气分装置异丁烷硫含量异常分析与研究

摘 要：气分装置是石油炼化企业生产化工原料的关键装置，主要作用是将液化气中各组分的沸点不同，进一步分离出乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯等产品，为下游装置提供原料和燃料气，是炼油与化工的桥梁，起着承上启下的作用。

关键词：气分;异丁烷;硫含量;液化气

0 引言

石油属于不可再生资源，随着炼油企业的发展，炼油企业所加工的的原料油越来越劣质化（重质化、高硫化等），而客户对产品的质量要求越来越高，由于原料劣质化及多样化，各企业气分装置的产品结构也会各有不同，脱硫的工艺也存在一定的差异性，现对某企业气分装置异丁烷硫含量出现异常情况进行分析与研究。

1 液化气脱硫工艺

由于气分装置的原料来源于液化气，气分产品硫含量高低取决于液化气脱硫后的硫含量大小，该工序是保证气分产品硫含量合格的关键因素，因此我们首先要了解一下液化气中的含硫化合物及脱硫工艺。液化气中含硫的化合物主要有硫化氢、硫醇、羟基硫、硫醚和二硫化物等有害成分，脱硫工艺根据液化气中的硫含量及净化要求而分类。目前在工业上应用的液化气脱硫的方法主要有湿法和干法两类。湿法脱硫主要用于硫含量较高或处理量较大的液化气;干法脱硫主要用于硫含量较低或处理量较少的液化气。该企业采用湿法中的胺洗和碱洗工艺，对液化气进行脱硫、脱硫醇。

2 异丁烷硫含量七个不合格的可能因素

2.1 物料互窜

某企业有三套生产液化气的装置和二套气分装置。渣油轻质化装置（渣油轻质化液化气）、加氢改质装置（加裂液化气）;重整装置（重整液化气）。其中渣油轻质化液化气和加裂液化气的脱硫装置存在流程互通，重整液化气与加裂液化气汇合在一起进气分装置，某企业生产异丁烷的原料为加裂液化气。加裂液化气脱硫的跨线与渣油轻质化液化气脱硫流程已加盲板，不存在互窜的可能性，故排此线互窜。加裂液化气自（至）罐区即水洗后液化气至罐区，此线流程一直在连续使用，脱丙烷塔顶丙烷通过界区跨线至此线到罐区，脱丙烷塔进料罐部分液化气通过脱丙烷塔进料打至此线到罐区，故排除此线互窜。加氢液化气压力大于渣油轻质化液化气系统压力（压差0.22MPa以上），存在窜的可能性极小，但也进行了采样分析，组成分析数据正常，故排除此线互窜。重整液化气与加裂液化气界区双阀关闭，重整液化气总硫较稳定基本都是小于0.5mg/m3，采样分析，组成分析数据正常，故排除此线互窜。

2.2 采样污染

异丁烷采样瓶为专用钢瓶，并且采样口至采样瓶之间可进行循环，所采样品具有代表性，且多次多人采样均有硫含量异常的情况，故排除采样污染。

2.3 工艺操作参数调整

对比本次异丁烷硫含量异常前后半个月的数据，工艺操作参数基本一致，排除因工艺参数造成异丁烷硫含量异常。

2.4 胺液再生系统来的贫胺液质量差，溶剂中携带二甲二硫

加氢改质液化气脱硫后的富胺液和渣油轻质液化气脱硫后的富胺液汇合至同一溶剂再生系统。对比本次停工前后半个月，再生后胺液质量数据，贫胺液质量正常。渣油轻质化总硫异常与异丁烷关系，渣油轻质化总硫异常与上次总硫异常及异丁烷总硫对比数据，通过对在水洗后渣油轻质化液化气总硫异常（有二甲二硫）工况下，异丁烷中硫与渣油轻质化总硫异常是没有直接关联。

几种物料的理化性质和关系如下：①二甲二硫：淡黄色透明液体，熔点-85C，沸点109.7C，分解温度200℃，比重：1.065（20℃），折射率1.5250，有恶臭。不溶于水，可与乙醇、乙醚、醋酸混溶。遇明火、高温、氧化剂易燃，遇酸或高热分解有毒氧化硫气体;②MDEA：无色至浅黄色透明液体，沸点248℃，pH：8～9，比重：1.04（20℃），折射率1.4642溶于水、醇（有机化合物），微溶于醚，水溶液呈弱碱性，分子式为：C5H11N（OH）2，分子量119.16化学性质稳定，不随水蒸气挥发，能选择性吸收硫化氢，不易分解，分解产物二氧化碳、水和氮氧化物;③二甲二硫与MDEA关系：再生溶剂供应商提供的资料证明，两者不溶。目前某企业硫磺再生溶剂也在使用，称两者不溶;④从渣油轻质液化气硫含量较高的样品分析硫形态的结果看，存在的硫基本为二甲二硫，说明MDEA无法脱除二甲二硫，故判定溶剂中基本不存在二甲二硫。

