炼油厂溶剂再生装置及其主要控制方案概要.docx

1、炼油厂溶剂再生装置及其主要控制方案概要1前言近年来,我国加工进口原油量在逐年增加,炼厂的加工装置规模也在不断扩大,尤其是原油含硫量的增加,国家对油品质量和环保要求日益严格,需要脱硫的介质也越来越多。在催化裂化装置、延迟焦化装置和加氢裂化装置等一般均需设置胺液脱硫,脱硫后的富液须经溶剂再生装置进行再生,溶剂再生的好坏直接关系到脱硫效果,所以溶剂再生是胺液脱硫中很重要的一部分。溶剂再生发展经历了3个阶段:第一阶段:1995年前,国内炼厂规模较小,加工装置较少,原油的硫含量较低,需要脱硫的介质也较少,因此都采用装置内单独设置脱硫再生,溶剂再生产生的酸性气集中输送至硫磺回收装置。第二阶段:1995年,

2、我国炼油设计行业学习国外先进经验,首次为安庆石化分公司设计了溶剂集中再生装置,即每套主体装置仅设置脱硫部分,而再生部分全厂集中设置,而且平面布置紧靠硫磺回收装置。这种设置模式迅速被设计单位和建设单位认可,成为新建炼厂或老厂改造的主要模式。第三阶段:为进一步降低投资和操作费用,新建炼厂还采用相似气体集中处理的方式,即把压力、温度、组成相近的气体,或用途相同的气体混合在一个吸收塔内进行脱硫,溶剂集中再生。“脱硫适当集中,溶剂集中再生”中指的集中再生,并不是指全厂富液都集中在一套再生系统进行再生,只是相对集中。溶剂再生装置套数除考虑常减压装置套数外,还需根据全厂总流程、原油硫含量及装置组成等因素综合

3、考虑确定。目前硫磺回收装置内的再生单元仍以单独设置为主。2技术特点及工艺流程溶剂再生装置工艺过程可分为溶剂配制、溶剂换热、溶剂再生和退溶剂等4部分。其中换热部分又分为低温闪蒸、中温闪蒸和高温闪蒸,原以高温闪蒸为主,但因后者在闪蒸时H 2S 较前者更易被闪蒸出来,造成设备腐蚀和硫的损失,所以现国内大多选用中温闪蒸。以中温闪蒸为例,装置外的富液经贫富液二级换热器与自贫液加压泵来的贫液换热至60左右后,进入富液闪蒸罐,闪蒸出大部分的溶解烃(闪蒸出的烃至火炬管网后,经富液加压泵与贫富液一级换热器换热至98,进入溶剂再生塔上部。塔底炼油厂溶剂再生装置及其主要控制方案于海霞,李菁菁(中国石油工程建设公司华

4、东设计分公司,山东青岛266071摘要溶剂再生装置工艺过程可分为溶剂配制、溶剂换热、溶剂再生和退溶剂等4部分,目前国内溶剂换热部分以中温闪蒸为主。溶剂配制部分通过设置水封罐和分程控制两种控制方案,防止溶剂氧化变质生成有机酸及稳定性盐。溶剂换热部分控制方案包括闪蒸罐压力的单回路定值控制和闪蒸罐液位的单回路定值控制。溶剂再生部分控制方案包括塔顶回流罐的压力和液位控制、塔底重沸器蒸汽流量控制以及塔底液位控制。其中,塔顶回流罐的液位控制包括回流罐液位的单回路定值控制、回流罐液位和回流酸性水流量的串级控制;塔顶回流罐的压力控制包括塔顶温度的单回路定值控制和塔顶酸性气压力的单回路定值控制;塔底重沸器蒸汽流

5、量控制包括流量单回路定值控制、压力和流量的串级控制、流量和流量的串级控制、选择+串级控制、比值+选择+串级控制等5种。退溶剂部分国内也已开始应用压力罐处理含硫气体。各炼厂应根据自身的具体情况因地制宜,合理选择溶剂再生装置控制方案。关键词脱硫溶剂再生工艺流程控制方案作者简介:于海霞,工程师,2007年毕业于中国石油大学(华东化学工艺专业,目前主要从事石油产品精制和工艺环保装置设计工作。E-mail :*2010年第15卷76SINO-GLOBAL ENERGY3主要控制方案3.1溶剂配制部分控制方案为了防止溶剂氧化变质生成有机酸及稳定性盐,溶剂缓冲罐设置氮封,有两种方法可以控制罐内压力:通过设置

