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石油工业论文:尾气处理单元岗位操作法

来源:未知 2020-09-23 12:13

摘要:

  来自硫磺回收单元的尾气进入加氢进料燃烧炉F-402,与加氢进料燃烧器F-401中反应产生的还原性气体混合,温度升至280℃,然后进入加氢反应器R-401。   在加氢反应器内,硫磺回收单元

  1 装置操作概述

  1.1装置工艺流程简述

  来自硫磺回收单元的尾气进入加氢进料燃烧炉F-402,与加氢进料燃烧器F-401中反应产生的还原性气体混合,温度升至280℃,然后进入加氢反应器R-401。

  在加氢反应器内,硫磺回收单元尾气所含的SO2和元素硫等与还原性气体在催化剂的作用下反应,转化为H2S。羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)在加氢反应器中主要发生水解反应,转化为H2S和CO2。

  从加氢反应器出来的尾气经加氢反应器出口冷却器E-401冷却,产生0.4MPa的低压蒸汽回收热量,使尾气冷却到170℃进入急冷塔C-401下部,用冷凝水直接喷淋使其降温至40℃。

  尾气在急冷塔中通过与急冷水直接逆流接触来降低温度,塔底急冷水经急冷水泵P-401升压后,经急冷水过滤器SR-401过滤后分两股,一股通过急冷水空冷器A-401及急冷水后冷器E-402冷却至38℃,回塔循环使用;另一股被送至酸性水汽提单元。

  在上游操作波动时,尾气中的SO2含量升高,产生“SO2穿透”,造成急冷水PH值降低。因此,急冷塔底设置液氨注入设施以便控制急冷水的PH值。

  尾气离开急冷塔顶后进入尾气吸收塔C-402,与来自脱硫部分的贫溶剂逆流接触,使尾气中的H2S气体在尾气吸收塔中几乎全部被贫溶剂吸收,吸收后的尾气H2S含量低于120ppmv,然后自压进入尾气焚烧炉F-403灼烧后排空。离开尾气吸收塔的半富溶剂经泵P-402A/B送至脱硫单元天然气脱硫塔I段。

  本单元同时设置超重力脱硫设备,用于更好的脱除尾气中的硫化氢,根据设备协议资料,吸收后的尾气中硫化氢的含量不大于50ppm。

  来自尾气吸收塔顶的尾气进入尾气焚烧炉,在焚烧炉内尾气与外补燃料气及燃烧空气混合燃烧,炉膛温度约为650℃,燃烧所需的空气由焚烧炉风机K-401A/B供给。尾气中剩余的H2S和其它硫化物在尾气焚烧炉内进行燃烧并转化为SO2,其它可燃物如烃类、氢气及CO等也同时被完全氧化。离开炉膛的高温烟气进入尾气焚烧炉热量回收系统E-403,和硫磺回收单元及本单元生成的高压饱和蒸汽进行热交换,使之生成过热蒸汽。自热量回收系统流出的烟气最后经烟囱排入大气。

  在系统升温和催化剂预硫化过程中,为了平稳控制加氢燃烧炉炉膛温度,设置了开工喷射器和开工循环线,将出急冷塔的冷却后的过程气返回至加氢燃烧炉,从而实现对加氢燃烧炉温升的控制。

  加氢催化剂有活性的是有效金属组分Mo、Co、Ni、W的硫化物,只有硫化物状态时才具有较高的加氢活性和稳定性、选择性。由于硫化态的催化剂容易与O2发生氧化反应,所以新鲜的加氢催化剂都是以氧化态形式进行运输、储存,故加氢催化剂在使用前必须进行预硫化。本单元设置了预硫化酸性气管线,自D-301引入含H2S的酸性气实现预硫化过程,以恢复催化剂活性。

