發(fā)表時(shí)間： 2026-06-23 16:09:40
作者： 石油化工設(shè)備維護(hù)與檢修網(wǎng)
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摘 要： 介紹了中海油惠州石化有限公司240 kt/a硫磺回收裝置首次綠色停工檢修中存在的系統(tǒng)吹硫煙氣SO2排放超標(biāo)、胺液回收難度大、加氫催化劑鈍化效果不理想等技術(shù)難點(diǎn)。分別采取了瓦斯吹硫煙氣進(jìn)加氫、塔器密閉吹掃、優(yōu)化退胺流程、加氫反應(yīng)器N2環(huán)境加盲板封閉等措施，使裝置實(shí)現(xiàn)了首次綠色停工檢修。
關(guān)鍵詞： 綠色停工 瓦斯吹硫 密閉吹掃 胺液 加氫反應(yīng)器
中海油惠州石化有限公司(以下簡(jiǎn)稱惠州石化)新建煉油二期硫磺回收裝置，設(shè)計(jì)加工高硫中質(zhì)原油，原油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%～2.4%，裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為240 kt/a，第一周期安全平穩(wěn)運(yùn)行超過1200d。針對(duì)惠州石化硫磺回收裝置首次綠色停工過程中存在的重點(diǎn)與難點(diǎn)，采取了瓦斯吹硫煙氣進(jìn)加氫、塔器密閉吹掃、優(yōu)化退胺流程、加氫反應(yīng)器N2環(huán)境加盲板封閉等措施，保證了停工檢修過程中環(huán)保達(dá)標(biāo)，確保實(shí)現(xiàn)“安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效”的大檢修目標(biāo)。
1 停工檢修中存在的技術(shù)難點(diǎn)
1.1 系統(tǒng)吹硫煙氣SO2排放超標(biāo)
作為煉油廠的環(huán)保裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)吹硫煙氣SO2的達(dá)標(biāo)排放一直是困擾硫磺裝置技術(shù)人員的一道難題。硫磺回收裝置采用經(jīng)典的克勞斯+斯科特“兩頭兩尾”的尾氣處理工藝，由完全相同的兩個(gè)制硫單元和兩個(gè)尾氣處理單元組成。停工吹硫的傳統(tǒng)做法是采用燃料氣燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行吹硫，系統(tǒng)殘余硫吹掃干凈后，逐步提高煙氣中氧體積分?jǐn)?shù)，進(jìn)行鈍化操作，即逐步氧化制硫系統(tǒng)中殘余的硫化亞鐵，防止設(shè)備人孔打開過程中出現(xiàn)硫化亞鐵自燃。實(shí)際操作中，由于停工期間燃料氣組分變化較大，制硫爐精準(zhǔn)配風(fēng)比較困難，導(dǎo)致鈍化過程中煙氣的氧體積分?jǐn)?shù)不易控制。氧體積分?jǐn)?shù)過低影響鈍化效果，造成催化劑床層析炭并影響催化劑使用壽命；氧體積分?jǐn)?shù)過高則易造成加氫反應(yīng)器超溫、急冷塔積硫堵塞和溶劑降解。因此，為了避免煙氣的氧體積分?jǐn)?shù)過高對(duì)加氫反應(yīng)器及急冷吸收系統(tǒng)的影響，吹硫煙氣往往直排煙囪，這樣造成煙氣SO2長時(shí)間大幅度超標(biāo)，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此保證吹硫期間煙氣達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，滿足系統(tǒng)吹硫效果是裝置綠色停工的主要難點(diǎn)之一。
