CN101564624A

CN101564624A - 气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置

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Publication number: CN101564624A
Application number: CNA2009100514108A
Authority: CN
Inventors: 马吉; 徐效梅; 汪华林; 杨强; 钱卓群; 崔馨
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2009-10-28

Abstract

本发明涉及气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置，提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化方法，该方法包括以下步骤：对燃料气混合气进行第一旋流分离，以脱除其中夹带的重烃组分；对脱除了重烃组分的混合气进行脱硫，以脱除其中夹带的H₂S组分；以及对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气。本发明还提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化装置。

Description

气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置

技术领域

本发明属于化工环保领域，涉及一种采用旋流分离器脱除混合气中重烃、硫化合物等组分的方法，具体地说，涉及从混合气中旋流脱除重烃组分、H₂S组分以及富胺组分的方法。本发明还涉及从混合气中除去液相重烃、H₂S、富胺组分的装置。

背景技术

根据国家“十一五”规划纲要要求，到2010年全国主要污染物排放总量要比“十五”期末减少10％，相应地需要消减硫排放总量10％以上。因此，在我国，环境友好产品-清洁燃料的生产迫在眉睫。

混合气夹带重烃、硫化氢、水等组分时，不仅增加了助剂消耗和原料的流失，而且易使混合气脱硫塔吸收剂胺液发泡，引发胺液跑损，增加胺液消耗，给下游关键设备的长周期运转带来危害。混合气夹带重烃，提高了混合气的分子量，增加了混合气压缩机的能耗，降低了混合气的纯度，缩短了脱硫催化剂的使用寿命和反应的效率。混合气夹带重烃组分是混合气利用系统的共性问题，因此，混合气脱硫技术中应考虑脱除其中的重烃组分。

为满足环保要求或下游加工装置的原料要求，对混合气所携带的含硫气体通常采用醇胺法脱硫(硫化氢)处理，即含硫气体在吸收塔内与醇胺溶液逆流接触，气体中硫化氢被醇胺溶液吸收而被净化。

然而，现有的胺液脱硫装置都存在着不同程度的胺液损失问题。一方面，这直接造成了昂贵的胺剂(胺剂的市场价格约为25000元/吨)损失，增加了运行成本，跑损严重时，失胺过快，无储备胺剂可用，造成气体加工过程原料干气与LPG放火炬并造成下游装置产生或停工，损失巨大；另一方面，会严重影响气体产品的质量，比如LPG带胺过多，导致铜片腐蚀指标不合格；而气体中胺液最终经管道低点排凝或加热炉炉前分液罐排入污油系统或污水系统形成二次污染，直接加重了污水处理场的负担；若进入化工装置，危害更大。此外，燃料气、循环氢等混合气带液、带尘对压缩机长周期运转构成严重威胁。因此，混合气脱硫技术中亦应考虑吸收剂胺液处理这一问题。

混合气脱硫塔顶气体夹带液滴是塔类设备长期存在的共性技术难题，国内外都没有很好的在塔内解决的方法。通常采取在塔外设置重力沉降罐和聚结器控制，投资大，高压密封点增多。上世纪80年代，浙江大学发明旋流板塔，用以强化塔内传递过程，虽然已大量应用于工程实践中，但并不适合控制塔顶气体出口夹带的液滴。

因此，本领域迫切需要开发出一种分离效率高、结构简单、容易实施、投资小、操作方便、并适合长周期运转的气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置。

发明内容

本发明提供了一种新的气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置，从而解决了现有技术中存在的问题。本发明所要解决的首要技术问题是解决混合气夹带重烃组分引起的胺液剂发泡问题，同时解决硫化物引起的污染问题，消除了胺液损失引发的资源损失。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种上述处理方法专用的装置，其结构简单，容易实施，投资小，操作方便，并适合长周期运转。本发明的气体脱硫化氢的旋流强化方法及装置强化了脱硫过程，延长了脱硫装置的连续运转周期，社会、经济效益显著。