  1.2操作任务及操作原则

  1.2.1 操作任务

  1)本单元的主要工作是把硫磺回收单元来的尾气采用SCOT工艺对尾气进行处理,使之达到尾气排放要求。

  2)严格执行工艺卡片规定的工艺参数,保证各点参数在规定指示范围内。

  3)检查各容器、加氢进料燃烧炉、加氢反应器出口冷却器、加氢反应器、管线、阀门、法兰、仪表、接头等有无泄漏。

  4)检查P-401、P-402、P-403、K-401、S-401运行是否正常,观察过滤器SR-401、SR-402是否工作正常,按期切换动设备,清洗过滤器,保证各动设备的运行正常,保证备用动设备处于完好备用状态。

  5)注意检查各点液位、温度、压力、流量,与中控室一一核对。

  6)按时巡检一次本岗点各设备及操作参数,及时处理设备故障及事故隐患。

  7)密切保持与中控室的联系,确保安全、平稳生产。

  8)加强设备的管理、维护和保养,保持装置的场地卫生。

  9)及时向有关管理人员汇报工作中出现的问题。

  1.2.2操作原则

  1)按时上下班,提前15分钟到装置对本单元的各种设备、生产记录进行检查对生产情况进行全面的了解,严格按照“十交五不接”内容交接班。

  2)根据生产条件的变化精心调整操作,保证生产安全平稳。

  3)参考相关数据,当取样分析结果超出生产允许值时,应调整操作。

  4)按时、按规定路线、检查内容巡检挂牌,并负责处理发现的问题,对不能独自处理的事故及时上报班组、技术员或值班人员。

  5)认真填写本岗位操作、巡检和交接班记录,做到字体工整、清晰。

  6)负责装置的卫生清洁工作,确保设备洁净,现场无杂物,物品摆放整齐。

  7)认真完成班组、车间和值班人员安排的各项工作任务。

  2质量与工艺参数控制及现场操作

  2.1 质量控制

  2.1.1 尾气排放标准

  SO2<500 mg/Nm3;氧含量<3%。;烟道气59505 kg/h。

  2.1.2 TGTU尾气排放不合格的原因及调节方法

  表2-2TGTU尾气排放不合格调节方法

原因

调节方法

A、加氢反应器入口温度偏低

B、加氢反应器床层温度低

C、尾气中还原气体含量偏低

D、克劳斯部分硫回收率偏低

E、吸收塔出口尾气超标(

F、尾气焚烧炉温度过低

G、尾气焚烧炉配风过大

H、直接去尾气焚烧炉的废气含硫量高(液硫池、地下罐、闪蒸气

提高加氢炉出口温度

加氢催化剂活性降低,视情况决定是否更换催化剂

调整加氢进料燃烧炉的风气比,控制好还原气体含量

优化克劳斯操作

调节吸收塔操作

提高焚烧炉温度

合适调整配风比

逐个排查废气来源是否有异常

  2.2 工艺参数控制

  2.2.1加氢反应器入口温度控制及操作要求

  控制目标:281℃

  控制范围:275~285℃

  相关参数:加氢反应器床层温度TI-40301~TI-40312,加氢进料燃烧炉燃料气流量FIC-40104、燃料气压力PI-40101、燃烧空气流量FIC-40103、加氢进料燃烧炉出口温度TI-40203,反应器出口温度TI-40313、40314。

  控制方式:

  1.串级控制:加氢进料燃烧炉出口的气体温度由 TIC-40201控制,调节器的输出,同时送入高选器(TU-40201A)和低选器(TU-40201B),当燃烧炉出口气体温度高于TC-40201的设定温度时,调节器TC-40201(反作用)的输出减小,低选器TU-40201B将调节器TC-40201的输出送至乘法器HU-40104B,控制系统将减少燃烧空气流量控制FIC-40103的设定值,从而流量控制FIC-40103将会减小阀门FV-40103的开度。燃烧空气流量减少的同时,除法器HU-40104A将根据实际的燃烧空气量计算出所需的燃料气量,通过高选器TU-40201A减少燃料气流量控制FIC-40104的设定值至到与调节器TIC-40201的输出相同。

