酸性水罐罐頂氣壓控閥波動(dòng)分析及改進(jìn)措施

韓 丹，馬文禮

（1.浙江省舟山市浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316200；2.延安大學(xué)石油與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安 716000）

0 引言

在石油加工過程中，不可避免地產(chǎn)生大量含硫污水（酸性水），現(xiàn)有的處理方式大多為酸性水汽提處理。在酸性水罐靜止沉降過程中，在酸性水罐內(nèi)氣相空間的酸性氣主要為烴類、H2S、NH3輕質(zhì)油等易燃、易爆介質(zhì)，處理難度較大。同時(shí)受酸性水進(jìn)料量、外界溫度、酸性水水質(zhì)等因素影響，酸性水罐頂氣量波動(dòng)較大，導(dǎo)致罐頂壓力波動(dòng)大，產(chǎn)生后續(xù)一系列的設(shè)備、工藝操作波動(dòng)及事故的發(fā)生。大量的事故案例證明，企業(yè)對(duì)酸性水罐頂壓力不重視是事故發(fā)生的主要原因之一，因?yàn)樵擃惤橘|(zhì)對(duì)人體危害極大，一旦發(fā)生泄漏后果不堪設(shè)想，所以酸性水罐壓控管理和涉及到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的預(yù)防管控是降低事故發(fā)生可能性的關(guān)鍵所在[1]。

1 問題描述

某石化煉油一期硫磺酸性水罐區(qū)分：加氫和非加氫酸性水2 部分，加氫和非加氫酸性水罐各由1 個(gè)10 000 m3罐和2 個(gè)5000 m3罐組成，外加1 個(gè)污油罐共7 個(gè)大罐（以下簡稱七大罐）。七大罐產(chǎn)生的罐頂氣經(jīng)由一套尾氣處理系統(tǒng)處理后送往硫磺工藝流程或火炬。一期硫磺工藝流程七大罐的罐頂氣，經(jīng)由尾氣處理系統(tǒng)加壓分液后去尾氣吸收塔，在尾氣吸收塔中，由從非加氫溶劑系統(tǒng)引過來的貧液進(jìn)行吸收，吸收氣相中的H2S 組分，盡可能多地提高硫回收率，同時(shí)避免環(huán)境污染。吸收完的富液送往非加氫溶劑富液總管進(jìn)行集中再生，被處理后的罐頂氣送往硫磺裝置的尾氣焚燒爐進(jìn)行焚燒或去低壓瓦斯系統(tǒng)（目前去低壓瓦斯系統(tǒng)）。當(dāng)罐頂壓力低時(shí)，罐頂?shù)獨(dú)鈮嚎亻y開，酸性水罐氮?dú)忾y控制方案如圖1 所示。

圖1 酸性水罐氮?dú)忾y控制方案

裝置開工正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于種種原因出現(xiàn)如下情況：

（1）受酸性水進(jìn)料量、外界溫度、酸性水水質(zhì)等因素影響，罐頂氣發(fā)生波動(dòng)控制過程中非加氫罐壓力低、加氫罐壓力高（表1）。

表1 非加氫罐壓力和加氫罐壓力數(shù)據(jù)對(duì)比 kPa

（2）當(dāng)酸性水組分發(fā)生變化或氣溫驟降時(shí)，罐區(qū)七大罐壓力驟降，在液環(huán)泵入口壓力與變頻投串級(jí)的情況下，液環(huán)真空泵變頻將關(guān)至40%以下，由于氣量小液環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥將會(huì)關(guān)小至限位開度2%，泵出口流量將顯示負(fù)值。這會(huì)導(dǎo)致泵出口控制閥流量的實(shí)際值和控制器給出的設(shè)定值不符，導(dǎo)致流控閥緩慢開，閥門開度上下波動(dòng)，酸性水大罐壓力緩降控不住。

（3）加氫罐區(qū)當(dāng)酸性水組分發(fā)生變化或氣溫驟降時(shí)，罐頂壓力偶爾會(huì)出現(xiàn)壓力偏高，罐頂氣線還存在積液現(xiàn)象，現(xiàn)場外操罐頂氣切液時(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2 原因分析

