煉廠氣脫硫工藝方案研究

丁會(huì)若（上海利柏特工程技術(shù)有限公司， 上海 201101）

煉廠氣脫硫工藝方案研究

丁會(huì)若（上海利柏特工程技術(shù)有限公司， 上海 201101）

本文介紹了某煉廠催化裂化干氣、液化石油氣脫硫裝置概況，并根據(jù)干氣及液化石油氣的性質(zhì)確定脫硫工藝方案。

干氣；液化石油氣；脫硫；甲基二乙醇胺

0 概述

近年來，我國在運(yùn)用催化裂化衍生技術(shù)方面取得了重大進(jìn)步，副產(chǎn)大量的干氣、液化石油氣。隨著我國含硫原油加工量的不斷增加和加工深度的深化以及環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，脫除催化干氣（DG）、液化石油氣（LPG）中的硫化物，以實(shí)現(xiàn)煉油廠輕烴的化工利用已顯得十分重要。

DG、LPG等煉廠氣脫硫工藝一般分兩大類［1］：干法脫硫，主要用于需較高脫硫率的場(chǎng)合，常用氧化鋅法、活性炭吸附法；濕法脫硫等，其中最為普遍使用的是醇胺法脫硫。

國內(nèi)某煉廠DG、LPG脫硫裝置是催化裂化裝置的配套工程，該裝置規(guī)模與上游100萬噸/年催化裂解裝置配套，實(shí)際處理DG6.5×104t/a，LPG26.6×104t/a，操作彈性70%～110%，年開工時(shí)數(shù)8000小時(shí)。

1 脫硫工藝方案

1.1 醇胺法脫硫的基本原理

醇胺等醇胺類有機(jī)堿低溫時(shí)具有一定的堿性［2］，其堿性隨溫度的升高而減弱。在25～40℃時(shí)，醇胺能吸收氣體中的H2S和CO2；當(dāng)溫度升高到105℃或更高時(shí)，則分解逸出H2S和CO2，胺液得到再生。醇胺法脫硫是一種典型的吸收—再生反應(yīng)過程，其典型的反應(yīng)過程如下。

上述反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。在較低溫度（25～40℃）下，反應(yīng)由左向右進(jìn)行（吸收），吸收氣體中的H2S和CO2。在較高溫度下（＞105℃）下，反應(yīng)由右向左進(jìn)行（解吸），析出原來吸收的H2S和CO2，醇胺得以循環(huán)使用。

1.2 脫硫溶劑選擇

國內(nèi)常用的脫硫溶劑有單乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二乙丙醇胺（DIPA）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）和復(fù)合型MDEA。

復(fù)合型甲基二乙醇胺（MDEA）溶劑是近年來國內(nèi)外研究、發(fā)展最快的溶劑，該溶劑是以MDEA 為基礎(chǔ)組分，加入適量添加劑改善胺溶液的脫硫選擇性、抗降解和抗腐蝕能力，此外還加入微量輔助添加劑，以增加溶劑的抗氧化和抗發(fā)泡能力。

復(fù)合型甲基二乙醇胺（MDEA）溶劑與傳統(tǒng)的其它醇胺脫硫劑（MEA、DEA、DIPA）相比主要有以下特點(diǎn)。

（1）對(duì)H2S 有較高的選擇吸收性能，溶劑再生后酸性氣中H2S 濃度可以達(dá)到70%（v）以上。

（2）溶劑損失量小，其蒸汽壓在幾種醇胺中最低，而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，溶劑降解物少。

② 大寫字母為單詞縮寫，如：C-meter電量計(jì) （C=coulomb）；Q-factor質(zhì)量因素 （Q=quality）

（3）堿性在幾種醇胺中最低，故腐蝕性最輕。

（4）裝置能耗低。與H2S、CO2的反應(yīng)熱最小，同時(shí)使用濃度可達(dá)35%～45%，溶劑循環(huán)量低，故再生需要的蒸汽量減少。

節(jié)省投資。因其對(duì)H2S 選擇性吸收率高，溶劑循環(huán)量降低且使用濃度高，故減小了設(shè)備尺寸，節(jié)省投資。 綜合以上分析，復(fù)合型甲基二乙醇胺溶劑作為脫硫劑，工藝先進(jìn)可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。因此推薦采用復(fù)合型MDEA。

1.3 工藝技術(shù)路線及特點(diǎn)

DG及LPG脫硫采用醇胺法脫硫工藝。采用復(fù)合型甲基二乙醇胺（MDEA）溶劑，其主要成分為MDEA并加有少量抗氧劑、阻泡劑、緩蝕劑等添加劑。該溶劑具有對(duì)H2S選擇性好、使用濃度高、溶劑循環(huán)量小、腐蝕輕等特點(diǎn)。本裝置選用溶劑濃度30%（wt）。

1.4 脫硫工藝流程

該脫硫裝置工藝流程圖見圖1。

從圖1可以看出，自催化裂化裝置來的含有H2S的40℃干氣，經(jīng)干氣分液罐分離凝縮油后進(jìn)入操作壓力1.3MPaG的干氣脫硫塔，與塔頂送入的30%的復(fù)合甲基二乙醇胺（MDEA）溶液在塔內(nèi)逆向接觸，干氣中的硫化氫和部分二氧化碳被溶劑吸收，塔頂凈化干氣送至制氫裝置或燃料氣管網(wǎng)。