6、水封罐,使罐内压力保持在-50200mmH 2O (1mmH 2O =9.8Pa内,如图2(a所示。通过分程控制调节溶剂缓冲罐顶的压力,使罐内保持一定压力,当罐内压力过高时,通过氮气的排放来降低压力,但此时罐上需设置安全阀,如图2(b所示。3.2换热部分控制方案换热部分主要是闪蒸罐的压力和液位控制,分别为:闪蒸罐压力的单回路定值控制;闪蒸罐液位的单回路定值控制。液位调节阀的位置有的设在贫富液一级换热器前,有的设在贫富液一级换热器后。建议当采用先换热后闪蒸的热闪蒸流程时,闪蒸罐的液位控制阀应尽量靠近再生塔,目的是避免因酸性气闪蒸而引起的腐蚀,并考虑到控制阀后可能出现高速的两相流动所带来的影响。3

7、.3再生部分控制方案再生部分在溶剂再生装置中是最主要的,主要分为3部分:塔顶回流罐的压力和液位控制、塔底重沸器蒸汽流量控制以及塔底液位控制。存在差异的主要是前两者。3.3.1塔顶回流罐的液位和压力控制塔顶回流罐的液位控制方案主要有回流罐液位的单回路定值控制、回流罐液位和回流酸性水流量的串级控制两种,现在的设计以第二种方案居多。塔顶回流罐的压力控制有以下几种情况:塔顶温度的单回路定值控制。通过测量塔顶的温度来控制酸性气调节阀开度:塔顶温度过高时,调节阀开度增大,使塔顶回流罐压力降低,因塔重沸器由0.350.4MPa(表蒸汽提供热量,使再生塔底温度控制在125左右,液体中的H 2S 和部分CO 2

8、被解析出来,经塔顶空冷器和塔顶后冷器冷凝冷却至40进入塔顶回流罐,罐顶的酸性气进入硫磺回收装置,罐底的酸性水经塔顶回流泵加压后返回再生塔顶部作回流。来自再生塔塔底的贫液经贫富液一级换热器换热,再经贫液加压泵升压后经贫富液二级换热器、贫液空冷器和贫液后冷器冷却至40,并通过贫液循环泵加压,大部分送至装置外循环使用,小部分经贫液过滤器过滤、胺液净化设施过滤和除热稳态盐后,返回贫液循环泵入口。溶剂再生示意流程如图1所示。MDEAp氮除氧水新鲜水溶剂缓冲罐(a设置水封罐MDEA氮溶剂缓冲罐水安全地带p凝结水至装置外0.35MPa 蒸汽自装置外来塔顶回流罐塔顶回流泵酸性气至硫磺回收装置塔底重沸器贫富液一

9、级换热器2322321富液闪蒸罐贫富液二级换热器贫液空冷器贫液后冷器溶剂缓冲罐MDEA除氧水富液自装置外来闪蒸烃至火炬总管贫液至装置外再生塔塔顶空冷器塔顶后冷器顶为饱和状态,所以温度会相应降低(见图3。塔顶酸性气压力的单回路定值控制。通过测量回流罐的压力或塔顶的压力来控制酸性气调节阀的开度:回流罐的压力或塔顶的压力过高时,调节阀开度增大,压力降低。因为塔顶处在饱和状态下,所以图3与图4的控制方案相似,其中图4(b为典型的塔顶气体部分冷凝时的控制方式。3.3.2塔底重沸器蒸汽流量控制重沸器是溶剂再生装置中重要设备之一,为简化起见,重沸器均按釜式重沸器考虑,蒸汽经重沸器后产生的凝结水均按无需加压可