（1）酸性水罐頂氣相線在罐區(qū)管廊部分存在U 形低點(diǎn)積液，上述U 形低點(diǎn)積液，管線低點(diǎn)未設(shè)置放空閥，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重積液時(shí)將影響加氫酸性水罐頂氣相流通，會(huì)造成加氫酸性水罐頂壓力上漲，甚至出現(xiàn)酸性水罐水封罐超壓突破，罐頂含H2S 氣體溢出，造成人員中毒及環(huán)境污染事故。

（2）由于酸性水罐頂氣相線運(yùn)行期間無法切除，故需在酸性水罐頂氣相線罐區(qū)管廊U 形低點(diǎn)部位帶壓開孔增加切液閥門，以降低酸性水罐頂氣相線積液風(fēng)險(xiǎn)，確保裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）液環(huán)真空泵入口壓力和變頻投不上串級(jí)。由于取壓點(diǎn)在設(shè)備入口管線上，且液環(huán)泵入口管線存在U 形彎低點(diǎn)容易積液，泵入口壓力止回閥也影響液環(huán)泵入口壓力測(cè)量值的真實(shí)性。

（4）加氫罐區(qū)罐頂氣由于沒有伴熱管線容易積液，影響大罐的壓力控制。日常手動(dòng)操作頻繁，同時(shí)大罐壓力波動(dòng)大。

3 改進(jìn)措施

3.1 改變?nèi)狐c(diǎn)

液環(huán)真空泵入口壓力表的取壓點(diǎn)改至泵入口倒U 形彎手閥止回閥前，尾氣增壓泵入口尾氣總線遠(yuǎn)程壓力表接管安裝完畢后（帶壓開孔部位），將尾氣增壓泵入口本體壓力表進(jìn)行移位，并調(diào)試尾氣增壓泵壓力與變頻器串級(jí)控制回路（圖2）。

圖2 液環(huán)真空泵入口壓力表的取壓點(diǎn)

液環(huán)泵入口壓力表從液環(huán)泵入口設(shè)備本體改至入口管線手閥前，罐區(qū)管廊加氫罐頂氣線開孔增加排凝閥，儀表對(duì)尾氣增壓泵壓力與變頻器串級(jí)控制回路進(jìn)行調(diào)試液環(huán)泵入口壓力與變頻器投串級(jí)后，泵入口壓力無負(fù)值的情況出現(xiàn)，且變化波動(dòng)明顯變小、曲線變平緩，罐頂壓力波動(dòng)幅度變小（圖3）。

圖3 技改前后液環(huán)泵入口壓力曲線

罐區(qū)管廊加氫罐頂氣線開孔技改完成后4 月28 日進(jìn)行加氫罐頂氣切液操作，液相并入罐區(qū)地下污油罐V-9503 放火炬線雙閥間流入V-9503（體積35.8 m3）。從圖4 的DCS 曲線圖分析可知，切液過程中地下污油罐液位從19.053%上升至23.207%，液位上漲明顯，加氫罐區(qū)罐頂氣線積液問題得到明顯改善。

圖4 V-9503 液位變化曲線

3.2 定期檢查排放集液管積液

加氫酸性水罐頂氣線在罐區(qū)圍堰導(dǎo)凝處增加集液管，加氫罐頂線排凝閥保持常開，外操定期巡檢檢查集液管視鏡中積液情況，密閉排放（圖5）。

圖5 加氫集液管流程

3.3 液環(huán)泵增加分程控制

液環(huán)泵出口增加小閥控制，當(dāng)罐頂氣相流量小時(shí)由小閥B控制，罐頂氣相流量大時(shí)由大閥A 控制（淺色工藝管線及閥門為新增），通過A、B 閥分程控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)罐頂氣的有效控制，從而有效解決罐頂壓力波動(dòng)大的問題（圖6）[3]。

圖6 分程控制

4 結(jié)語

通過對(duì)酸性水罐罐頂氣壓控制波動(dòng)進(jìn)行深入分析，找出氣壓波動(dòng)大的根本原因，并制定了一定的改進(jìn)措施，通過改變液環(huán)泵的取壓點(diǎn)位置、定期對(duì)集液管檢查排液、液環(huán)泵增加分程控制等措施，徹底解決了酸性水罐罐頂氣壓波動(dòng)大的難題，對(duì)防止裝置生產(chǎn)波動(dòng)及事故擴(kuò)大，保證裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行具有積極作用。從實(shí)施改進(jìn)措施截至目前的應(yīng)用效果看，罐頂壓力穩(wěn)定，效果良好。