1.2 塔器吹掃效果差
惠州石化加工高硫中質(zhì)原油，設(shè)備和管線中各種硫化物的含量相對(duì)較高，停工期間硫磺回收裝置環(huán)保壓力較大，實(shí)現(xiàn)“密閉吹掃”面臨巨大挑戰(zhàn)，尤其是塔器設(shè)備，即使嚴(yán)格按要求進(jìn)行吹掃，還是會(huì)存在盲區(qū)或者是吹掃不到位的地方，比如塔器內(nèi)壁、塔盤、填料以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)件上附著少量的硫化物。傳統(tǒng)蒸塔底部給蒸汽，頂部進(jìn)行放空[1]，塔器中的硫化物會(huì)被吹掃蒸汽攜帶到空氣中，使得現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生大量異味氣體。
1.3 胺液回收難度大
硫磺回收裝置設(shè)置獨(dú)立的胺液吸收再生系統(tǒng)，再生塔采用兩段抽出工藝，即再生塔分為上、下兩段，上段貧液采用淺度再生，下段貧液采用深度再生。吸收塔和再生塔距離較遠(yuǎn)，胺液系統(tǒng)涉及管線和設(shè)備多，系統(tǒng)胺液藏量大，加之停工時(shí)間緊等原因，造成胺液回收難度較大。硫磺回收裝置采購的是進(jìn)口胺液，價(jià)格較國產(chǎn)胺液高，停工期間要最大限度地回收溶劑，減少胺液損耗，從而降低裝置的三劑費(fèi)用。
1.4 加氫催化劑鈍化效果不理想
加氫反應(yīng)器降溫至100℃以下，往系統(tǒng)緩慢注入鈍化空氣的過程中，容易過氧，造成反應(yīng)器床層飛溫，損壞催化劑和設(shè)備[2]。由于停工檢修時(shí)兩個(gè)加氫反應(yīng)器不更換催化劑，因此催化劑的保護(hù)至關(guān)重要。
1.5 液硫池積硫清理難度大
硫磺回收裝置每列設(shè)置獨(dú)立的液硫池，單個(gè)液硫池底面積78m2，液硫池底部有6組蒸汽伴熱盤管。停工期間，如果液硫池底部液硫未處理干凈，檢修期間人工清理費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且液硫池清理硫磺屬于受限空間作業(yè)，清理難度較大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。
2 解決措施及實(shí)際效果
2.1 吹硫煙氣進(jìn)尾氣加氫處理
按常規(guī)吹掃流程，吹硫煙氣去焚燒爐焚燒后直排煙囪。為盡量降低停工期間煙氣SO2的排放濃度和排放時(shí)間，硫磺回收裝置停工時(shí)嘗試吹硫煙氣進(jìn)尾氣加氫單元處理，利用加氫反應(yīng)器將煙氣中的單質(zhì)硫、SO2等還原成為H2S。因吹掃氣含有較高濃度的SO2和O2，而且組分變化大，吹硫煙氣進(jìn)加氫反應(yīng)器對(duì)催化劑活性有影響，床層溫升非常明顯。這樣操作會(huì)帶來較大風(fēng)險(xiǎn)，包括：一是加氫反應(yīng)器溫升大，有可能飛溫?zé)龎姆磻?yīng)器、損壞催化劑；二是SO2穿透，急冷水pH迅速下降，引起設(shè)備管道腐蝕；三是急冷水反沖洗過濾器和急冷塔填料被硫磺堵塞；四是煙氣SO2大幅度超標(biāo)，嚴(yán)重污染大氣。