2.5 碱液浓度改变

统计了本次异丁烷硫含量异常前后半月的碱液浓度数据变化、外购原碱液的浓度数据及换碱液记录，碱液浓度数据正常。

2.6 上游装置原料性质改变

上游装置原料性质从三个方面对比分析，具体情况如下：①本次开工液化气中硫含量与停工前的对比，经过对比本次开工水洗后加氢液化气平均总硫（其中H2S<1mg/m3）高于停工前，且本次开工水洗后液化气总硫极不稳定，故判断是造成异丁烷硫异常的主要因素;②本次开工碱洗前总硫和停工前碱洗前硫含量对比，经过对比本次开工碱洗前加氢液化气平均总硫（其中H2S<1mg/m3）高于停工前，且本次开工碱洗前液化气总硫极不稳定，故判断：造成本次开工水洗后液化气总硫不稳定的主（下转第190页）（上接第188页）要因素;脱硫塔后液化气总硫不稳定;③液化气碱洗前硫形态，本次开工碱洗前液化气中的硫以硫化氢、甲硫醇（正常工况下--般不含硫醇）、二氧化硫及三种未知硫形式存在。

2.7 实验室分析数据有误

对气分装置的原料加裂液化气、产品异丁烷及异丁烷储罐内的产品，用紫外荧光法、库伦法均进行了分析，虽然两种方法存在一定的差异，但不同的方法之间仍符合偏差要求，且用同一组样品委托第三方进行分析，结果与化验室一致，排除了实验室分析数据有误问题。

3 液化气中烃组分与硫化物在不同分压下的沸点

异丁烷与甲硫醇在0.5MPa分压下的沸点分别为37.96℃、55.48℃，两者的温度比较接近，再加上脱异丁烷塔顶操作温度51±0.5℃，操作压力0.6MPa，因此甲硫醇很有可能与烷塔顶产出的异丁烷产品共存。

4 加裂液化气硫形态、液化气液化气脱硫、脱硫醇设计数据

对加裂液化气、异丁烷、正丁烷硫形态进行分析，加氢液化气主要甲硫醇与二甲二硫，异丁烷中的硫为甲硫醇、正丁烷中的硫为二甲二硫。查阅某企业的设计参数，加氢液化气脱硫塔脱硫后硫化氢≤10ppm;脱硫醇设计脱前100ppm，脱后8.5ppm，脱除率为91.5%;气分装置设计进料≤20ppm。气分装置的特点是根据各组分的沸点不同进行物理切割，没有脱硫作用，只要气分进料带硫，势必会切割到相应的产品中。

5 异丁烷硫含量异常的初步结论

通过上述“物料互窜、采样原因、工艺操作参数、渣油轻质化总硫与异丁烷总硫关联、碱液溶剂质量、理化性质及设计数据、硫形态及设计参数”数据分析如下：①排除中所有脱硫后H2S正常，在硫形态中也未测出H2S，可判断脱硫系统运行正常，脱硫效果良好;②通过分析与研究，不存在共用溶剂造成甲硫醇、二甲二硫互窜的可能;③通过现场流程检查，液化气、异丁烷中的组分含量，排除因液化气流程互窜;④液化气、异丁烷都为专用瓶采样，排除采样污染;⑤碱洗碱液浓度高，无盐类析出，甲硫醇含量低，排除因碱液质量引起硫含量异常;⑥操作参数平稳，无突变波动，操作上无流程变化，负荷相对稳定，排除因工艺参数调整变化，造成硫含量异常;⑦加裂液化气中的硫形态分析为甲硫醇与二甲二硫，异丁烷中的硫为甲硫醇、正丁烷中的硫为二甲二硫，二甲二硫装置无法脱除，甲硫醇虽然本装置设有加氢液化气脱硫醇系统，但对甲硫醇脱除率并非百分之百，所以当脱硫后含有硫醇时极易造成气分进料带有微量硫，故此异丁烷中硫含量异常主要碱洗前硫不稳定造成，为了更准确的判断，后续收集更多的数据加以论证。

综上所述，随着日益严格的质量要求，我们要不断攻克质量难关，提高產品质量，以满足客户需求。为了顺应时代发展需求，我们要不断优化老工艺、研发新工艺，为企业降本增效添砖加瓦，为实现绿色石化作出应有的贡献。

作者简介：

唐建文（1983- ），男，湖南永州人，大专，应用化学专业，曾从事质量检验、质量调度、生产调度及相关生产协调工作，现就职于宁波中金石化有限公司总调度室，负责质量管理工作。