中油华北石化公司瓦斯气回收工艺

摘要：介绍了炼厂瓦斯气回收系统中的脱硫、储存工艺及气柜系统的控制方案，为炼厂瓦斯回收提供了可行的参考。
　　关键词：瓦斯回收脱硫橡胶膜密封干式气柜螺杆压缩机
　　Abstract:Describesthegasdesulphurizationandstoragetechnology,andthegasholdersystemcontrolprograminrefinerygasrecoverysystem.Providesaviableframeofreferencefortherefinerygasrecovery.
　　Keywords:GascollectionDesulfurizeRubbersealedGasholderScrewCompressor
　　
　　1、项目概述
　　华北石化公司主要装置新建和扩建后，原有湿式气柜容量无法回收大量瓦斯气，造成大量低压瓦斯气体通过火炬燃烧排放，浪费能源，燃烧后的产物对环境有污染，且湿式气柜腐蚀老化严重，是严重的安全隐患。瓦斯气组成见表1。
　　表1燃料气组成%V
　　序号    组成    含量
　　1    H2    19.17
　　2    CO2    ＜0.1
　　3    CO    1.35
　　4    N2    21.20
　　5    O2    0.45
　　6    H2S    6390mg/m3
　　7    甲烷    18.97
　　8    乙烷    10.26
　　9    乙烯    10.2
　　10    丙烷    5.3
　　11    丙烯    9.1
　　12    正丁烷    0.75
　　13    异丁烷    0.4
　　14    丁烯-1    2
　　15    戊烷    0.85
　　吉林院针对华北石化的情况，根据石油化工行业标准新建一台20000m3气柜来增加瓦斯系统管网的缓冲能力。
　　2、气柜选型及燃料气脱硫
　　由于湿式气柜的活动钟罩经常处于干湿的交替环境中，易腐蚀，维修费用高，且湿式气柜需要大量工业清水做密封，耗量大，排水不环保，冬季北方需考虑防冻措施。不选用。
　　综合国内的干式气柜柜型，MAN式、Clone型、COS型、KMW型均采用稀油或油脂密封，石化企业排放的瓦斯中含有的少量灰尘和大量烃类会导致密封油品质量降低从而影响密封性能，不选用。
　　华北石化公司干式气柜选用Wiggins型，采用吉林院技术。
　　2.1、威金斯气柜的发展概述
　　橡胶模型气柜，过去也称为卷帘式柜，其早期代表柜型为威金斯型（Wiggins）。威金斯型气柜是1947年由美国人威金斯（Wiggins）创造，这种气柜在美国建造的比较多。
　　1955年日本月岛机械株式会社对威金斯型气柜作了两点改造：设置了橡胶膜的防磨损装置和活塞调平装置，于是发展到月岛--威金斯型气柜。
　　我国从上世纪八十年代引进了日本月岛气柜，吉林院做了改进开发了国内新型威金斯型煤气柜。
　　2.2、气柜的主要设计参数
　　气柜公称容量：20000m3
　　气柜有效容量：19239m3
　　气柜类型：柔性膜密封（威金斯）
　　储存压力：只升活塞时～2540P（254mmH2O）
　　T挡板，活塞同时升时～3000Pa（300mmH2O）
　　储气温度：0℃＜t＜70℃
　　存储介质：低压瓦斯气
　　气柜内径：34377mm
　　侧板高度：29000mm
　　活塞行程：22000mm
　　密封段数：2
　　立柱根数：18
　　DN300自动放散管根数：2
　　活塞调平装置：3
　　DN150底板排水管数：2
　　T挡板上、下限位导辊数：各18
　　2.3脱硫塔设计参数
　　脱硫技术采用天津大学工艺包，脱硫剂为二乙醇胺。
　　脱硫塔规格为Φ1600×23085×10，主体材质为20R，整体热处理。内部采用规整填料，填料及其紧固件材质均为316L。
　　3、工艺流程
　　3.1脱硫工艺
　　来自火炬系统的低压瓦斯，温度40℃~60℃，压力5kPa~6kPa，经DN500管线进入脱硫工艺（见图1），入装置的低压瓦斯气体先经过阻火器进入低压瓦斯脱硫塔（C-101）底部，装置外来的二乙醇胺溶液从脱硫塔的上部入塔，两种介质在脱硫塔内逆向接触，进行吸附脱硫，脱硫后的低压瓦斯气体自脱硫塔的顶部出塔，经快速切断阀进入干式气柜（T-101）。
