CN101219815B - 一种净化处理系统 - Google Patents
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本发明涉及一种净化处理系统，包括脱除悬浮物系统和脱除热稳定盐系统；其特征在于：还包括循环液箱以及与之相连接的循环液泵；所述循环液箱通过管道和阀门与用户系统除盐水供给管线相连；所述循环液泵通过管线和阀门与所述脱除悬浮物系统中的脱除悬浮物罐和脱除热稳定盐系统中的脱除热稳定盐罐相连接。本发明中由于有了循环系统的设计使胺净化系统中减少胺液损耗和系统带水量；从而大大降低了胺净化系统胺液消耗成本，并且降低了水的携带对胺液系统正常运行的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种净化处理系统，特别涉及炼油厂及天然气厂的脱硫工艺中使用胺液的净化处理系统。
背景技术
石油和天然气中都含有不同形态的硫。炼油厂干气和液化气是石油炼制过程中的一项主要产品，硫在其中主要以硫化氢气体的状态存在。硫在天然气中也主要以硫化氢气体的状态存在。作为燃料或加工其他产品的原料，必须脱除干气、液化气和天然气中的硫化氢。此工艺称为脱硫工艺。目前，利用化学溶剂法，以MDEA为主溶剂的醇胺法脱硫工艺是各炼油厂和天然气净化厂使用最广泛的脱硫工艺。
MDEA(N-甲基二乙醇胺)作为循环利用的溶剂，在长期低温高压吸收和高温低压解吸的过程中，不可避免地要发生降解。其降解的方式十分复杂，主要有热降解、化学降解和氧化降解三种类型，其降解产物中主要是以N，N-二(2-羟乙基)甘氨酸以主的有机酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、硫氢酸和硫代硫酸等等。这些有机酸与醇胺阳离子结合成对热具有稳定性的热稳定盐(HSS，Heat Stable Salt)。
干气、液化气在进入脱硫装置时还会夹带上游工艺的催化剂粉末、焦化干粉、硫磺粉末，天然气会夹带泥浆。这些夹带杂质以及设备本身的腐蚀产物，主要是FeS，是胺液(以N-甲基二乙醇胺为溶剂的溶液)中固体悬浮物的主要成份。
目前炼油厂和天然气净化厂胺法脱硫装置普遍存在如下5类问题：
①、装置设备腐蚀：尤其是换热器和重沸器腐蚀严重，设备维修周期短、费用高、劳动强度大。
②、胺液发泡：发泡导致气体夹带胺液，造成胺液的跑损，胺液损耗过高，同时影响后续的制氢等工序的正常运行；胺液发泡还会降低闪蒸效果，导致酸性气带烃，影响后续的硫磺工艺。
③、产品脱硫效果受到不同程度的影响，净化气质量不合格；
④、胺液再生能耗增加；
⑤、过滤器、塔盘和换热器等设备堵塞，装置运行不稳定，非计划停工次数增加；频率更换滤芯，费用高，劳动强度大。
胺法脱硫装置产生上述5类问题的主要原因是由胺液中的杂质引发的，杂质主要是固体悬浮物和热稳定盐：
①、固体悬浮物：胺液中的固体悬浮物颗粒有大有小，大的呈现片状，小的呈现絮凝状，有一定的粘性。固体悬浮物沉积在塔盘和换热器导致装置停工；磨蚀设备表面，加速设备腐蚀；沉积在气液接触表面，导致胺液发泡；沉积在换热器，导致能耗增加；堵塞过滤器，需频繁更换滤芯。
②、热稳定盐：胺液中的热稳定盐和氨基酸会破坏设备的FeS保护层，加速设备的腐蚀；热稳定盐和氨基酸具有表面活性剂的作用，会使胺液发泡，增加胺耗；与胺液形成束缚胺，降低有效胺的量，降低脱硫系统的效率，增加能耗。
对于胺法脱硫装置存在的问题，国内炼油厂目前通常采用的处理办法有二种：增加过滤器；排放掉部分胺液补充新鲜胺液。但这两种方法都不能去除热稳定盐，不能从根本上解决问题。
美国Conoco公司申请的美国专利US 5190662和US 5368818，以及美国MPR公司申请的胺液净化专利(US5788864)。采用去除固体悬浮物和热稳定盐的组合工艺，可以有效地从胺液中去除固体悬浮物和热稳定盐，从根本上解决脱硫装置存在的问题。目前在全球，美国MPR公司的这套胺液净化技术被证实是最成熟、最可靠的。
2003年10月，美国MPR公司的胺液净化系统在兰州石化公司气体精制车间投运，这是该公司在国内投入运行的第一套胺液净化系统。该系统投入运行后，很好地去除了胺液中的各种杂质，有效地解决了困扰脱硫装置稳定运行的装置运行不稳定、非计划停车、胺液损耗过高、设备腐蚀等问题。
