液態(tài)烴脫硫醇裝置堿液氧化塔含氧廢氣環(huán)保排放的工藝應(yīng)用

張滿意，王 萌

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

某煉油廠60 萬t·a-1液態(tài)烴脫硫醇裝置采用國外LPG 纖維膜脫硫醇工藝，于2010 年9 月投產(chǎn)，主要包括硫醇抽提系統(tǒng)、水洗系統(tǒng)、堿液氧化再生系統(tǒng)和廢堿液中和系統(tǒng)等。裝置加工胺洗脫除H2S、CO2后的催化液態(tài)烴，通過堿洗，將液態(tài)烴物料中的輕硫醇（C1～C4硫醇）以及低含量的酸性氣體（H2S和CO2）進(jìn)一步脫除，使液態(tài)烴中的硫含量達(dá)到要求，為下游裝置提供合格原料。液態(tài)烴脫硫醇裝置的堿液氧化再生系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生含氧尾氣，該尾氣中含有揮發(fā)性有機(jī)物，為滿足環(huán)保排放要求，該尾氣需要進(jìn)行安全處理后才能排放。如何安全處理和環(huán)保排放，成為裝置的一大難題。

1 裝置工藝流程簡(jiǎn)介[1]

液態(tài)烴脫硫醇裝置主要包括硫醇抽提系統(tǒng)、水洗系統(tǒng)、堿液氧化再生系統(tǒng)等，主要工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 液態(tài)烴脫硫醇裝置主要工藝流程圖

1.1 硫醇抽提系統(tǒng)

脫除H2S 和部分CO2的液態(tài)烴首先進(jìn)入一級(jí)纖維膜接觸器頂部，與循環(huán)堿液在纖維膜上接觸反應(yīng)，所有的H2S 和大部分硫醇被抽提到堿液中。反應(yīng)后的液態(tài)烴和堿液在一級(jí)沉降罐中沉降分離，加熱之后進(jìn)入堿液氧化再生系統(tǒng)。

從一級(jí)沉降罐頂部出來的液態(tài)烴，進(jìn)入二級(jí)纖維膜接觸器頂部，與循環(huán)堿液在纖維膜上接觸反應(yīng)，硫醇被抽提到堿液中，液態(tài)烴和堿液在二級(jí)沉降罐中沉降分離，液態(tài)烴從二級(jí)沉降罐上部分出，進(jìn)入水洗系統(tǒng)。

1.2 水洗系統(tǒng)

脫硫醇后的液態(tài)烴進(jìn)入水洗纖維膜接觸器，與凈化水接觸水洗，除去液態(tài)烴中夾帶的微量堿。液態(tài)烴和水在沉降罐中分離，水經(jīng)水洗水循環(huán)泵循環(huán)使用，同時(shí)連續(xù)補(bǔ)充凈化水。水洗后的液態(tài)烴從沉降罐上部出裝置。

1.3 堿液氧化再生系統(tǒng)

從一級(jí)沉降罐底出來的待生堿液經(jīng)加熱器加熱后，進(jìn)入堿液氧化塔塔底。塔底通入工業(yè)風(fēng)，待生堿在催化劑作用下與工業(yè)風(fēng)中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，Na2S被氧化成Na2S2O3和NaOH，RSNa 被氧化成二硫化物油（RSSR）和NaOH，堿液得到再生。

堿、二硫化物油（RSSR）混合物從堿液氧化塔上部流出，進(jìn)入溶劑洗纖維膜接觸器。催化劑堿液與溶劑油在纖維膜表面接觸，堿液中的RSSR 被溶劑油抽提出來，兩相在沉降罐中分離，再生堿液從沉降罐下部通過再生堿液泵送回硫醇抽提系統(tǒng)。

2 堿液氧化塔含氧廢氣的主要環(huán)保處理方法

堿液氧化塔中通入氧氣，參與堿液氧化再生，雖然消耗了一部分氧氣，但尾氣中仍存在氧氣、揮發(fā)性有機(jī)物以及惡臭物質(zhì)。該尾氣量一般不超過200Nm3·h-1，如不經(jīng)處理直接排放，將會(huì)產(chǎn)生惡臭，污染周邊環(huán)境，導(dǎo)致臭氣和非甲烷總烴排放濃度不達(dá)標(biāo)等一系列環(huán)保問題。下面介紹一下該尾氣的主要處理方法。