　　脱硫塔底部抽出的二乙醇胺溶液经P-103A,B升压后送至再生系统循环使用。
　　

图1脱硫工艺流程图
　　3.1.1二乙醇胺进料参数：
　　Q=8000㎏/h
　　T=40℃
　　P=0.5MPa(G)
　　3.1.2二乙醇胺出料参数：
　　Q=8000㎏/h
　　T=50℃
　　P=1.0MPa(G)
　　3.1.3瓦斯气进料参数：
　　Q=5400Nm3/h
　　T=50℃
　　P=0.007MPa(G)
　　3.1.4瓦斯气出料参数：
　　Q=5400Nm3/h
　　T=45℃
　　P=0.006MPa(G)
　　3.2储存工艺
　　瓦斯脱硫后进入气柜内进行缓冲和储存，柜内压力为3kPa。柜内瓦斯气体经出口去压缩机（K-101/A,B）升压。
　　气柜出入口设有跨线，在正常操作时跨线上的快速切断阀关闭。
　　气柜底部的凝液自流入气柜凝缩油罐（V-101），经泵P-101升压后送至厂内瓦斯分液罐。（见图2）
　　
　　图2瓦斯气储存工艺流程
　　3.3升压工艺
　　自气柜来的瓦斯气经螺杆压缩机升压后经过两台并联的后冷器（E-101、E102），经分液罐分离凝液后并入全厂高压瓦斯管网。
　　以前压缩机内冷却采用注软水工艺，此工艺中软水和瓦斯气少量硫组分结合形成腐蚀性的酸，压缩机易腐蚀，减少使用寿命
　　本次采用机内注柴油代替软水的工艺，自装置外来的柴油注入两台压缩机（K-101/A,B）的瓦斯气入口，与低压瓦斯气体一起升压后进入压缩机出口分液罐分液，柴油自压入柴油罐（V-102），罐中柴油不能使用后自压送催化回炼。(见图3)
　　
　　图3压缩机工艺流程
　　4、气柜系统的控制
　　气柜在本系统中起缓冲、储存作用。
　　气柜出、入口管道设有自控蝶阀，当瓦斯事故排放时，压力急剧升高，蝶阀自动关闭，将气柜从系统中切出，同时压缩机全部启动。当瓦斯大量排放，压力未超过气柜和压缩机允许压力，瓦斯气体一部分进入气柜储存，一部分由压缩机压缩升压，输送至高压瓦斯管网；在柜位达到警戒上限，声光报警，柜位继续升高达到设定的临界上限，气柜入口蝶阀自动关闭，将气柜从系统中切出，同时启动全部压缩机。
　　当瓦斯排放量较小，气柜内储存的瓦斯随同新排放瓦斯由压缩机压缩，升压后输送至高压瓦斯管网，在柜位达到警戒下限，声光报警，柜位继续下降达到临界下限，气柜入口蝶阀自动关闭，将气柜从系统中切出，同时视情况人为调整压缩机的工作状况。
　　5、经济评价
　　该项目实施后，带来很好的经济效益，财务内部收益率高于行业基准指标（12%），投资回收期低于行业基准投资回收期（12年）。因此，本项目在经济上是可行。经济评价指标见表2。
　　表2经济评价指标
　　1    税后财务指标    数额RMB
　　    其中：财务内部收益率    38.74%
　　    投资回收期    3.55年（含建设期）
　　2    税前财务指标
　　    其中：财务内部收益率    54.37%
　　    投资回收期    2.84年（含建设期）
　　3    借款偿还期    2.15年（含建设期）
　　    其中：生产能力利用率    17.15%（生产期平均）
　　
　　6、结束语
　　自项目投产以来，气柜运行平稳，操作方便，调平设施冬季不受积雪严寒影响，柜底板无腐蚀，柜区可实现现场无人看管，经济效益明显。
　　柜内瓦斯气体含硫量接近20ppm，脱硫效果良好。
　　螺杆机系统运行平稳，采用注入柴油代替软水的工艺减少了污水排放，有利环保，停工检修证明螺杆机腐蚀较注水工艺明显减轻。
　　综上，炼厂内瓦斯气回收工艺可以采用先MDEA脱硫、后入新型威金斯气柜储存、再用柴油冷却的螺杆机升压去燃料气管网的工艺流程。
　　参考文献：
　　[1].杨玉臣.中国石油华北石化公司瓦斯气回收系统改造可行性研究报告.中国石油集团工程建设公司华东设计分公司吉林院.
　　[2]殷晓峰.化工设备与管道增刊一《威金斯干式气柜在炼油厂中的应用》上海：《化工设备与管道》编辑部2007