COS水解-脫硫劑在氣體分餾裝置中的應用

潘帥

摘要：中國石化揚子石油化工有限公司氣體分餾裝置上應用COS水解-脫硫劑，對液化氣進行脫硫精制。運用ASPEN PLUS軟件對氣體分餾過程進行模擬，結(jié)果表明COS水解-脫硫罐設于脫乙烷塔進料處可有效脫除COS、CS2等有機硫組分，保證丙烯產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)應用表明，當COS水解-脫硫罐入口流率為21.5t/h時，液化氣硫含量由2.54mg/m3降低至0.77mg/m3，丙烯產(chǎn)品硫含量<0.2mg/kg，硫化氫含量<0.1mg/kg。COS水解-脫硫劑運行413天未出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，實際硫容達到設計值的50.58%，仍可穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：COS;水解;脫硫;氣體分餾;丙烯

1 前言

揚子石化煉油廠催化裂化裝置加工渣油，產(chǎn)生的液化氣送至產(chǎn)品精制裝置，脫除H2S和硫醇，然后送至氣體分餾裝置進行分離，得到高純度的丙烯產(chǎn)品。

經(jīng)產(chǎn)品精制脫除H2S和硫醇后，液化氣中仍含有微量難以脫除的COS 、CS2等有機硫[1]，為保證丙烯產(chǎn)品質(zhì)量，氣體分餾裝置運用EH-4型COS水解劑和DHS-1G型脫硫劑對其進一步精制，以降低丙烯硫含量[2]。

2 工藝原理

COS水解-脫硫劑主要物性指標如表1所示：

COS水解催化劑可在常溫下使液化氣中微量的COS組分水解，生成H2S和CO2。

其水解方程式如下：

精脫硫劑中的ZnO組分可與H2S組分生成穩(wěn)定的ZnS化合物，從而將液化氣中的硫雜質(zhì)脫除。

其脫硫方程式如下：

3 工藝流程介紹

自產(chǎn)品裝置來的精制液化石油氣進入脫丙烷塔，碳二、碳三餾分從塔頂餾出，送至COS水解-脫硫部分，脫除COS、CS2等有機硫。塔底物料混合C4送出裝置。由COS水解-脫硫單元送來的精制C2、C3混合物料進入脫乙烷塔，脫除塔頂C2不凝氣，不凝氣送至催化裂化裝置回收丙烯。脫乙烷塔底混合 C3送至精丙烯塔進行分餾，塔頂丙烯餾分經(jīng)丙烯干燥器脫除水分后送出裝置，塔底丙烷餾分直接作為產(chǎn)品送出裝置。

4 工藝流程模擬

為了考察氣體分餾裝置物料中COS、CS2等微量組分的分布情況，運用ASPEN PLUS流程模擬軟件對氣體分餾過程進行簡單的模擬，流程如圖2所示。

實際生產(chǎn)中進料溫度70℃、進料壓力2Mpa、進料流率53t/h，模擬結(jié)果如表2所示。

由表2可知，S5流股中COS摩爾分數(shù)為4.0910-6，在整個系統(tǒng)中最高。但是S5流股作為脫乙烷塔頂采出氣相組分，流量較小。S2、S4流股中COS的摩爾分數(shù)為3.2610-6，在整個系統(tǒng)中除S5流股外最高，故COS水解-脫硫罐設于此處。在此處將COS進行脫除，可大大降低丙烯中有機硫的含量。

5 工業(yè)應用情況

5.1 操作參數(shù)

COS水解-脫硫罐入口流率21.5t/h，壓力2.0MPa，溫度25℃，液空速1.2h-1，床層高徑比4。

5.2 COS水解-脫硫罐出、入口硫含量

圖3為實際生產(chǎn)中氣體分餾裝置COS水解-脫硫罐出、入口硫含量變化圖。

由圖可見，COS水解-脫硫罐入口硫含量均值為2.54mg/m3，出口硫含量均值為0.77mg/m3。經(jīng)COS水解-脫硫罐精制后，液化氣中攜帶的微量有機硫雜質(zhì)得到了有效脫除。

5.3 丙烯產(chǎn)品質(zhì)量

液化氣經(jīng)過COS水解-脫硫罐精制后，丙烯產(chǎn)品質(zhì)量月均值數(shù)據(jù)如表3所示。

由表3可知，由于COS水解-脫硫劑的使用，丙烯中硫含量<0.2mg/kg;硫化氫含量<0.1mg/kg，檢測管觀察無硫化氫。表明丙烯中含有機硫得到有效脫除，達到了精制脫硫的目的。

5.4 COS水解-脫硫劑硫容

按照設計條件，COS水解-脫硫劑硫容為：

其中：Q為硫容;u為入口流率;c1為入口硫含量;c2為出口硫含量;ρ為混合C3密度;t為運行天數(shù)。

根據(jù)設計值，入口流率25693kg/h;混合C3密度530kg/m3;入口硫含量10mg/m3;產(chǎn)品硫含量為0.5mg/m3，壽命半年。

計算得出COS水解-脫硫劑設計硫容Q0為2011616mg。

實際生產(chǎn)中，本周期COS水解-脫硫罐已運行413天;入口平均流率為21590kg/h;入口平均硫含量為3.08mg/m3;出口平均硫含量為0.56mg/m3，未出現(xiàn)穿透現(xiàn)象。

計算得出COS水解-脫硫劑實際硫容Q為1017509mg，實際硫容達到設計硫容的50.58%。

6 結(jié)論

1. 通過ASPEN PLUS軟件對氣體分餾過程進行模擬，結(jié)果表明除脫乙烷塔頂氣流股外，脫乙烷塔進料流股中的COS含量在整個系統(tǒng)中最高，COS水解-脫硫罐設于此處，可有效脫除液化氣中COS、CS2等有機硫雜質(zhì)，保證丙烯產(chǎn)品質(zhì)量。

2. 在氣體分餾裝置中使用COS水解-脫硫劑，入口硫含量為2.54mg/m3，脫硫后液化氣硫含量降低至0.77mg/m3，丙烯產(chǎn)品硫含量<0.2mg/kg，硫化氫含量<0.1mg/kg，滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

3. 實際生產(chǎn)中COS水解-脫硫劑運行413天未出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，實際硫容達到設計硫容的50.58%，仍可穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 金汪和. 氣體分餾裝置丙烯總硫超標的原因分析[J]. 煉油技術(shù)與工程. 2004 （10）

[2] 胡典明，孔渝華，魏華，葉敬東，王先厚，肖安陸，祝漢生. EH-4丙烯專用COS水解催化劑的性能評價[J]. 化學與生物工程. 2004 （03）