液化氣脫硫塔改造

陳國(guó)鵬，陳曉寒

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 淄博 255434)

液化氣脫硫塔改造

陳國(guó)鵬，陳曉寒

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 淄博 255434)

針對(duì)某石化公司催化裂化裝置液化氣量增加，脫硫不合格的問(wèn)題，改造了液化氣脫硫塔。調(diào)整了開孔直徑和開孔率。改造后裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，液化氣脫處理量增加，脫硫效果良好。

液化氣；脫硫；篩板塔

某石化公司催化裂化裝置采用MDEA法脫除液化氣中的硫化氫。多年運(yùn)行正常，脫硫后硫化氫能夠達(dá)標(biāo)。近期由于上游裝置改造，液化氣量增大，造成脫硫后液化氣中硫化氫含量超標(biāo)，且液化氣帶液現(xiàn)象較為嚴(yán)重，胺液損失大。為滿足液化氣處理量擴(kuò)大的需要，保證液化氣產(chǎn)品質(zhì)量，減少胺液消耗，需要改造液化氣脫硫塔。

1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

原有液化氣脫硫塔為篩板塔，塔體直徑φ2200 mm。篩孔為φ13 mm孔，升氣孔總面積與塔截面積之比為0.35%，降液管總面積與塔截面積之比為4.53%。

原有液化氣脫硫塔結(jié)構(gòu)為液化氣經(jīng)篩孔上升，胺液通過(guò)降液管下降。液化氣為分散相。胺液為連續(xù)相。

本次改造盡量利用原有塔體，改造塔內(nèi)構(gòu)件，在滿足工藝要求的前提下，減少投資。連續(xù)相、分散相設(shè)置不做改變。

液化氣及胺液性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 液化氣及胺液性質(zhì)

2 塔的水力學(xué)計(jì)算

2.1 篩孔的選擇

篩板塔的篩孔大小會(huì)直接影響連續(xù)相和分散相在兩層塔板間的分布，改變兩相的接觸面積。選擇較小的篩孔直徑，減小了分散相的液滴直徑，有助于提高兩相接觸面積，對(duì)傳質(zhì)過(guò)程是有利的。但篩孔直徑過(guò)小，就要求有較大的塔徑和較大的塔板間距，以滿足兩相分離的要求，加大了裝置投資。

按近年萃取塔的使用經(jīng)驗(yàn)，篩板孔徑一般選擇為3～8 mm。對(duì)于液化氣-胺液這樣界面張力較大的物系，宜取較小的孔徑。原塔直徑和板間距較大，能夠滿足小孔徑對(duì)其的要求。但孔徑過(guò)小可能被物料中的固體雜質(zhì)堵塞。綜合考慮，初步選擇孔徑為4 mm。

2.2 篩板開孔數(shù)及開孔區(qū)面積

液化氣的過(guò)孔流速v0可按式(1)計(jì)算。

(1)

公式中d0為篩孔直徑，cm；dp為當(dāng)量直徑，cm；σ為兩相界面張力，dyne/cm；ρD為分散相密度，g/cm3。

其中dp/d0可由式(2)計(jì)算。

(2)

根據(jù)液化氣的處理量、孔徑及孔速，篩板所需開孔數(shù)可由式(3)計(jì)算。

(3)

公式中QD為分散相體積流率，cm3/s。

篩孔按正三角形排列，可按式(4)計(jì)算篩板開孔區(qū)面積F1。

F1=0.866nt2

(4)

公式中t為篩孔間距，取值2 cm。

2.3 降液區(qū)面積

降液管的面積由連續(xù)相在降液管中的流速所決定。連續(xù)相在降液管中的流速可以通過(guò)所容許帶走的最大液滴直徑而求得。通常，先假定連續(xù)相所帶走的最大液滴直徑為dpm(一般取dpm=0.08 cm)，直徑為dpm的分散相液滴在連續(xù)相中的沉降速度，可用Stokes公式(式5)計(jì)算：

(5)

公式中μc為連續(xù)相黏度，g/cm·s。

為使大于dpm的液滴不被連續(xù)相帶走，連續(xù)相在降液管中的流速vdc不得大于分散相液滴(直徑dpm)在降液管中的沉降速度，取vdc≤v。則降液管的面積F2由式(6)計(jì)算：

(6)

2.4 塔內(nèi)徑

在接近降液管處，為使上升的分散相液滴不進(jìn)入降液管，在開孔區(qū)與降液管之間應(yīng)留有一定空隙La，一般可取3 cm。為了支撐和固定篩板，篩板周邊要有一定的余度Ls，一般取3～5 cm。塔的內(nèi)徑可按式(7)計(jì)算初值。

(7)

2.5 計(jì)算結(jié)果

表2 水力學(xué)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上公式，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。從表中數(shù)據(jù)可以看出，0.08cm液滴沉降速度為11.85 cm/s，連續(xù)相降液管流速為1.27 cm/s，滿足塔板正常操作的要求。

2.6 塔板結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，原塔徑尚能滿足要求。最終確定的塔結(jié)構(gòu)參數(shù)為：塔直徑為φ2200 mm，15層篩孔塔盤，塔板間距600 mm，降液管面積占空塔截面積的4.53%，塔盤開孔直徑為φ4 mm，開孔率1.5%。

3 改造效果

脫硫塔改造完成后，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。液化氣處理量由12000 kg/h，提高至18000 kg/h。脫后液化氣中硫化氫含量低于5μg/g，低于設(shè)計(jì)指標(biāo)10 μg/g。同時(shí)液化氣帶胺減少，脫硫塔下游液化氣緩沖罐分液包排胺液量也大幅下降，改造前每班均需要排放胺液，到改造后基本不需要排放。

4 結(jié)論

針對(duì)液化氣處理量增加的問(wèn)題，對(duì)液化氣脫硫塔進(jìn)行改造。在滿足工藝要求的前提下，盡量保持原有塔的結(jié)構(gòu)，減少改造工程量。主要調(diào)整篩板開孔直徑和開孔率。改造后裝置運(yùn)行平穩(wěn)，液化氣處理能力增加，液化氣殘余硫化氫含量低于設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。

[1] 劉思明.液態(tài)烴脫硫篩板抽提塔的工藝設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)計(jì)，1990,10(3):59-64.

[2] 馮伯華,陳自新,李步年,等.化學(xué)工程手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1989:159-166.

(本文文獻(xiàn)格式：陳國(guó)鵬，陳曉寒.液化氣脫硫塔改造[J].山東化工,2017,46(13):103-104.)

Modification of LPG Desulfuration Tower

ChenGuopeng,ChenXiaohan

(Shandong Sunway Petrochemical Engineering Share Co., Ltd. ,Zibo 255434,China)

The yield of LPG increased from a FCC plan, thus the sulfur content in LPG after desulfuration is not stable. A modification project of desulfuration tower was carried out. The diameter of sieve hole and open area was adjusted. The operation data after modification showed that the throughput of LPG increased, and the quality of LPG was stable.

liquefied petroleum gas;desulfuration;sieve tray tower

2017-04-28

陳國(guó)鵬(1976—)，男，高工，長(zhǎng)期從事石油化工裝置設(shè)計(jì)工作。

TQ053.5

B

1008-021X(2017)13-0103-02