2.1 吸附法

首先對(duì)尾氣進(jìn)行除臭處理，脫除尾氣中的含硫組分，然后進(jìn)入活性炭吸附設(shè)施，脫除非甲烷總烴后直接排放大氣。此方法的投資成本較高，定期更換活性炭會(huì)增加費(fèi)用和安全風(fēng)險(xiǎn)，如果脫硫醇裝置的操作不平穩(wěn)，會(huì)造成尾氣排放超標(biāo)。

2.2 焚燒法

將尾氣引入鍋爐或者工藝加熱爐作為配風(fēng)，在鍋爐或者工藝加熱爐中進(jìn)行焚燒處理。此方法沒有對(duì)尾氣的爆炸極限進(jìn)行控制，安全上存在風(fēng)險(xiǎn)。如果尾氣中的硫含量高，會(huì)引起鍋爐或者工藝加熱爐尾氣二氧化硫排放超標(biāo)。

2.3 密閉排入火炬法

通過一系列的安全控制措施，將堿液氧化塔的尾氣濃度，穩(wěn)定控制在爆炸極限范圍之外，然后密閉排入全廠火炬系統(tǒng)，經(jīng)火炬氣柜回收和胺液脫硫處理后，送入全廠燃料氣管網(wǎng)。此方法操作簡(jiǎn)單，無需設(shè)備投資，不會(huì)額外增加成本，不增加環(huán)保排放口，且不涉及超標(biāo)排放問題。

3 堿液氧化塔含氧廢氣密閉排入火炬法的工藝應(yīng)用

從圖1 可以看到，60 萬t·a-1液態(tài)烴脫硫醇裝置的氧化塔頂部，通入了過量的燃料氣，目的在于控制氧化塔尾氣高于爆炸上限。即使堿液中攜帶液態(tài)烴，尾氣只會(huì)越來越高于爆炸上限，從本質(zhì)上解決了尾氣的安全問題，通過密排至火炬，實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)。

3.1 堿液氧化塔的安全控制方法

1）控制一級(jí)沉降罐的液位穩(wěn)定。沉降罐上半部為液化氣，下半部為待生堿液，為避免液化氣進(jìn)入氧化塔，沉降罐設(shè)置了雙法蘭、浮筒、液位開關(guān)等3 種不同類型的遠(yuǎn)傳液位計(jì)，避免了因液位失效、液化氣竄入氧化塔引起的超壓風(fēng)險(xiǎn)，控制液位在40%～70%，現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)每周進(jìn)行校準(zhǔn)。

2）控制堿液氧化塔燃料氣/工業(yè)風(fēng)的比例。堿液氧化塔下部通入工業(yè)風(fēng)，頂部通入燃料氣，燃料氣/工業(yè)風(fēng)的體積流量比值控制≥0.53，保證氧化塔內(nèi)的可燃?xì)鉂舛染S持在遠(yuǎn)離爆炸上限安全范圍內(nèi)。根據(jù)系統(tǒng)堿液濃度的變化，自動(dòng)調(diào)整工業(yè)風(fēng)、燃料氣流量。

3）控制堿液氧化塔液位、壓力穩(wěn)定。堿液氧化塔內(nèi)為堿液和溶劑油，穩(wěn)定控制液位為40%～70%，避免塔頂液位過高而導(dǎo)致尾氣帶液，對(duì)火炬系統(tǒng)造成影響。塔頂壓力由塔頂尾氣排至火炬系統(tǒng)的控制閥控制。

4）控制堿液氧化的塔壓及壓差穩(wěn)定。堿液氧化塔的壓力由壓控閥自動(dòng)控制，控制指標(biāo)為0.26～0.35MPa。堿液氧化塔后的沉降罐壓力由溶劑油流量控制在0.10～0.13MPa，DCS 設(shè)置上下限報(bào)警值，保證壓差穩(wěn)定在0.13～25MPa 之間，維持堿液穩(wěn)定循環(huán)。

3.2 堿液氧化塔安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

1）一級(jí)沉降罐設(shè)置液位低低聯(lián)鎖，當(dāng)液位觸發(fā)聯(lián)鎖值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉一級(jí)沉降罐至氧化塔的切斷閥，防止液化氣帶入氧化塔內(nèi)。

2）堿液氧化塔設(shè)置液位高高聯(lián)鎖，當(dāng)液位觸發(fā)聯(lián)鎖值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉一級(jí)沉降罐至氧化塔的切斷閥，防止液位過高，導(dǎo)致尾氣帶液。