2021年3月2日上午9∶40，二列制硫開始瓦斯吹硫。吹硫初期，制硫爐F201燃料氣當(dāng)量配風(fēng)，制硫、加氫、急冷吸收部分正常，煙氣SO2排放達(dá)標(biāo)。3月3日15∶30，F(xiàn)201緩慢提空氣，制硫催化劑開始鈍化操作，17∶30時(shí)轉(zhuǎn)化器R201/R202床層溫度開始快速上升，R201入口溫度控制在230 ℃、床層溫升85～92 K，R202入口溫度控制在210 ℃、床層溫升2～15 K。3月3日23∶30至3月4日9∶05，過量O2穿過R202進(jìn)入加氫反應(yīng)器R203，R203床層溫度快速上漲，通過適當(dāng)降低F201入爐空氣量，R203床層溫度能快速恢復(fù)正常。為了避免加氫反應(yīng)器過氧飛溫?fù)p壞催化劑，二列吹硫煙氣直接進(jìn)焚燒爐焚燒，煙氣SO2排放立即超標(biāo)，達(dá)到500 mg/m3以上。
二列吹硫煙氣進(jìn)尾氣加氫處理，R201/R202吹硫期間煙氣SO2全程達(dá)標(biāo)，但是R203出現(xiàn)3次飛溫，床層最高溫度達(dá)到330℃。二列吹硫期間，煙氣SO2排放較低，與正常生產(chǎn)指標(biāo)無差別，基本維持在5～20 mg/m3。當(dāng)二列吹硫煙氣改出加氫進(jìn)焚燒爐焚燒時(shí)，由于系統(tǒng)中還殘存微量硫磺，單質(zhì)硫進(jìn)入焚燒爐燃燒生成SO2，煙氣SO2立即超標(biāo)。
通過本次二列燃料氣吹硫試驗(yàn)，制硫催化劑吹硫、鈍化期間，煙氣SO2能做到全程達(dá)標(biāo)，但會(huì)拉長吹硫時(shí)間，影響停工進(jìn)度。煙氣改出加氫進(jìn)焚燒爐焚燒直排煙囪，SO2排放指標(biāo)為100mg/m3，該指標(biāo)要求很苛刻，煙氣中存在微量的硫磺也會(huì)導(dǎo)致煙氣SO2大幅度超標(biāo)。
停工檢修制硫反應(yīng)器拆裝劑孔檢查，一級(jí)轉(zhuǎn)化器R101/R201上部表層催化劑表面有少許黑色物質(zhì)，判斷應(yīng)該是燃料氣吹硫配風(fēng)輕微析碳導(dǎo)致；二級(jí)轉(zhuǎn)化器R102/R202催化劑狀態(tài)良好，顏色與新催化劑無異。檢修期間制硫反應(yīng)器催化劑未進(jìn)行換劑及撇頭處理，根據(jù)上一周期裝置運(yùn)行情況，評(píng)估催化劑可以繼續(xù)使用一個(gè)周期。
2.2 塔器密閉吹掃
參考惠州石化一期硫磺回收裝置2014年、2019年兩次開停工檢修經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合二期原油硫含量高的特點(diǎn)，工藝技術(shù)人員對(duì)吹掃控制原則、介質(zhì)走向及吹掃合格標(biāo)準(zhǔn)等做了詳細(xì)的規(guī)定，細(xì)化了停工吹掃方案。
裝置停工過程中，胺液系統(tǒng)先進(jìn)行退液、水洗，再用蒸汽進(jìn)行吹掃。吸收塔為填料塔，塔內(nèi)裝填規(guī)整填料，塔頂無放火炬線，蒸汽吹掃流程受限，吹掃合格難度較大，其吹掃流程如圖1所示。停工采用吸收塔塔底給蒸汽進(jìn)行蒸塔，蒸塔水蒸氣通過吸收塔進(jìn)入超級(jí)凈化塔進(jìn)行冷卻，冷凝液通過超凈塔塔底循環(huán)泵將廢水外送至酸性水汽提裝置。蒸塔時(shí)焚燒爐已經(jīng)停爐，水蒸氣不能通過超凈塔進(jìn)入焚燒爐，以免損壞焚燒爐耐火襯里。蒸塔時(shí)需控制好吸收塔塔底蒸汽量，蒸汽量太大，超凈塔冷卻不下來，水蒸氣會(huì)進(jìn)入焚燒爐；蒸汽量太小，蒸塔效果差，會(huì)拉長蒸塔時(shí)間，影響停工總體進(jìn)度。吸收塔塔頂?shù)乃魵馔ㄟ^超凈塔自循環(huán)進(jìn)行冷卻，超凈塔循環(huán)水溫上漲很快，需通過連續(xù)補(bǔ)除鹽水和外甩廢水進(jìn)行降溫。超凈塔廢水外甩線管徑為50mm，外甩量小，酸性水出裝置管線占線時(shí)，廢水外送比較困難，會(huì)限制吸收塔蒸汽量及影響蒸塔效果。再生塔為板式塔，其吹掃流程如圖2所示。塔底給蒸汽，吹掃蒸汽經(jīng)塔頂空冷器和水冷器冷卻后進(jìn)入回流罐，分離出來的水外送至酸性水汽提裝置，不凝氣排入酸性氣火炬管網(wǎng)。