但该系统在运行过程中存在一个问题。胺液可以与水互溶，并且具有一定的粘性。净化介质再生时要先用水正向将净化系统罐内的胺液压入脱硫装置胺液系统中，之后再用水正向冲洗净化介质，将粘附在净化介质上的胺液清洗掉，此股冲洗水也进入到脱硫装置的胺液系统中，如果要将净化介质上粘附的胺液清洗干净，正向冲洗水量必须加大，但进入胺液系统的冲洗水也会增加，这样虽然可以降低胺液的损耗，但进入到胺液系统中大量水会破坏整个脱硫装置的水平衡，影响装置的正常运行。反之如果用少量的水正向冲洗，粘附在净化介质上的胺液不能清洗干净，之后再生反冲洗步骤的冲洗水会将粘附在净化介质上的胺液冲洗排放掉，这样会造成胺液的过高损耗。这是一个互为矛盾的难题。
根据本发明人的实验测算，初始胺液浓度22％左右，冲洗水用量与净化介质上胺液残留量的关系见下表：
表1：冲洗水用量与净化介质上胺液残留量的关系
| 冲洗水量(n倍净化介质体积) | 1L净化介质上的胺液残留量(g) |
| 1.5 | 59.86 |
| 2.0 | 43.52 |
| 2.5 | 23.19 |
从实验结果可以看出，冲洗水量越大，净化介质上胺液残留量越少，二者基本呈现线性关系。
由于限制往脱硫装置胺液系统中的带水量，兰州石化公司胺液净化装置采用1.5倍净化介质的冲洗水量，该装置的净化介质装填量为400L，系统胺液浓度37％左右，因此每再生一次净化介质会损耗掉约40kg的胺液，往脱硫装置胺液系统带入0.6倍净化介质体积的水。
因此，在美国MPR公司SSU胺液净化系统技术的基础上，研制一种在净化介质再生时能够在降低胺液损耗的同时减少往脱硫装置胺液系统带水量的技术，是该技术领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在降低胺液损耗的同时减少往脱硫装置胺液系统带水量的净化处理系统。
本发明的以上目的是通过如下技术方案实现的：
一种净化处理系统，包括脱除悬浮物(SSX)系统和脱除热稳定盐(HSSX)系统；其特征在于：还包括循环液箱以及与之相连接的循环液泵；所述循环液箱通过管道和阀门与用户系统除盐水供给管线相连；所述循环液泵通过管线和阀门与所述脱除悬浮物(SSX)系统中的脱除悬浮物(SSX)罐和脱除热稳定盐(HSSX)系统中的脱除热稳定盐(HSSX)罐相连接。
一种优选技术方案，其特征在于：所述循环液箱中的循环液经所述循环液泵泵入所述脱除悬浮物(SSX)罐和脱除热稳定盐(HSSX)罐，经过脱除悬浮物(SSX)罐和脱除热稳定盐(HSSX)罐的循环液返回循环液箱。
本发明中循环液箱的作用如下：
(1)在SSX系统达到反洗要求时，首先用循环液箱中的循环液将SSX系统中的剩余胺液压至系统管线，并用循环液对SSX罐循环正洗，将过滤介质上的胺清洗下来以达到减少胺液损失的目的。待SSX系统反洗完毕，再用循环液对SSX罐进行循环正洗，之后用系统胺液将SSX罐中剩余循环液压回循环液箱。
(2)在HSSX系统达到再生要求时，首先用循环液箱中的循环液将HSSX系统中的剩余胺液压至系统管线，并用循环液对SSX罐循环正洗，将除盐介质上的胺清洗下来以达到减少胺液损失的目的。待HSSX系统再生完毕，再用循环液对HSSX罐进行循环正洗，之后用系统胺液将HSSX罐中剩余循环液压回循环液箱。
(3)在进入胺液压循环液时，胺液量小于HSS罐的空腔体积，而进入循环液压胺液时，循环液量大于HSS罐体积，因此循环液箱需要不断补充除盐水。
有益效果：
本发明的具体优点是：
①、通过循环液循环正洗实现了尽可能少地往脱硫装置胺液系统中带水的目的，有利于脱硫装置的稳定运行；
②、通过循环液循环正洗可以将粘附在净化介质上的大部分胺液带到循环液箱中，并通过往脱硫装置胺液系统中带入循环液，将循环液中的胺液回收，同时通过往循环液箱补水，降低循环液中的胺液浓度，使反冲洗排放的循环液中的胺液尽可能的少，这样就实现了降低胺液损耗的目的，可以明显地提高经济效益。
③、通过循环液箱还可以减少反冲洗水的消耗。
总而言之，本发明中由于有了循环水箱的设计及循环工艺使胺净化系统中减少胺液损耗和系统带水量；从而大大降低了胺净化系统胺液消耗成本，并且降低了水的加入对胺液系统正常运行的影响。
需要说明的是，美国专利US5788864，US 5190662和US 5368818中公开的内容作为本发明专利的背景技术，引入本发明。即本发明中除了循环液箱和循环液泵之外的其它技术特征与所述美国专利US5788864，US5190662和US 5368818中公开的内容完全相同。