10、正常岀装置考虑。现在经常使用的几种控制方案如下:流量单回路定值控制:通过给定一个设定值,直接控制蒸汽流量至该设定值(见图5。该控制方法简单,但自控性差,当塔底温度因其他原因未达到预期温度时,该控制将不能进行调节。压力和流量的串级控制:塔底气相压力和蒸汽流量组成串级控制,压力调节为主回路,流量调节为副回路(见图6。蒸汽流量不仅可根据主回路进行调节,也可通过副回路克服蒸汽系统的干扰,该方案克服了流量单回路定值控制方案的缺点。流量和流量的串级控制:此方案为典型的富液流量和蒸汽流量的单闭环比值控制,仅能控制蒸汽和富液的比值在某一设定值,但不能保证富液流量稳定(见图7。富液为主动量,蒸汽为从动量,当富液

11、量增加时,蒸汽流量相应增大,即蒸汽调节阀开度增大;反之,蒸汽调价阀开度减小。此控制方案适用于富液进料比较稳定的工况。当富液进料发生波动时,直接影响蒸汽调节阀的开度,易造成塔底温度的瞬间波动。图7流量和流量的串级控制2322321F换热、闪蒸FFY 凝0.3蒸液再生塔23再生塔塔底重沸器凝0.3Fp塔顶回流罐酸性气至硫磺回收L FT再生塔塔顶回流罐酸性气至硫磺回收L Fp再生塔塔顶回流罐酸性气至硫磺回收LFp再生塔塔底重沸器凝0.3F23再生塔78SINO-GLOBAL ENERGY串级控制。氮限流孔板焚烧炉氮火炬p 氮焚烧炉p凝结水0.35MPa塔底重沸器S F塔顶回流罐酸pL P232232

12、1T P贫液换热、闪蒸液再生塔Solvent Regeneration Units of Refineries and Their Main Control SchemesYu Haixia ,Li Jingjing(East China Design Company ,China petroleum engineering &Construction Corp.,Qingdao Shandong 266071AbstractThe technical process used in a solvent regeneration unit consists of the preparation

13、 of solvent ,heat exchange ,solvent regeneration and solvent removal.Domestic refineries currently mainly use medium -tem -perature flashing method in the solvent heat exchange section.In the solvent preparation section ,two control schemes -the installation of water sealed tank and split range cont

14、rol -are used to prevent solvent from being oxidized to generate organic acid and stable salts.The control schemes for the solvent heat exchange section include the single-loop fixed value control for the pressure in the flashing tank and that for the liq -uid level of the flashing tank.The control

15、schemes for solvent regeneration include the control of pressure and liquid level for the reflux drum at the top of the tower ,steam flow control for the reboiler at the bottom of the tower and liquid level control at the bottom of the tower.The liquid level control for the reflux drum at the top of

16、 the tower includes the single-loop fixed value control for the liquid level of the reflux drum and the cascade control of the liquid level and the flow of refluxed acidic water of the reflux drum.The pressure control for the reflux drum at the top of the tower includes the single-loop fixed value c

17、ontrol for the tem -perature at the top of the tower and that for the pressure of acidic gas at the top of the tower.The steam flow control for the reboiler at the bottom of the tower includes the single-loop fixed value control for steam flow ,the pressure -flow cascade control ,the flow -flow casc

18、ade control ,selective +cascade control and ratio +se -lective +cascade control.In the solvent removal section ,domestic refineries have also started using pressure tanks to treat sour gas.Refineries should select control schemes for their solvent regeneration units in accor -dance with their specif

19、ics.Keywordsdesulfurizing ;solvent regeneration ;technical process ;control scheme4结语综上所述,针对炼厂不同的要求,溶剂再生装置工艺过程中的溶剂配制、溶剂换热、溶剂再生及退溶剂等4部分的控制方案是可以进行选择的;控制方案的最终确定需根据各炼厂的具体情况因地制宜,并进行详细的技术经济比较。参考文献:1张德姜,王怀义,刘绍叶,等.石油化工装置工艺管道安装设计手册:第一篇设计与计算M.北京:中国石化出版社,2008.2刘成军.重沸器控制方案的设计探讨J.石油化工自动化,2009,45(1:7-9.(编辑常雪红2010年第15卷80SINO-GLOBAL ENERGY 欢迎订阅“寰球能源资讯”(电子版联系人:常雪红电话:010-*邮箱:*