  当燃烧炉出口气体温度低于TIC-40201的设定温度时,调节器TIC-40201(反作用)的输出增加,控制系统通过高选器TU-40201A增加燃料气流量控制FIC-40104的设定值,从而流量控制FIC-40104将会增加阀门FV-40104的开度。燃料气流量增加的同时,低选器TU-40201B的输出增加至到与调节器TIC-40201的输出相同,低选器的输出送至乘法器HU-40104B,乘法器根据实际的燃料气量计算出所需的燃烧空气量,增加燃烧空气流量控制FIC-40103的给定值,从而流量控制FIC-40103将会增加阀门FV-40103的开度。

  2. 手动控制:当加氢进料燃烧炉出口的气体温度高于TIC-40201设定值时,先调小燃烧空气阀门FV-40103的开度,降低燃烧空气量,根据除法器HU-40101A的给定值,算出燃料气的用量,再对燃料气阀门进行调整。

  当燃烧炉出口气体温度低于TIC-40201设定值时,先增大燃料气阀门开度,加大燃料气量,根据乘法器HU-40104B,算出所需燃烧空气用量,再对燃烧空气阀门进行调整。

  异常处理,见表2-3。

  表2-3加氢反应器入口温度控制异常调整

异常状态

影响因素

处理方法

反应器入口温度快速上升

  • 克劳斯尾气量小

B、比值控制器失灵

改手动控制,降低燃料气和空气量,控制加氢进料燃烧炉温度

取消串级控制,改用手动控制,联系仪表处理

 

反应器入口温度快速下降

 

A、燃料气流量调节器突然开大。

B、燃料气流量调节器突然关小

C、燃烧空气流量调节器突然关小

D、克劳斯单元尾气来量大。

E、加氢进料燃烧炉联锁停炉。

F、降温蒸汽带水

 

改手动控制,适量增大风量,控制炉温,现场控制燃料气手阀;联系仪表处理

改手动控制,联系仪表处理

改手动控制,联系仪表处理

提高加氢进料燃烧炉温度

找出联锁原因重新开工

加强排凝

  2.2.2 氢气含量控制及操作要求

  控制目标:3%(V)

  控制范围:2.5%~4%(V)

  相关参数:加氢进料燃烧炉燃烧空气与燃料气比值HC-40104,急冷塔出口尾气氢含量AI-40401

  控制方式:尾气氢气含量直接影响SO2、有机硫、单质硫的还原条件和TGTU单元的正常操作,生产过程中,急冷塔顶尾气中的氢气含量将会进行持续监控,如果AI-40401上显示急冷塔塔顶尾气中氢气含量低于2.5%(v),则应对HC-40104进行重新设置来调整燃烧空气和燃料气的比例(减小燃烧空气/燃料气的比例将提高急冷塔塔顶尾气中氢气含量,而增加燃烧空气/燃料气比例将减少急冷塔塔顶尾气中氢气含量)。正常操作中,燃烧空气和燃料气的比例调节范围为理论完全燃烧的65%~85%。

  正常调整,见表2-5。

  表2-5氢气含量控制正常调整

影响因素

调整方法

A、氢含量分析仪失灵

联系仪表处理

B、比值设定的调整

比值增大,氢气含量减少;比值减小,氢气含量增加。

C、克劳斯尾气二氧化硫含量变化

 

二氧化硫含量上升,氢气含量下降;二氧化硫含量下降,氢气含量上升;联系上游,控制好克劳斯尾气二氧化硫含量。

D、克劳斯尾气流量变化

尾气流量上升,氢气含量下降,尾气流量降低,氢气含量升高;正确设定比值。

  异常处理,见表2-6。

  表2-6 氢气含量控制异常处理

异常状态

影响因素

处理方法

 

氢含量分析仪指示无变化

A、氢气分析仪失灵

联系仪表处理,并恢复投用

增加化验分析频次,

根据反应器温升、急冷水PH进行相应调整(看Claus尾气分析仪)。

 

 

 

氢气含量快速下降

 

A、克劳斯尾气中SO2 突然上升

B、克劳斯尾气中突然携带大量单质硫

C、加氢进料燃烧炉燃料气/空气比值不合适,造成还原气体不足

 

平稳克劳斯单元操作,控制好H2S/SO2比值;同时,调整加氢进料燃烧炉的配风比,加强次氧化反应(加强C-401的PH值监控,必要时,进行注氨处理)