下面通过实施例和附图对本发明进行详细说明。应该理解的是，所述的实施例仅仅涉及本发明的优选实施方案，在不脱离本发明的精神和范围情况下，各种成分及含量的变化和改进都是可能的。
附图说明
图1为本发明的胺净化系统流程图
具体实施方式
实施例：
如图1所示，为本发明的胺净化系统流程图。其包括脱除悬浮物(SSX)系统和脱除热稳定盐(HSSX)系统；脱除悬浮物(SSX)罐1和脱除热稳定盐(HSSX)罐2、3，循环液箱4和循环液泵5；所述循环液箱4通过管道和阀门与所述循环液泵5相连接；所述循环液泵5通过管道和阀门与所述脱除悬浮物(SSX)罐1和脱除热稳定盐(HSSX)罐2、3相连接；所述循环液箱4通过管道和阀门与用户系统除盐水供给管线相连。
胺液净化原理：
未净化的胺液先进入脱除悬浮物(SSX)过滤系统以除去胺液中的悬浮物，除去悬浮物的胺液继续进入脱除热稳定盐(HSSX)脱盐系统以脱除胺液中的热稳定盐，脱除热稳定盐的净化胺液返回胺系统。
本发明的工作原理：
在脱除悬浮物(SSX)过滤系统达到反洗要求时，关闭进胺阀门，启动循环液泵5，用循环液箱4中的循环液将脱除悬浮物(SSX)系统中的剩余胺液压至系统管线，并用循环液对脱除悬浮物(SSX)罐1循环正洗，将过滤介质上的胺清洗下来以达到减少胺液损失的目的。循环结束，关闭循环液泵5，用脱盐水反向清洗脱悬浮物(SSX)罐1以除去其上的悬浮物，待脱除悬浮物(SSX)系统反洗完毕，再用循环液对脱除悬浮物(SSX)罐1进行循环正洗，之后用系统胺液将脱除悬浮物(SSX)罐1中剩余循环液压回循环液箱。
在脱除热稳定盐(HSSX)系统达到再生要求时，关闭进胺阀门，启动循环液泵5，首先用循环液箱4中的循环液将HSSX系统中的剩余胺液压至系统管线，并用循环液对HSSX罐2和3循环正洗，将除盐介质上的胺清洗下来以达到减少胺液损失的目的。循环结束，关闭循环液泵5，用碱液反向再生HSSX罐2和3中的树脂，再用脱盐水反向冲洗以除去树脂上残留的碱液，待HSSX系统再生完毕，再用循环液对HSSX罐2和3进行循环正洗，之后用系统胺液将HSSX罐2和3中剩余循环液压回循环液箱4。
大连石化公司第五联合车间四催化装置的干气、液化气脱硫装置存在胺液发泡严重、设备腐蚀严重、塔盘堵塞影响装置正常运行、胺液损耗过高等问题。该公司于2006年3月投运本发明的胺液净化系统，有效地解除了困扰脱硫装置正常运行的问题。在胺液净化系统运行过程中，通过分析循环液箱中的胺液浓度，可以计算出该套系统比未应用本发明的兰州石化公司的胺液净化系统能够明显地降低净化介质再生时的胺液损耗，同时减少了往脱硫装置胺液系统带水量。因此本发明对于美国MPR公司的胺液净化系统具有明显的提升效益的意义。
1、大连石化公司胺液净化系统情况
表1：本发明的胺净化系统用于大连石化公司的参数
| 系统参数 | 设定值 |
| 系统胺液浓度 | 38％ |
| 净化介质装填量 | 800L |
| HSSX单元每再生一次排放的循环液量 | 0.5m3 |
| HSSX单元每再生一次往脱硫装置胺液系统带入的循环液量 | 0.4m3 |
2、分析仪器
分析仪器：METTLER-TOLEDO SC-170电位滴定仪。
3、分析方法：电位滴定法
通过分析循环液中的胺液浓度，计算出每次HSSX单元再生时的胺液损耗。
4、分析结果
表2：本发明的胺净化系统用于大连石化公司的分析数据
| 分析计算项目 | 分析计算值 |
| 正常运行1个月后循环液中胺液的平衡浓度 | 5.32％ |
| HSSX单元每再生一次损耗的胺液量 | 26.60kg |
| HSSX单元每再生一次回收的胺液量 | 21.28kg |
| 同兰州石化公司胺净化系统相比HSSX单元再生胺液损耗的降低率 | 66.75％ |
| 同兰州石化公司胺净化系统相比HSSX单元再生带入脱硫装置胺液系统水量的减少率 | 13.04％ |
Claims (2)
1. 一种净化处理系统，包括脱除悬浮物系统和脱除热稳定盐系统；其特征在于：还包括循环液箱以及与之相连接的循环液泵；所述循环液箱通过管道和阀门与用户系统除盐水供给管线相连；所述循环液泵通过管线和阀门与所述脱除悬浮物系统中的脱除悬浮物罐和脱除热稳定盐系统中的脱除热稳定盐罐相连接。
2. 根据权利要求1所述的净化处理系统，其特征在于：所述循环液箱中的循环液经所述循环液泵泵入所述脱除悬浮物罐和脱除热稳定盐罐，经过脱除悬浮物罐和脱除热稳定盐罐的循环液返回循环液箱。
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