫硫系統(tǒng)處于超負(fù)荷運(yùn)行；低負(fù)荷時(shí)混合原料氣中硫含量高于滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)以及設(shè)計(jì)值，影響VPSA 系統(tǒng)氫氣回收率；螺桿機(jī)電流明顯低于設(shè)計(jì)值。

圖1 氫氣回收裝置工藝流程

表1 原料氣組成

2.2.1 裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題：1）因重整裝置來(lái)的含硫原料氣的流量明顯高于設(shè)計(jì)值，含硫原料氣總量高于設(shè)計(jì)值；2）當(dāng)并入低壓瓦斯氣后，混合原料過(guò)濾器壓差升高為0.05 MPa，經(jīng)分析為低壓瓦斯氣攜帶雜質(zhì)；3）水環(huán)真空泵來(lái)的解吸氣帶水，解吸氣過(guò)濾器壓差上漲過(guò)快；4）因全廠富氫干氣過(guò)剩，特別是夏季，氫回收裝置經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)瓦斯壓力較高，螺桿機(jī)電流經(jīng)常接近設(shè)計(jì)值；5）螺桿機(jī)出口水冷器換熱負(fù)荷低，使螺桿機(jī)出口分液罐解吸氣溫度高于設(shè)計(jì)值，特別是夏季，螺桿機(jī)出口溫度經(jīng)常超過(guò)80℃。

針對(duì)裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題，采取了如下應(yīng)對(duì)措施：1）含硫原料氣總流量明顯高于設(shè)計(jì)值，為避免影響脫硫效果，貧胺液量由設(shè)計(jì)值10 t/h提高到10.5 t/h，脫硫后原料中硫含量為6 mg/m3，同時(shí)為避免脫硫塔胺液發(fā)泡影響脫硫效果和胺液帶油影響胺液再生裝置平穩(wěn)運(yùn)行，控制含硫原料氣入脫硫塔溫度低于貧胺液5℃以上[4-6]；2）混合原料過(guò)濾器壓差升高為0.05 MPa，及時(shí)切換過(guò)濾器，發(fā)現(xiàn)壓差繼續(xù)升高，清洗過(guò)濾器發(fā)現(xiàn)濾芯有層灰黑色粉末，經(jīng)分析為低壓瓦斯氣攜帶的雜質(zhì)，切除低壓瓦斯氣后，混合原料過(guò)濾器壓差恢復(fù)正常；3）解吸氣過(guò)濾器及時(shí)脫水，保證機(jī)組入口流量平穩(wěn)，避免機(jī)組振動(dòng)增大和超溫[7]；4）通過(guò)調(diào)整螺桿機(jī)出口壓力，降低壓縮比和裝置負(fù)荷等措施，螺桿機(jī)電流升高，保障機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行；5）調(diào)整瓦斯系統(tǒng)壓力，降低螺桿機(jī)出口壓力和裝置負(fù)荷，減少壓縮機(jī)做工，避免螺桿機(jī)出口溫度升高。

2.2.2 裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

苯乙烯裝置因重油催化裝置檢修催化干氣中斷停工，不含硫原料氣減少1 萬(wàn)m3/h，重整裝置和加氫裂化裝置降低生產(chǎn)負(fù)荷，氫氣回收裝置混合進(jìn)料量?jī)H8 900 m3/h，為避免螺桿機(jī)和往復(fù)機(jī)等設(shè)備超溫，采取如下措施：1）合理調(diào)整產(chǎn)品分布，調(diào)整VPSA 吸附時(shí)間，降低氫氣收率，多產(chǎn)解吸氣，保證螺桿機(jī)出口外送量不低于6 500 m3/h運(yùn)行，通過(guò)螺桿機(jī)返回線(xiàn)控制入口壓力在0.006～0.015 MPa 和控制出口溫度在80℃以下，保障設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，解吸氣中氫氣含量明顯高于設(shè)計(jì)值；2）氫氣收率僅為30.7%，明顯低于設(shè)計(jì)值，產(chǎn)氫量?jī)H為1 800 m3/h，調(diào)整往復(fù)機(jī)各級(jí)壓縮比，避免設(shè)備超溫。

表2 不同負(fù)荷時(shí)裝置操作參數(shù)

2.2.3 合理化建議

氫氣回收裝置已經(jīng)運(yùn)行2 年，為保障裝置平穩(wěn)運(yùn)行，提出以下合理化建議：

1）抽真空解吸氣帶液，使解吸氣過(guò)濾器壓差高，該過(guò)濾器無(wú)液位顯示，經(jīng)常手動(dòng)脫液，存在可燃?xì)怏w泄漏風(fēng)險(xiǎn)；如果解吸氣過(guò)濾器不及時(shí)脫液，將影響機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，建議增加解吸氣過(guò)濾器液位計(jì)。

2）真空泵入口噴液溫度偏高，使抽真空解吸氣帶水嚴(yán)重，真空泵出口分液罐返回入口噴液水冷器設(shè)計(jì)換熱負(fù)荷偏??；螺桿機(jī)入口噴液溫度偏高，螺桿機(jī)出口溫度偏高，螺桿機(jī)出口水冷器設(shè)計(jì)換熱負(fù)荷偏小，使螺桿機(jī)出口分液罐返回入口噴液溫度高于設(shè)計(jì)值近10℃，建議重新核算水冷器負(fù)荷。

3）氫氣回收裝置低負(fù)荷和高負(fù)荷運(yùn)行最大的瓶頸是大機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，特別是螺桿機(jī)和往復(fù)機(jī)，合理調(diào)整產(chǎn)品分布和壓縮比，避免機(jī)組超溫。

3 結(jié)論

某石化公司2.2 萬(wàn)m3/h 制氫裝置不同負(fù)荷生產(chǎn)最大的瓶頸是大機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，合理調(diào)整產(chǎn)品分布、裝置負(fù)荷和壓縮比等措施，避免螺桿機(jī)超電流和出口超溫等現(xiàn)象；解吸氣過(guò)濾器定期脫液，避免螺桿機(jī)入口流量不穩(wěn)造成機(jī)組振動(dòng)增大和超溫。同時(shí)，針對(duì)裝置運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了合理化建議。