石化公司火炬氣脫硫工藝

劉如杰（中國(guó)石油天燃?xì)饧瘓F(tuán)公司商業(yè)儲(chǔ)備油分公司,天津 300280)謝玉強(qiáng)(中國(guó)石油大港石化公司,天津 300280）

隨著石化分公司加工量的增加，加工的原油品種不斷增多。其中大部分進(jìn)口的原油含硫量非常高，使放空燃料氣中H2S的含量上升，目前達(dá)到5000-15000mg/m3。這對(duì)于公司長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)是相悖的，必須加以改進(jìn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

石化公司現(xiàn)有燃料氣回收氣來(lái)自各個(gè)加工裝置，其中來(lái)自催化裂化裝置及加氫裝置排放的氣體，組分復(fù)雜，H2S含量高，對(duì)全廠瓦斯管線、設(shè)備及各裝置的加熱爐均能產(chǎn)生一定的腐蝕；同時(shí)回收的瓦斯進(jìn)入全廠瓦斯管網(wǎng)，用于加熱爐，含硫較高的燃料使煙氣中二氧化硫含量較高，造成環(huán)境污染，對(duì)加熱爐上部形成嚴(yán)重的露點(diǎn)腐蝕；影響生產(chǎn)操作和檢維修，不利于節(jié)能生產(chǎn)，因此，需對(duì)此部分瓦斯進(jìn)行脫硫處理。

1 工藝說(shuō)明及流程簡(jiǎn)述

1.1 工藝說(shuō)明

各裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含硫瓦斯氣進(jìn)入低壓瓦斯管網(wǎng),瓦斯經(jīng)水封封住后從水封罐前匯合過(guò)來(lái)，至汽液分離中間罐分離出的凝縮油后，氣體從跨線進(jìn)入原有改造后的老區(qū)低壓瓦斯汽系統(tǒng)(DN600)。經(jīng)過(guò)氣液分離中間罐，分離出的凝縮油、雜質(zhì)，進(jìn)入瓦斯過(guò)濾罐過(guò)濾雜質(zhì)后，氣體首先進(jìn)入火炬氣脫硫裝置，在脫硫塔T-101內(nèi)與催化雙脫裝置送來(lái)的貧胺液反應(yīng)，脫出氣體中的H2S氣體后進(jìn)入氣柜儲(chǔ)存，經(jīng)壓縮機(jī)增壓打入高壓煉廠氣管網(wǎng)。反應(yīng)后的富胺液通過(guò)胺洗泵P-101/A,B送回催化雙脫裝置，泵出口設(shè)有胺液過(guò)濾器，可將反應(yīng)后的結(jié)晶體、雜質(zhì)等固體顆粒過(guò)濾下來(lái)，防止影響催化雙脫裝置。

1.2 工藝流程簡(jiǎn)述

火炬管網(wǎng)的40℃的含硫火炬氣進(jìn)入脫硫塔T-101與來(lái)自催化的貧胺液逆向接觸脫硫，脫硫后的瓦斯進(jìn)入氣柜，為了使胺液能夠充分潤(rùn)濕填料層，保證脫硫效果，T-101底富胺液線經(jīng)泵加壓部分返回脫硫塔，部分返回催化裝置。本設(shè)施用胺來(lái)自55x104t/a干氣液化氣脫硫，胺再生能力目前尚有富余，可滿足本設(shè)施要求。

2 選擇MDEA作脫硫劑的原因

MDEA法脫硫工藝原理：

2.1 H2S、CO2在醇胺水溶液中的溶解度

H2S及CO2在醇胺溶液中依靠與醇胺的反應(yīng)而從天然氣中脫除。在一定的溶液組成、溫度和H2S、CO2分壓下，H2S、CO2與溶液之間有一定的酸氣平衡溶解度。根據(jù)其平衡溶解度的不同來(lái)設(shè)置溶液循環(huán)量的大小。由于不同的組合方式，酸性氣體在醇胺溶液中的平衡溶解度是不同的，可以通過(guò)半經(jīng)驗(yàn)的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)建模方式來(lái)解決。

2.2 MDEA與H2S、CO2的化學(xué)反應(yīng)及選擇性

在MDEA脫硫溶劑中H2S和CO2的反應(yīng)速率為以下方式：

R2R′N+H2S D R2R′NH-+HS-+Q(瞬時(shí)反應(yīng))

CO2+R2R′N→（不反應(yīng)）

CO2+H2O+R2R′N D R2R′NH++HCO3-+Q(慢反應(yīng))

（上式中,R=“-C2H4OH”,R′=“-CH3”）

由于MDEA水溶液與同時(shí)含有CO2與H2S的氣體接觸時(shí)，MDEA和H2S的反應(yīng)是受氣膜控制的瞬時(shí)化學(xué)反應(yīng)，而MDEA和CO2無(wú)直接的反應(yīng)，只能與其水溶液溶液進(jìn)行反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)與CO2在水中的溶解度有很大關(guān)系，這種反應(yīng)機(jī)理上的巨大差別造成了反應(yīng)的速率的不同，構(gòu)成了選擇性吸收的基礎(chǔ)，我們可以合理利用以上反應(yīng)的不同速率，在CO2與H2S共存的情況下達(dá)到選擇吸收H2S的目的，從而有效利用能源。如果再控制反應(yīng)的氣液比和氣液接觸方式，還可以更進(jìn)一步改善H2S的選吸效果。

同時(shí)，上述反應(yīng)是體積縮小的放熱可逆反應(yīng)，在低溫高壓下，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行，利用此特點(diǎn)，在吸收塔內(nèi)使絕大部分H2S和部分CO2從原料氣中脫除，從而實(shí)現(xiàn)凈化天然氣的目的；在高溫低壓下，有利于反應(yīng)從右向左進(jìn)行，利用此特點(diǎn)，在再生塔內(nèi)使H2S和CO2從溶液中解析出來(lái)，使溶液得以再生，以便循環(huán)使用。

3 脫硫效果及項(xiàng)目效益

火炬氣脫硫裝置于2009年5月開車，投用運(yùn)行正常后采樣分析凈化后火炬氣含硫化氫≯20 mg/m3。按照目前每小時(shí)4000Nm3的處理量，每年可凈化火炬氣3500萬(wàn)Nm3。為公司高效、綠色生產(chǎn)有力保障，也帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目投用后的主要成效：

3.1 增加火炬氣脫硫設(shè)施，減少大港石化公司污染物排放總量，有利于環(huán)境保護(hù)。

3.2 增加火炬氣脫硫設(shè)施，可降低加熱爐的露點(diǎn)腐蝕，進(jìn)一步降低煙氣溫度，提高加熱爐效率，有利于節(jié)能生產(chǎn)。

3.3 增加火炬氣脫硫設(shè)施，增加硫磺回收的原料量，目前硫磺市場(chǎng)價(jià)格不斷上漲，增產(chǎn)硫磺有利于平抑市場(chǎng)需求，增加經(jīng)濟(jì)效益。