圖1 吸收塔密閉蒸塔
圖2 再生塔密閉蒸塔
吸收塔和再生塔吹掃結(jié)束前，對(duì)塔頂排放氣體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括烴、H2S、可燃?xì)怏w等主要污染物含量，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)生產(chǎn)技術(shù)人員，生產(chǎn)指揮中心及健康、安全、環(huán)境(HSE)中心三方聯(lián)合確認(rèn)合格后方能停止吹掃，對(duì)外排放泄壓。再生塔塔頂放空氣相檢測(cè)合格，滿足環(huán)保要求，而吸收塔塔頂氣相H2S含量超標(biāo)，不符合環(huán)保要求。
吸收塔和再生塔蒸塔耗時(shí)兩天半，胺液系統(tǒng)整體停工進(jìn)度滯后1天，吸收塔在蒸塔未合格的情況下，只能先開始鈍化清洗。鈍化清洗后檢測(cè)塔頂氣相合格，停工后檢查塔內(nèi)情況，填料和破沫網(wǎng)情況較好。
2.3 優(yōu)化退胺流程
胺液系統(tǒng)涉及管線和設(shè)備多，胺液系統(tǒng)溶劑藏量190t，按照原停工時(shí)間節(jié)點(diǎn)，退胺需要一天時(shí)間。停工期間，根據(jù)停工退胺方案，設(shè)備和主管線先正常退胺至溶劑儲(chǔ)罐，然后再生塔各自順著精貧液、半貧液流程密閉充壓逐點(diǎn)自密排線退胺，緊接著吸收塔順著富液線流程密閉充壓逐點(diǎn)自密排線退胺。所有胺液退至地下胺液罐，通過溶劑返回泵送至溶劑儲(chǔ)罐。溶劑返回泵最大流量為15t/h，流量過低將制約退胺的連續(xù)性。通過優(yōu)化退胺流程，嚴(yán)格按照消項(xiàng)卡操作步驟和時(shí)間要求，胺液系統(tǒng)按時(shí)完成退胺，系統(tǒng)退胺185t，胺液跑損折合純?nèi)軇┎坏?t，很好地滿足了胺液系統(tǒng)的胺液儲(chǔ)存和綠色停工要求。
2.4 加氫反應(yīng)器盲板隔離
尾氣加氫催化劑停工后，首先用氮?dú)庋h(huán)降溫至50～60℃，再向系統(tǒng)逐步通入非凈化風(fēng)，燃燒除去催化劑床層的FeS，以免人孔打開及卸劑時(shí)發(fā)生FeS自燃。鈍化過程中，床層內(nèi)單質(zhì)硫被氧化生成SO2，進(jìn)入急冷塔后會(huì)使急冷水pH迅速降低，造成設(shè)備管道腐蝕，因此需用除鹽水加強(qiáng)置換和注堿或注氨控制pH。加氫催化劑鈍化時(shí)，急冷水pH未出現(xiàn)大幅度變化，大部分時(shí)間維持在6以上，短時(shí)出現(xiàn)4～5的情況，停工加氫鈍化急冷水pH偏低時(shí)主要是用除鹽水進(jìn)行置換。
二列加氫鈍化操作自2021年3月4日10∶40開始，6日12∶30結(jié)束。二列瓦斯吹硫初期，制硫爐F201當(dāng)量配風(fēng)，制硫、加氫、急冷吸收部分正常，煙氣SO2排放達(dá)標(biāo)；3月3日15∶30，F(xiàn)201逐步提配風(fēng)，制硫催化劑開始鈍化操作，至3月4日9∶45出現(xiàn)3次過量氧氣穿過制硫部分進(jìn)入加氫反應(yīng)器R203，R203床層溫升明顯，溫度上漲較快，于是吹硫煙氣提前1天改出R203。3月5日13∶00，R203床層溫升26～52 K，至3月6日12∶30，循環(huán)氣氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到18%以上，同時(shí)R203床層基本無溫升。一列加氫鈍化操作自3月5日15∶00開始，7日23∶00結(jié)束。為不影響加氫鈍化操作，一列瓦斯吹硫1天后煙氣提前改出R203。
