DSO催化汽油加氫脫硫裝置安全聯鎖系統設置

接 瑜 栗雪云

(中國石油工程建設公司華東設計分公司，北京 100101)

2011年之前，國內有6套催化汽油選擇性加氫脫硫裝置采用法國Prime G或Prime G+技術，該技術在脫硫率、工藝流程設置及安全聯鎖設置等方面在全世界范圍內都具有領先優勢。隨著國內研究機構在選擇性加氫脫硫催化劑方面的進步，越來越多的催化汽油加氫脫硫裝置采用國內自主研發的技術。由于國內技術在原料、工藝流程方面與Prime G技術大致相似，因此Prime G技術安全聯鎖的設置方法對起步相對較晚的國內汽油加氫工程設計具有很大的參考和借鑒意義。筆者結合某采用國內自主產權DSO技術的加氫脫硫裝置，介紹了在吸收借鑒國外工藝的基礎上，結合工藝流程特點并考慮到降低投資等因素的裝置安全聯鎖系統的設置。

1 工藝流程①

與Prime G技術相似，DSO汽油加氫技術亦采用兩段加氫脫硫。催化汽油與氫氣的混合物經換熱、加熱至一定溫度后首先進入一段加氫部分，即預加氫反應器，在預加氫反應器中脫除二烯烴并發生硫轉移的反應，預加氫部分的氫油比低，氫氣采用一次通過式的流程；經一段加氫處理后的催化汽油進入分餾塔，在分餾塔中切割成輕、重汽油餾分，輕汽油的硫含量低，可以直接出裝置，重汽油的硫含量高，進入到后續的二段加氫脫硫部分；二段加氫脫硫部分是在高溫臨氫條件下的深度脫硫過程，為減少加熱爐的設置數量，采用后置加熱爐的加熱方式，一方面為后續的穩定塔重沸器提供熱源，同時將重汽油換熱至加氫脫硫反應器所需要的溫度進行脫硫反應，二段加氫部分采用循環氫壓縮機維持一定的反應氫油比；經二段加氫處理后的重汽油進入穩定塔以脫除輕組分，穩定塔底的重汽油與分餾塔頂的輕汽油混合出裝置。采用DSO技術的兩段汽油加氫脫硫裝置流程如圖1所示。

2 安全聯鎖系統設置

2.1 通用安全聯鎖

2.1.1加熱爐

本裝置共設置有兩臺加熱爐，分別為分餾塔底重沸爐F-101和加氫脫硫反應產物加熱爐F-102。兩臺加熱爐的安全聯鎖設置相似。以F-101為例，該加熱爐的聯鎖觸發條件為[1]：

a. 加熱爐的4路介質進料有兩路流量低低；

b. 主燃料氣壓力低低(三取二)；

c. 輔操臺按鈕啟動；

d. 現場緊急按鈕啟動。

以上4個條件中任意一個條件啟動，都需要關閉F-101主燃料氣線上的緊急切斷閥，隔斷熱量輸入以保護加熱爐。同時，當長明燈管線壓力低低時，需要同時關閉主燃料氣和長明燈管線上的緊急切斷閥。該加熱爐的安全聯鎖設置屬于國內常規設計，而在Prime G工藝中，F-101的聯鎖觸發條件中還增加了以下3個條件：

a. 加熱爐出口溫度高高；

b. 分餾塔頂回流罐液位低低；

圖1 DSO技術的兩段汽油加氫脫硫裝置工藝流程

c. 分餾塔塔釜液位低低。

增加的聯鎖條件提高了加熱爐的安全等級，但同時也增加了裝置的投資，而且從操作角度看，聯鎖條件設置越多，加熱爐停工越頻繁。由于加熱爐停工對裝置的連續性操作影響很大，實際操作中在保證安全的前提下應盡量減少加熱爐熄火、點火的重復過程。本裝置中加熱爐出口已經設置高溫報警、回流罐設置低液位報警、分餾塔塔釜設置低液位報警，而且當分餾塔塔釜液位低低時，分餾塔重沸爐泵的流量由于自循環的作用不一定會立即達到加熱爐聯鎖動作的觸發點，考慮到提高現場應對的及時性等因素，沒有增加以上3個觸發條件，該加熱爐的聯鎖條件設置遵循了國內常規設計。

2.1.2壓縮機

本裝置共設置有兩個位號壓縮機，分別為新氫壓縮機K-101和循環氫壓縮機K-102。

新氫壓縮機停機的觸發條件為：

a. 新氫壓縮機入口分液罐液位高高；

b. 輔操臺按鈕啟動；

c. 現場緊急按鈕啟動。

Prime G工藝中該壓縮機的安全聯鎖設置與國內的常規設置相似，結合本裝置流程的特點，當以上3個觸發條件中任意一個條件啟動，需停止新氫壓縮機外，還要關閉壓縮機出口至預加氫系統和加氫脫硫系統管線上的切斷閥。