平稳克劳斯单元操作,控制好三级硫冷器温度。

合理调整比值

  2.2.3 尾气吸收塔出口H2S含量控制

  控制目标:100 ppm

  控制范围:90~110 ppm

  根据国家尾气排放标准《GB16297-1996》,要求尾气中SO2的含量<500mg/Nm3,而绝大部分SO2是由尾气吸收塔出来过程气中H2S含量来决定的,所以严格控制尾气吸收塔出口H2S含量是必不可少的。

  

  2.2.4 焚烧炉温度控制及操作要求

  控制目标:650℃

  控制范围:600~700℃

  相关参数:燃料气入炉压力PI-41301、PI-41302,焚烧炉后部温度TI-41502、TIC-41501,焚烧炉烟气中氧含量AI-41701,焚烧炉主风流量FIC-41401,燃料气流量FIC-41301

  控制方式:尾气焚烧炉温度控制系统的主要作用时防止尾气焚烧炉的操作温度过高导致尾气焚烧炉紧急停车或温度过低导致不完全氧化从而使得H2S排放至大气。尾气焚烧炉的操作温度由温度控制 TIC-41501来进行控制,当尾气焚烧炉的操作温度高于设定温度时,控制系统将减少燃料气流量控制 FIC-41301的设定。当焚烧炉操作温度低于设定温度时,调节步骤与上述过程相反。

  正常调整,见表2-7。

  表2-7焚烧炉温度控制正常调整

影响因素

调整方法

A、燃料气流量

调节器输出增大,焚烧炉温度升高,输出减少,焚烧炉温度下降;应投好串级控制。

B、燃烧空气流量

根据燃料气量合理调整燃烧空气量,并同时,控制好氧含量。

C、尾气吸收塔出口H2S含量

净化尾气H2S含量上升,焚烧炉温度升高,H2S含量下降,焚烧炉温度降低。应投用好串级控制,控制好吸收塔或超重力脱硫塔吸收效果。

D、净化尾气量(以氮气,二氧化碳为主,温度大约40度,温度低)

净化尾气量越大,焚烧炉温度降低,应增加燃料气量,投用好串级控制。

E、燃料气压力波动

F、还原气体量过剩

及时调整入炉燃料气量

还原气体过剩,焚烧炉温度上升,控制好还原气体量。

  异常处理,见表2-8。

  表2-8焚烧炉温度控制异常处理

异常状态

影响因素

处理方法

焚烧炉温度突然大幅升高,报警

A、开工时,Claus炉引酸性气

B、入炉燃料气过大。

C、仪表故障。

D、废气异常

提高克劳斯炉的配风量;

快速降低焚烧炉燃料气流量

联系仪表处理

逐个排查废气来源是否有异常

 

焚烧炉温度突然下降

 

A、燃料气供给不足,压力低

B、入炉燃料气、空气调节阀故障。

C、焚烧炉联锁停炉

D、入炉燃烧空气量过大

E、焚烧炉温度热电偶失灵

F、火咀堵塞

联系公用工程,提高燃料气压力

联系仪表工处理恢复

消除联锁条件后开工

降低入炉燃烧空气流量

联系仪表处理

停炉吹扫,清理火咀

  2.2.5 急冷塔急冷水PH值控制及操作要求

  控制目标:7

  控制范围:7~9

  相关参数:加氢炉燃料气FV-40104;加氢炉燃烧空气FV-40103;尾气在线分析仪AT-31301;加氢进料燃烧炉出口温度TIC-40201。

  控制方式:间接控制,急冷塔的急冷水循环设有注氨设施以控制PH值,为了防止腐蚀,当PH值低至6-7时,打开凝结水线,进行注水;当PH值降至6以下时,应间隙地注射少量氨;当注入太多时,PH值会超过7,PH值越高,溶解在急冷水中的H2S就越多。

  正常调节,见表2-9。

  表2-9冷塔急冷水PH值控制正常调整

影响因素

调节方法

A、克劳斯反应炉配风比大,尾气中SO2浓度较高

 