3月11日，當(dāng)各塔器頂放空、底排凝打開后，急冷塔塔頂氣相至加氫然后去焚燒爐，反向流程處于連通狀態(tài)，由于煙囪可以抽負(fù)壓，導(dǎo)致空氣自急冷塔放空反竄至加氫反應(yīng)器，加氫反應(yīng)器R103/R203床層溫度迅速上漲，R103最高至292℃，R203最高至334℃，現(xiàn)場(chǎng)緊急打開R103/R203入口氮?dú)忾y門，溫度逐步恢復(fù)正常。
由于首次停工檢修不換催化劑，為了保護(hù)催化劑和設(shè)備，檢修期間隔絕空氣進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，R103/R203在氮?dú)猸h(huán)境下，在反應(yīng)器進(jìn)出口加裝臨時(shí)盲板進(jìn)行封閉。停工檢修短時(shí)拆頂部裝劑孔檢查，觀察加氫反應(yīng)器催化劑狀態(tài)良好，可再繼續(xù)使用一個(gè)周期。下一次停工檢修時(shí)應(yīng)充分吸取教訓(xùn)并采取以下措施：一是增大加氫循環(huán)量，確保氣相不偏流、鈍化徹底、不留死角；二是要有足夠的工藝和化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)支持，作為鈍化完成的判斷依據(jù)；三是保證鈍化時(shí)間足夠，在不影響停工進(jìn)度的情況下可適當(dāng)延長鈍化時(shí)間。
2.5 液硫泵入口增加短節(jié)
停工后檢查發(fā)現(xiàn)，液硫池底部積硫較多，總計(jì)清理廢硫磺62.7t。由于是受限空間作業(yè)，且池內(nèi)有粉塵，硫池底部有伴熱盤管，人工清理難度較大。硫池內(nèi)部積硫較多主要原因是液硫泵吸入口不夠低，液位較低時(shí)，液硫泵易抽空。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，發(fā)現(xiàn)液硫泵吸入口最低點(diǎn)跟硫池底部伴熱盤管在一個(gè)水平面上，這樣造成加熱盤管下部10cm左右高度的液硫機(jī)泵抽不到，當(dāng)硫池液位接近機(jī)泵入口最低點(diǎn)時(shí)，機(jī)泵就會(huì)出現(xiàn)抽空，這樣造成大量硫磺殘存在硫池底部。檢修時(shí)一列、二列硫池液硫泵分別有一臺(tái)入口吸入管增加短節(jié)，目的是降低泵吸入口高度。
3 結(jié)語
硫磺回收裝置首次停工檢修，在采取一系列改進(jìn)措施后，可實(shí)現(xiàn)裝置綠色停工檢修的目標(biāo)，并為以后裝置綠色停工檢修提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。首次停工嘗試系統(tǒng)吹硫煙氣進(jìn)加氫，解決了煙氣SO2排放長時(shí)間超標(biāo)的問題；塔器密閉吹掃解決了現(xiàn)場(chǎng)異味的排放；優(yōu)化退胺流程和合理安排退胺時(shí)間，解決了胺液回收難度大和溶劑跑損大的問題；加氫反應(yīng)器進(jìn)出口加裝臨時(shí)盲板，保護(hù)了設(shè)備和催化劑，同時(shí)保障停工進(jìn)度；液硫泵入口增加短節(jié)，下一次停工檢修硫磺清理量可以大幅減少。
向虹， 李軍
中海油惠州石化有限公司
來源：超級(jí)石化
