催化液化氣脫硫醇裝置工藝優(yōu)化研究

張永鑫

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516211）

為了解催化液化氣脫硫醇裝置的運行情況，以某公司的催化液化氣脫硫醇裝置為例，該公司催化液化氣脫硫醇裝置運用的是美立凱公司的工藝和相應(yīng)的設(shè)備，美立凱公司工藝屬于液膜傳質(zhì)技術(shù)，其采用的是兩級堿洗一級水洗形式，這樣可使產(chǎn)品精制液化氣的總硫含量小于指標要求的15mg/m3（其中硫醇硫≤5mg/m3）。此裝置的堿液再生環(huán)節(jié)運用的是全相接觸堿液高效氧化再生技術(shù)，該技術(shù)可使產(chǎn)成的大部分二硫化物自結(jié)為大液滴，就能和堿液相分離，而少量的二硫化物會從分離區(qū)分離出來，利用此技術(shù)分離出來的二硫化物100%都為液態(tài)，此時再生堿液里的二硫化物含量會低于200×10-6，循環(huán)利用此堿液在液化氣脫硫醇當(dāng)中并不會給液化氣生產(chǎn)帶來影響，產(chǎn)品液化氣的硫含量符合標準，所以不用更換堿液。但為了促使堿液氧化再生尾氣符合直接排放的標準，對尾氣進行了脫液處理，經(jīng)過處理之后，再返回催化裂化裝置分餾塔頂回流罐中，避免傳統(tǒng)尾氣燃燒處理所帶來的環(huán)境污染。由此可見，優(yōu)化催化液化氣脫硫醇裝置的工藝，既能夠有效回收二硫化物，又能夠解決大氣污染，效果非常顯著。

1 催化液化氣脫硫醇裝置工藝流程

1.1 液化氣脫硫醇工藝流程

液化氣脫硫醇工藝流程包括三個環(huán)節(jié)：一級脫硫醇堿洗環(huán)節(jié)、二級脫硫醇堿洗環(huán)節(jié)和水洗脫堿。對初級脫硫醇環(huán)節(jié)來說，首先把催化液化氣脫硫塔C-301出來的凈化液化氣通入胺液脫液罐D(zhuǎn)-302中，以脫去催化液化氣中夾有的富液，現(xiàn)階段脫硫塔的上液位低控保持在10%左右，最后將凈化后的液化氣和再生堿液一起通入一級脫硫醇堿洗罐D(zhuǎn)-401當(dāng)中，在流經(jīng)纖維膜接觸器FFC-401時，液化氣與堿液充分接觸。對于二級脫硫醇堿洗環(huán)節(jié)來說，首先把液化氣和堿液在D-401沉降分離后的液化氣會從罐頂出來，最后把分離出來的液化氣和再生堿液一同通入二級堿洗罐D(zhuǎn)-402當(dāng)中，控制堿液的循環(huán)量應(yīng)為13t/h。對于水洗脫堿環(huán)節(jié)來說，將D-402頂流出的液化氣和新鮮除鹽水混合通入一級水洗罐D(zhuǎn)-403中，控制水洗罐界位在60%、除鹽水的循環(huán)量應(yīng)為30t/H，脫堿后的液化氣會從罐頂出來，進入到砂慮塔SR-401當(dāng)中，以砂脫水，除鹽水從D-403罐底出來送至含堿污水處理廠進行水處理。

1.2 堿液氧化再生和尾氣處理的工藝流程

富含硫醇鈉和硫化鈉的含硫堿液在氧化塔液位控制下從液化氣脫硫醇系統(tǒng)流入。物料進入堿液加熱器（124-E-401）。通入熱交換器管間的熱水將堿液溫度加熱至52℃。一臺設(shè)在加熱后堿液管線上的溫度控制器調(diào)節(jié)催化熱水流量，以維持所需的堿液溫度。然后，加熱后堿液流經(jīng)催化劑添加管（124-M-403），與來自溶劑洗滌器 124-D-408 的溶劑/DSO 混合，再進入氧化塔（124-C-401）底部。在此，堿液與細微分散的氣泡接觸，從而引發(fā)再生反應(yīng)?？諝庀韧ㄟ^一對空氣過濾器（124-SR-403A/B）中的任一臺，然后在自動流量控制下以118.8Nm2/h 的正常流量進入氧化塔。為了在氧化塔內(nèi)均勻地分布空氣，空氣通過位于2塔底的空氣分布器（124-S-405）進入。當(dāng)堿液和空氣向上穿過塔時，空氣中的氧氣在催化劑存在條件下與加熱后的堿液接觸。硫化鈉被氧化為硫代硫酸鈉，硫醇鈉被氧化為二硫化物油（DSO）。