自催化裂化裝置來的含有H2S的40℃液化石油氣，經(jīng)液化石油氣緩沖罐 緩沖后，由液化石油氣進(jìn)料泵加壓送入操作壓力為1.4MPaG的液化石油氣脫硫抽提塔，用塔頂送入的MDEA溶液進(jìn)行抽提，塔頂脫硫后的液化石油氣送至下游裝置。

干氣脫硫塔和液化石油氣脫硫抽提塔的塔底富液合并后進(jìn)入富胺液閃蒸罐，以除去胺液中攜帶的烴組分，然后送入溶劑再生部分集中再生。

由溶劑再生部分集中再生后的貧胺液送至貧胺液緩沖罐，經(jīng)貧胺液泵送至干氣脫硫塔和液化石油氣脫硫塔上部。

圖1 裝置工藝流程圖

干氣進(jìn)脫硫塔前，設(shè)置干氣分液罐，盡量減少凝液帶入溶劑系統(tǒng)，減輕干氣脫硫塔溶劑發(fā)泡。

2 影響醇胺法脫硫效果的因素

Simsci 公司提供的PRO/II7.0軟件中有大量的石油化工裝置計(jì)算模型，可以正確計(jì)算反應(yīng)、精餾、吸收、解吸、萃取等單元操作。采用PRO/II可以根據(jù)干氣、液化石油氣的進(jìn)料組成和產(chǎn)品質(zhì)量要求，準(zhǔn)確地模擬確定最佳的溶劑比和操作條件，為裝置設(shè)計(jì)核算和改造提供了理論依據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，影響煉廠氣脫硫效果的因素主要有：操作溫度、壓力、貧胺液用量、貧胺液濃度等。

2.1 操作溫度

甲基二乙醇胺脫除H2S是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，降低溫度使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，有利于吸收過程的發(fā)生［3］。也就是說吸收塔的操作溫度越低，其脫硫效果越好，而能耗也會(huì)隨之降低。所以從富液再生裝置來的循環(huán)貧胺液的溫度盡可能低，貧胺液的進(jìn)料溫度最高不宜超過45℃［4］，以取得較好的脫硫效果。本裝置循環(huán)貧胺液溫度按40℃設(shè)計(jì)。

2.2 操作壓力

醇胺法吸收是化學(xué)吸收，因而脫硫塔壓力主要取決于原料氣體的壓力和凈化后氣體輸送的壓力。所以不能通過調(diào)節(jié)操作壓力來獲取較好的脫硫效果［5］。

2.3 貧胺液流量

從理論上分析，加大貧胺液用量，脫硫效果越好，但隨著貧胺液流量的增加，富液再生裝置的處理量也加大，操作費(fèi)用增加。工藝設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)中如何選擇一個(gè)合適的貧胺液流量很重要，我們可以通過分析脫硫后氣體中的H2S的含量來判斷。按照工藝流程采用PRO/II進(jìn)行模擬，通過分析判斷，若使干氣及液化石油氣滿足產(chǎn)品要求則需要貧胺液的循環(huán)量為49023kg/h。

2.4 貧胺液濃度

MDEA濃度的增加，使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于吸收過程的進(jìn)行。但是，MDEA溶液濃度提高會(huì)使其粘度隨之提高，過高的粘度會(huì)影響脫硫塔的脫硫效果，甚至出現(xiàn)“發(fā)泡”現(xiàn)象。由于“發(fā)泡”溶劑被帶走，不僅使溶劑損耗增大，而且溶劑對(duì)凈化氣體產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)、加工使用等造成不利影響。因此采用合適的溶液濃度能減輕溶液的“發(fā)泡”現(xiàn)象。胺液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以20%～30%為宜。本裝置選用溶劑濃度30%（wt）。

3 結(jié)語

根據(jù)DG、LPG組成及性質(zhì)特點(diǎn)，確定某煉廠的工藝方案；借助軟件通過工藝流程模擬計(jì)算，分析影響脫硫效果的因素，確定該裝置工藝設(shè)計(jì)的操作條件。

［1］夏少青，王松賢.催化干氣液化氣脫硫技術(shù)改造.齊魯石油化工（工業(yè)技術(shù)），2007，35（4）：286-289

［2］程麗華.石油煉制工藝學(xué)［M］.北京；中國石化出版社，2013.

［3］陳丁鶴，楊桂榮.氣脫硫的參數(shù)控制［J］.當(dāng)代化工，2009，（38）6:603-605.

［4］錢建兵，樸香蘭，朱慎林.煉廠氣液化石油氣胺法脫硫工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化［M］.2007（37）1:17-20.

［5］崔巍.干氣脫硫工藝方案的研究［J］.化學(xué)與黏合，2008，（30）2:71-74.

Study on Refining Gas Desulfuration Technology

Ding Huiruo（Shanghai LBT Engineering & Technology Co.， Ltd， Shanghai， 201101）

Introduces the general situation of FCC DG and LPG desulfurization device. The route of desulfurization is determined according to the properties of the DG and LPG.

DG； LPG； Desulfurization；Methyl diethanolamine （MDEA）