循環氫壓縮機停機的觸發條件為：

a. 循環氫壓縮機入口分液罐液位高高；

b. 輔操臺按鈕啟動；

c. 現場緊急按鈕啟動。

以上3個觸發條件中任意一個條件啟動，都需要停止循環氫壓縮機、切斷加氫脫硫部分的進料和加氫脫硫反應產物加熱爐的主燃料氣，即整個加氫脫硫系統停工。分析汽油加氫的工藝技術特點，氫氣在預加氫系統和加氫脫硫系統中起的作用不大。對預加氫系統，氫氣的作用是與二烯烴反應轉化成單烯烴，并伴隨著輕硫化物向重硫化物的轉化等反應，該系統應盡量避免二烯烴聚合引起的飛溫對反應系統的損害，而氫氣則是造成預加氫反應器超溫的關鍵因素，因此當氫氣供料即新氫壓縮機停機時，催化裂化汽油繼續進料對反應系統是相對安全的，因此不需要切斷油進料；而對加氫脫硫系統，氫氣的作用一方面是將有機硫加氫轉化為無機硫而除掉，另一方面氫氣作為熱載體將反應產生的熱量帶走，因此當循環氫壓縮機停機時，為避免超溫對反應系統的損害，需要同時切斷油進料和F-102的主燃料氣。而Prime G工藝針對循環氫壓縮機的聯鎖動作造成的結果除了將加氫脫硫系統停工外，還要將整個預加氫系統也聯鎖停工。本裝置的工藝流程(圖1)與Prime G的工藝流程(圖2)不同，預加氫部分和加氫脫硫部分的流程分割清晰，沒有交叉換熱的情況。本裝置中分餾塔底物料經過E-104、E-101兩位號換熱器換熱后，溫度可降至60℃，通過設置至原料緩沖罐的返回線使得預加氫系統可以自循環。因此當循環氫壓縮機停機后，預加氫系統可以繼續循環操作，該設置方法減少了聯鎖動作，使再次開工的時間大大縮短。

圖2 Prime G技術的加氫脫硫裝置工藝流程

2.1.3機泵

為保護機泵，當泵入口容器的液位低低時，設置了機泵停機的聯鎖保護。國外工藝中對預加氫進料泵、分餾塔的回流泵、塔底抽出泵、穩定塔的回流泵、塔底抽出泵、輕汽油抽出泵和貧胺液進料泵均設置了入口容器(如回流罐、塔釜、抽出斗或入口緩沖罐)液位低低時聯鎖停機泵的保護措施。本裝置中結合安全完整性等級及低液位報警等措施，僅對預加氫進料泵、塔底抽出泵和輕汽油抽出泵設置了液位低低的聯鎖保護。

2.2 裝置獨特的安全聯鎖

2.2.1預加氫反應器

為防止飛溫對預加氫反應器造成損害，設置有預加氫反應器的高溫聯鎖保護。當預加氫反應器催化劑床層溫度高高或反應器出口溫度高高時，需關閉預加氫反應系統的新氫進料，并停止預加氫系統的蒸汽加熱，同時打開預加氫系統換熱器的冷卻旁路進行冷卻。本裝置的預加氫反應器聯鎖設置與Prime G技術相同。

2.2.2加氫脫硫反應器

為防止超溫破壞催化劑和加氫脫硫反應器，設置有對加氫脫硫反應器的高溫聯鎖保護。該反應器保護的聯鎖觸發條件為：

a. 加氫脫硫反應器內部催化劑床層溫度高高；

b. 反應器出口溫度高高；

c. 循環氫壓縮機流量低低。

以上3個條件中的任意一個條件啟動，需同時切斷加氫脫硫部分的油進料和加熱爐F-102的主燃料氣。而Prime G技術的聯鎖動作中還增加了將預加氫部分的進料和加熱熱源切斷的動作。如2.1.2節所述，本裝置的預加氫部分可以獨立循環而不受加氫脫硫部分停工的影響，因此不需要將預加氫系統同時停工。

2.2.3預加氫系統緊急泄壓

預加氫系統緊急泄壓聯鎖方案借鑒了Prime G工藝技術，當預加氫系統緊急泄壓時，啟動現場或操作臺的緊急泄壓按鈕，聯鎖觸發結果為打開預加氫反應系統至分餾塔的泄壓閥和分餾塔塔頂的泄壓閥，關閉預加氫系統的進料與出料，包括新氫進料、油進料、輕汽油抽出、加氫脫硫進料泵、分餾塔回流罐的排氣閥和補氣閥，停止預加氫系統的供熱熱源，包括中壓蒸汽和分餾塔底加熱爐，完成預加氫系統的隔離后將預加氫系統內的物料泄放至分餾塔，進行氣液相分離以減少液相損失，油氣經分餾塔頂泄壓閥泄放至火炬系統[2]。

2.2.4加氫脫硫系統緊急泄壓

加氫脫硫系統緊急泄壓聯鎖方案也借鑒了Prime G工藝技術，當加氫脫硫系統緊急泄壓時，啟動現場或操作臺的緊急泄壓按鈕，聯鎖觸發結果打開加氫脫硫系統的泄壓閥，打開穩定塔底重沸器的旁路閥，關閉加氫脫硫系統的進料與出料，包括油進料、貧胺液進料、酸性水出料、至穩定塔的進料、富胺液出料，停止循環氫壓縮機，同時關閉預加氫部分的進料和加熱熱源，完成上述動作后實現加氫脫硫系統的緊急泄壓。

3 結束語

Prime G技術的安全聯鎖設置考慮的方面比較全面，對國內的汽油加氫裝置設置有著很大的啟迪作用。安全聯鎖設置得越全面，裝置的安全隱患就越低，同時投資也越高。本裝置的安全聯鎖設置在吸收借鑒Prime G技術的基礎上，結合本裝置流程特點、安全完整性等級及投資等因素，在加熱爐、壓縮機和機泵保護方面沿用了國內的常規設置；在預加氫反應器和加氫脫硫反應器方面，在不降低安全等級的前提下減少了聯鎖的動作；在預加氫系統和加氫脫硫系統的緊急泄壓方面與Prime G技術相同。

[1] 溫世昌，孫方憲，劉成軍，等.催化汽油醚化裝置的安全聯鎖特點[J].石油與天然氣化工，2012,41(1):35～38

[2] 劉瑞萍，王國旗，夏少青，等.催化裂化汽油加氫裝置的安全聯鎖特點[J].煉油技術與工程，2012,42(11):33～35