纤维液膜脱硫醇技术在焦化装置上的应用

2013-07-19丁燕军

石油化工技术与经济 2013年3期

丁燕军

( 中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部，200540)

延迟焦化是高脱碳率的轻质化加工手段，具有对原料适应性强、转化率较高、工艺相对成熟、工程投资较低及在一定的原油价格机制下投资回报率较高等优点，至今仍是原油二次深加工的主要手段。由于对焦化污油和催化油浆的进一步转化利用，延迟焦化装置产品——液化气中总硫含量越来越高。当总硫含量超标时，设备的腐蚀率成倍增长，不仅影响设备的使用寿命，极易形成安全隐患，严重威胁装置安全，而且产品气味难闻，须进一步精制。而传统的液化气碱洗脱硫醇技术不仅消耗大量的碱液，而且产生大量的废碱渣。随着炼油化工环保考核标准的提高，传统的碱洗脱硫醇技术越来越受到限制。

中国石化上海石油化工股份有限公司天然气综合利用项目——15 t/h 焦化液化气脱硫醇及碱液氧化再生装置采用目前较先进的液膜脱硫醇技术(Lift-HR 工艺)及专有设备，装置投产以来，运行情况良好，脱硫效果明显，精制后液化气总硫含量平均在20 μg/g 以下，完全达到民用液化气的要求。

1 焦化液化气脱硫醇工艺流程［1-2］

焦化液化气脱硫醇装置设计处理能力为15 t/h，年开工8 400 h。该装置包括液化气脱硫醇单元和碱液氧化再生单元，工艺流程分别见图1 和图2。

图1 液化气脱硫醇单元流程

图2 碱液氧化再生单元流程

1.1 脱硫醇单元

来自胺洗脱硫后的液化气经过纤维过滤器脱除焦粉等固体杂质后，再经过胺液聚结分离器脱除液化气中夹带的胺液，在胺液聚结分离罐内液化气与胺液分离，胺液去回收装置。

预处理后液化气经增压泵增压，与来自液膜脱硫醇分离罐的碱液(质量分数为15% ～20%的氢氧化钠溶液)混合，从碱液预抽提反应器顶部进入，在分离罐中沉降分离。分离后碱液从罐底引出去碱液氧化塔;液化气从罐顶部出，经精细过滤器过滤后与两级过滤后的碱液混合后从液膜脱硫醇反应器顶部进入，完成二级脱硫醇。碱液与液化气在液膜脱硫醇分离罐中分离，分离后碱液由循环碱液泵送去碱液预抽提反应器，液化气从罐顶部出装置。

1.2 碱液氧化再生单元

来自碱液预抽提反应器分离罐的碱液从底部进入碱液氧化塔，压缩空气经过滤后从塔底进入，在塔内完成碱液氧化。若碱液温度低于30 ℃(冬季)，则利用加热器加热至40 ～50 ℃。氧化后碱液及尾气在塔顶快速分离，尾气从塔顶出，经尾气水洗塔后去尾气焚烧炉;碱液溢过隔板进入二硫化物分离区，氧化后碱液与生成的二硫化物沉降分离，经二硫化物聚结分离柱后，二硫化物被二次分离，并停留在分离塔上部。利用远程控制液位，定期排放二硫化物至储罐。

再生后碱液送至再生碱液气提塔进一步脱除二硫化物。气提尾气去尾气水洗塔，碱液由贫碱液泵送去液膜脱硫醇反应器。若碱液温度高于50 ℃(夏季或碱液氧化放热)，则用循环水冷却到45 ℃。

新鲜碱液配催化剂后利用循环碱液泵送入本单元。碱渣可排放至废碱渣罐，然后通过泵送至环保中心集中处理。

由于碱液氧化用催化剂随碱液长期运行会逐渐失活，同时分离出来的二硫化物会带走少量催化剂，需要定期通过进碱液氧化塔碱液管线上的催化剂注入旁管来补充催化剂。

2 焦化液化气脱硫醇工艺的应用

2.1 原料

液化气脱硫醇装置用于处理来自胺洗脱硫化氢后的焦化液化气，设计处理量为15 t/h。原料中杂质指标见表1，设计原料组成见表2。

表1 设计原料杂质含量及操作条件

表2 设计原料组成 %

2.2 催化剂

硫醇与碱液反应所产生的硫醇钠的氧化反应相当慢，但催化剂的存在可加快反应速度。通常催化剂在更换碱液的时候与新鲜碱液一同加入，一般情况下，每2 周向碱液系统补加一次催化剂。催化剂技术参数及分析方法见表3。

表3 催化剂技术参数及分析方法

2.3 主要工艺参数

因受上游装置焦化液化气产量的限制，目前液化气原料流量只有设计值的40%左右。主要工艺操作参数见表4。

表4 主要工艺参数

2.4 运行效果

2010 年8 月6—7 日装置投料进行工业化运行调试，8 月8—24 日的产出合格产品，期间对液化气产量、原料及产品质量进行了分析，结果见图3。

经计算，原料总硫质量分数平均2 200 μg/g，产品总硫质量分数平均为20 μg/g，达到民用液化气总硫的标准，脱硫的效果明显。

图3 工业化运行期间液化气产品总硫变化

碱液氧化再生效果及消耗情况如下:

(1)从碱液分离效果来看，开工以来精制液化气出口残留物中未检出碱液，表明液膜脱硫反应器分离效果好且稳定;

(2)从碱液消耗情况来看，碱液质量分数在13% ～14%，开工以来未排放碱渣，与传统抽提工艺相比降低明显。由于液膜脱硫的碱液循环量比传统工艺降低80%，能耗也显著降低。

由于目前液化气流量只有设计值的40%左右，满负荷运行时的运行效果有待考察。

3 纤维液膜脱硫醇装置与传统脱硫醇装置的能耗及成本比较

传统脱硫醇装置采用预碱洗+抽提塔+碱液抽提的技术，与采用纤维液膜脱硫醇技术的脱硫装置的公用工程物料消耗、能耗和运行成本比较见表6(表中数据为换算成15 t/h 液化气处理量负荷)。

表6 两种工艺装置的公用工程物料消耗、能耗及运行成本比较

纤维液膜脱硫醇工艺操作成本为3.29 元/t，比相同工艺条件下传统抽提工艺操作成本(21.61 元/t)低18.32 元/t。按照液化气处理量15 t/h 测算，每年节约精制成本约230 万元。按目前液化气处理量4 t/h 测算，每年节约精制成本约61 万元。由此可见，纤维液膜脱硫醇工艺与传统抽提工艺相比，除脱硫醇效果较好外，经济效益优势明显。