调整克劳斯系统操作,严格控制H2S/SO2比值在控制范围之内。

调整加氢燃烧炉的配风比,加强次氧化反应程度

急冷塔中适当补入气氨,用凝结水置换部分急冷水,控制PH值为7~9。

B、加氢反应器温度低

调整尾气加氢进料燃烧炉温度,提高反应器入口温度至正常范围。(催化剂活性问题)

  异常处理,见表2-10

  表2-10塔急冷水PH值控制异常处理

异常状态

影响因素

处理方法

PH值回零或无变化

PH值在线仪失灵

加强人工检测,确保急冷水的PH值为7~9,并联系处理PH在线仪

PH值急剧下降

1)克劳斯尾气SO2含量多。

2)加氢反应器入口温度低或催化剂活性下降,造成二氧化硫穿透。

3)还原气体含量不足。

 

联系克劳斯部分提高硫化氢与二氧化硫比值;保证反应器入口温度在正常范围;提高尾气单元还原气体含量;增大换水量;启动注氨设施对急冷塔进行注氨。

PH值快速上升

注氨量过大

减少或停止注氨;打开凝结水线,进行置换

  2.2.6 尾气氧含量

  控制目标:3%(V)

  控制范围:2.5~4%(V)

  相关参数:燃料气入炉压力PI-41301,焚烧炉后部温度TI-41502、TIC-41501,焚烧炉烟气中氧含量AI-41701,焚烧炉主风流量FIC-41401,燃料气流量FIC-41301

  控制方式:

  正常操作中可以通过尾气焚烧炉烟囱的过氧量来控制进入焚烧炉的燃烧空气流量。通过氧在线分析仪AI-41701,可以确定空气流量控制FIC-41401的设定值。需要注意的是,烟囱设置的氧在线分析仪与空气流量控制之间并非闭环控制,当烟囱内的氧气含量高于期望值时,操作人员必须手动减少空气流量控制FIC-41401的设定值。系统过氧量应保持在3%左右。

  正常调整,见表2-11

  表2-11中氧含量控制正常调整

影响因素

调整方法

A、燃烧空气流量

调节器输出增大,氧气含量上升;输出减少,氧气含量下降;

B、燃料气流量

调节器输出增大,氧气含量下降,输出减少,氧含量升高;

  异常处理,见表2-12

  表2-12尾气中氧含量控制异常处理

异常状态

影响因素

处理方法

焚烧炉氧含量满程

A、燃烧空气流量过高

B、氧含量分析仪失灵

C、燃料气流量过少

减少空气流量;

联系仪表处理

增加燃料气或减少燃烧空气流量

焚烧炉氧含量突然下降

A、燃烧空气流量降低

B、氧含量分析仪失灵

C、燃料气增大,配风不及时

调整供风量。

联系仪表处理

减少燃料气或增加燃烧空气流量

  2.2.7其他单回路调节控制

  表2-13其它单回路调节一览表

序号

控制对象

仪表位号

控制说明

1

反应器后冷器E-401液位控制

LIC-40301

液控阀开大,水位上升,投自动控制液位在指标内

2

急冷塔顶压力控制(开工)

PIC-40401

压控开大,压力降低,投自动控制压力在指标内

3

急冷塔底液位控制

LIC-40401

液控开大,则急冷水出装置流量增加,塔底液位降低;控制急冷塔液位在50%

4

急冷循环水返塔温度控制

TIC-40601

温控阀开大,则急冷水返塔温度上升,反之则温度下降;控制温度在指标内。

5

急冷循环水最小流量控制

FIC-40402

当急冷水循环量下降或停止,急冷水泵出口最小循环量返塔保护机泵安全运行

6

吸收塔/超重力脱硫塔贫液流量控制

FIC-40701

流控阀开大,贫液进吸收塔流量增加;投自动控制贫液入吸收塔流量合适

7

吸收塔半富液最小流量控制

FIC-40903

当溶剂循环下降或停止,吸收塔半富液泵出口最小循环量返塔保护机泵安全运行

8

吸收塔半富液流量控制

FIC-40901

流控阀开大,半富液出吸收塔流量增加;投自动控制富液出吸收塔流量合适


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