3）燃風(fēng)比雙聯(lián)鎖保護(hù)。燃料氣流量設(shè)置低流量聯(lián)鎖，燃料氣與工業(yè)風(fēng)的燃風(fēng)比設(shè)置低聯(lián)鎖，當(dāng)觸發(fā)任何一條聯(lián)鎖時(shí)，將關(guān)閉工業(yè)風(fēng)流量切斷閥，切斷氧化塔氧氣來源。

3.3 應(yīng)用中存在的問題及解決辦法

1）堿液氧化塔的液位過高，遇到燃料氣管網(wǎng)壓力降低時(shí)，堿液會(huì)倒竄至燃料氣管線中，引起燃料氣堵塞中斷，系統(tǒng)觸發(fā)聯(lián)鎖停工業(yè)風(fēng)。出現(xiàn)此情況后，需在燃料氣管線的低點(diǎn)放空處接入臨時(shí)蒸汽皮帶，通入蒸汽吹掃燃料氣管線到氧化塔，管線吹掃干凈后停蒸汽，然后投用燃料氣，再投用工業(yè)風(fēng)。

2）原氧化塔的工業(yè)風(fēng)接在裝置工業(yè)風(fēng)管線的末端，進(jìn)氧化塔前的壓力易受公用工程波動(dòng)的影響，當(dāng)壓力低于0.50MPa 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致工業(yè)風(fēng)流量低于正常值，會(huì)對(duì)裝置造成波動(dòng)。將進(jìn)氧化塔的工業(yè)風(fēng)改接至裝置工業(yè)風(fēng)管線來界區(qū)處，提高了進(jìn)氧化塔的工業(yè)風(fēng)壓力。

3.4 操作中的安全控制要點(diǎn)

1）堿液氧化塔燃料氣/ 工業(yè)風(fēng)的體積比值、一級(jí)沉降罐液位、堿液氧化塔液位，屬于操作中極其關(guān)鍵的指標(biāo)，要定期對(duì)流量表、液位計(jì)進(jìn)行檢校對(duì)。

2）聯(lián)鎖系統(tǒng)必須100%投用。裝置設(shè)置的安全儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)，是在人為調(diào)整不及時(shí)、出現(xiàn)不安全情況時(shí)，保護(hù)裝置的最后一道防線。

3）堿液氧化塔的壓力儀表要測(cè)量準(zhǔn)確，避免堿液氧化塔的液位控制過高，堿液氧化塔尾氣帶液進(jìn)入壓力表引壓管，導(dǎo)致壓力表測(cè)量失真，造成脫硫醇系統(tǒng)操作波動(dòng)。

4 結(jié)論及建議

經(jīng)過在煉油廠10 年的工業(yè)實(shí)際應(yīng)用，液態(tài)烴脫硫醇裝置堿液氧化塔的含氧廢氣密閉排入火炬的環(huán)保工藝運(yùn)行安全，操作簡(jiǎn)單，環(huán)保排放能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，有很強(qiáng)的借鑒意義。根據(jù)裝置長期運(yùn)行情況分析，在應(yīng)用此工藝時(shí)提出以下建議：

1）在氧化塔頂尾氣管線上，設(shè)置1 臺(tái)氧含量在線分析儀，隨時(shí)監(jiān)控尾氣中的氧含量，根據(jù)氧含量及時(shí)調(diào)整工業(yè)風(fēng)在氧化反應(yīng)中的適宜流量，避免工業(yè)風(fēng)過剩而導(dǎo)致氧化塔頂尾氣中的氧含量較高。

2）在燃料氣管線上設(shè)置吹掃蒸汽。燃料氣管線出現(xiàn)堵塞后，可通入蒸汽吹掃燃料氣管線到氧化塔，避免使用臨時(shí)蒸汽皮帶。

3）氧化塔工業(yè)風(fēng)管線增加1 臺(tái)小功率增壓風(fēng)機(jī)，能夠平穩(wěn)地為氧化塔提供壓力和流量穩(wěn)定的風(fēng)源，不受公用工程波動(dòng)的影響。同時(shí)，當(dāng)工業(yè)風(fēng)壓力異常降低、切斷閥動(dòng)作不到位時(shí)，可避免氧化塔堿液倒竄至工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)，能更好地保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。