堿液/空氣/溶劑/DSO 的混合物從內(nèi)部煙囪盤（124-S-406）溢流進入氧化塔頂部的尾氣釋放空間。堿液/溶劑/DSO 的混合物在 DSO 重力分離器圓頂（124-D-407）的液位控制下流出該煙囪盤，并流向 DSO 脫除段。來自氧化塔頂部的尾氣流經(jīng)一臺尾氣收集管（124-S-407），在此冷凝水和任何夾帶的堿液均被除去，從而防止液體流向下游。然后，尾氣進入尾氣吸收器（124-C-402）。在此，在填料床內(nèi)用新鮮溶劑（1.25m3/h）洗滌尾氣。尾氣中夾帶的 DSO 被降至 ppm 數(shù)量級。然后，洗滌過的尾氣離開該系統(tǒng)，并流經(jīng)一個將氧化塔頂壓力維持在 0.35MPag 恒壓的反壓控制閥。含有 DSO 的溶劑在尾氣吸收器（124-C-402）底部的液位控制器控制下，被注入溶劑洗滌器（124-D-408）。

2 催化液化氣脫硫醇裝置工藝優(yōu)化方法

為找到催化液化氣脫硫醇裝置存在的問題，在沒有改變工藝參數(shù)的情況下觀察了裝置的運行狀況，通過觀察可知催化液化氣脫硫醇裝置主要存在五個問題：①液化氣脫硫醇裝置的堿液不正常。②精制液化氣中具有較多的堿和水。③硫醇硫較多，循環(huán)堿液不能提量。④液化氣脫硫醇反應(yīng)器壓差較大。第五，尾氣帶液情況較為嚴重。為有效解決上述問題，保證裝置穩(wěn)定運行，對催化液化氣脫硫醇裝置工藝展開了優(yōu)化，以保證裝置高效、穩(wěn)定的運行。

2.1 液化氣脫硫醇裝置堿液不正常的優(yōu)化方法

經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，D-401 罐的液位從55%變成了67%，共多了8t 的堿液，而其余的容器液位都沒有變化，并且運行以后也沒有再添加堿，所以對液化氣脫硫醇裝置堿液不正常的原因展開了深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)，裝置在運行40d 時，大概產(chǎn)生了1t 的含堿廢水，其堿液成分為0.99mg/L 的硫醇鈉和31.43×10-6的RSSR，其濃度為17.65%，硫醇鈉與RSSR 總共增加了1.135t，但是裝置共增加了8t 的堿液，所以有6.8t的物質(zhì)原因不詳。于是又對溶劑再生設(shè)備展開了研究，研究發(fā)現(xiàn)溶劑再生設(shè)備共降低了6t 的胺液，并且胺液聚結(jié)器的底端有胺液聚結(jié)情況，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)堿液里共有2%的胺液，所以可斷定6.8t 是液化氣里含有的胺液。對于液化氣脫硫醇裝置堿液不正常的優(yōu)化方法主要就是減少液化氣脫硫塔C-301的液位，從20%變?yōu)?0%，并延長液化氣在脫硫塔的反應(yīng)時間。

2.2 液化氣脫硫醇反應(yīng)器壓差較大的優(yōu)化方法

在運行過程中，液化氣脫硫醇堿洗罐D(zhuǎn)-401 和D-402出現(xiàn)高壓警報，通過研究發(fā)現(xiàn)主要原因是因水雜質(zhì)過多而導(dǎo)致液膜反應(yīng)器堵塞造成的。要想解決此問題，需要加設(shè)D-403液化氣水洗罐管線，在配備堿液時，就運用D-403的內(nèi)水進行洗水，這樣不僅能夠防止反應(yīng)器發(fā)生堵塞，避免反應(yīng)器出現(xiàn)壓差，而且還能節(jié)省除鹽水，將水洗水的堿液有效回收，避免帶堿的水排出，具有良好的節(jié)能、減排效果。

2.3 硫醇硫較大和循環(huán)堿液不能提量的優(yōu)化方法

在優(yōu)化過程中，因為改變了上游裝置的原料，所以導(dǎo)致了原料的硫醇硫顯著上升，這就必須加大堿液的循環(huán)量，以提升產(chǎn)品的品質(zhì)，不過研究發(fā)現(xiàn)堿液的循環(huán)量不能提升。為探究其原因，將堿液循環(huán)量保持在13t/h，并完全開啟了堿液循環(huán)泵P-401A/B 的出口調(diào)節(jié)閥，發(fā)現(xiàn)堿液的流量處于18.1t/h，如果把單向閥的內(nèi)芯和彈簧去掉，則堿液的流量會超過20t/h，可知是單向閥影響了堿液的流量，主要原因是單向閥的類型選擇不合理，給生產(chǎn)帶來了很大的影響，而且催化液化氣脫硫醇裝置都具有該情況，于是就對裝置進行了改進，改進方法有兩個：增大泵出口管線；改變單向閥類型，可把單向閥換成阻力較小的旋啟式單向閥。經(jīng)過工藝優(yōu)化之后，堿液的循環(huán)流量完全符合標準，催化液化氣脫硫醇裝置生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量全部達標。

2.4 液化氣含有大量堿和水的優(yōu)化方法

2.5 尾氣帶液嚴重的優(yōu)化方法

裝置在運行時，尾氣脫臭系統(tǒng)的煙里帶液情況十分嚴重，并且極其常見，如果把尾氣直接從煙囪排除，不僅會危害人員健康，而且還會嚴重污染環(huán)境，所以必須解決。于是就對煙里的液體進行了取樣檢測，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)其成分主要為堿液、氧化風(fēng)及氧化塔保護氣（催化干氣）。為了解決此問題，對工藝展開了優(yōu)化，首先通過C-401液位的變化，找出了尾氣里堿液的來源，C-401的注風(fēng)量是133.9Nm3（標）/h，控制液位是50%，通過協(xié)商之后把液位變成了45%，C-401的注風(fēng)量變成了118.9Nm3（標）/h，優(yōu)化之后的尾氣含堿量顯著減少，并處于規(guī)定范圍之內(nèi)，而且不會影響再生堿液的質(zhì)量，具有良好的效果。不過此優(yōu)化過程不能立即解決尾氣帶液情況，還需要進一步對工藝進行優(yōu)化，這次優(yōu)化主要改變了液化氣脫硫醇堿洗罐和水洗罐、堿液再生塔和液化氣脫硫塔液位。因為液化氣的流量波動比較嚴重，此時D-401就會將堿液排到C-401當(dāng)中，這樣就會導(dǎo)致C-401的液位顯著變大，從而使堿液氧化再生尾氣里含有大量的堿，最終造成大量的堿液進到尾氣脫臭系統(tǒng)當(dāng)中。為快速有效解決上述的問題，采取了如下的優(yōu)化措施：首先把FV-30301和FIC-40502結(jié)合在一起，以形成新的控制回路，然后把LV-40101和LC-40504結(jié)合在一起，也形成新的控制回路，這就不需要控制D-401的界位。優(yōu)化之后的裝置運行非常穩(wěn)定，其自控率高達100%，而且尾氣沒有出現(xiàn)帶液的情況。所排出的尾氣不僅沒有帶液現(xiàn)情況，而且總硫量達標。

3 結(jié)術(shù)語

催化液化氣脫硫醇裝置在工業(yè)領(lǐng)域極其重要，不僅會影響到產(chǎn)生的質(zhì)量和效率，而且還會危及到人員的健康和周圍的環(huán)境，所以必須保證催化液化氣脫硫醇裝置穩(wěn)定運行，于是對催化液化氣脫硫醇裝置的工藝展開了優(yōu)化。優(yōu)化以后的催化液化氣脫硫醇裝置不僅運行非常穩(wěn)定，而且產(chǎn)品質(zhì)量全都符合標準，這就證明了此次優(yōu)化的結(jié)果非常良好，效果非常顯著，既保證了催化液化氣脫硫醇裝置的安全，又解決了人員健康隱患，同時還有節(jié)能的效果，給企業(yè)發(fā)展帶來了很大的幫助，給我國技術(shù)發(fā)展與經(jīng)濟增長也帶來了很大的促進作用。