一方面，本发明提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化方法，该方法包括以下步骤：

对燃料气混合气进行第一旋流分离，以脱除其中夹带的重烃组分；

对脱除了重烃组分的混合气进行脱硫，以脱除其中夹带的H₂S组分；以及

对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气。

在一个优选的实施方式中，所述净化气中的二氧化碳含量为0，混合气中的轻质油收率为22.87％。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫用的脱硫剂选自：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它们的混合物；所述脱硫剂的浓度为25％。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫剂与混合气逆向接触以进行脱硫，脱硫后的混合气中H₂S的浓度≤10ppm。

另一方面，本发明提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化装置，该装置包括：

对燃料气混合气进行第一旋流分离，以脱除其中夹带的重烃组分的第一旋流分离器；

与所述第一旋流分离器连接的，用于对脱除了重烃组分的混合气进行脱硫，以脱除其中夹带的H₂S组分的脱硫塔；以及

与所述脱硫塔连接的，用于对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气的第二旋流分离器。

置于所述脱硫塔之内的，用于对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气的第二旋流分离器。

在一个优选的实施方式中，所述第一旋流分离器和第二旋流分离器是由旋流芯管组成的。

在另一个优选的实施方式中，所述第一旋流分离器是采用无管板式连接的。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫用的脱硫剂选自：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它们的混合物。

在另一个优选的实施方式中，从第二旋流分离器或脱硫塔出来的吸收了H₂S的脱硫剂富液进入胺液再生装置内再生，随后循环利用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的外置气体脱硫化氢的旋流强化方法的工艺流程图。

图2是根据本发明的另一个实施方式的内置气体脱硫化氢的旋流强化方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，旋流分离器体积小、重量轻、处理速度快，是一种新颖、高效、节能、适用长周期运行而又经济的分离设备，可将其用于混合气脱硫过程中重烃、胺液等组分的脱除；对气体脱硫化氢采用旋流强化方法脱除混合气中的重烃及胺液等组分，设计一次旋流分离脱除重烃+脱硫塔脱硫+二次旋流分离脱除胺液的工艺，分离效率高，既净化了燃料气，又延长了脱硫装置的连续运转周期，既解决了混合气夹带重烃组分引起的胺液剂发泡问题，又解决了硫化物引起的污染问题，消除了胺液损失引发的资源损失。基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化方法，该方法包括：混合气进入脱硫塔之前先经第一旋流分离器脱除其夹带的重烃组分，随后进入脱硫塔内脱硫；脱硫后的气体进入第二旋流分离器内进行脱胺处理；或者，在脱硫塔顶内部布置第二旋流分离器，气体离开脱硫塔之前直接经由第二旋流分离器进行脱胺液处理。

在本发明中，在脱硫塔前设置了第一旋流分离器，以捕集混合气中携带的微相-重烃、水组分，从而从源头上、根本上解决了混合气带液的问题，改变了“先污染、后治理”的处理模式，经济性地保证了该装置的长周期安全稳定运行。

在本发明中，所述重烃组分为C₅、C₆、C₇及以上的一种或几种烃类的混合物。

在本发明中，脱硫塔后的第二旋流分离器可根据脱硫塔结构、工艺操作条件、设备占地面积等工程实际情况选择内置或外置型气体脱硫化氢工艺流程。

在本发明的第二方面，提供了一种气体脱硫化氢的旋流强化装置，该装置包括：在脱硫塔(2)前用于脱除混合气中夹带的液相组分的第一旋流分离器(3)，混合气由第一旋流分离器(3)进口进入进行分离，以脱除其中的液相组分；脱液后的混合气携带有硫化氢，进入脱硫塔(2)内利用脱硫剂进行脱硫处理，以脱除其中的硫化物，进一步净化混合气；随后进入第二旋流分离器(1)内进行脱胺处理；或者，在脱硫塔(2)顶内部设置第二旋流分离器(1)，脱硫化氢后的混合气直接经由第二旋流分离器(1)进行脱胺处理，净化的混合气由脱硫塔(2)塔顶出口直接排出。

在本发明中，在脱硫塔(2)前添加了第一旋流分离器(3)，以捕集、脱除燃料气中夹带的微相组分。该第一旋流分离器(3)可采用无管板式连接，以达到节能减耗的目的，脱除混合气中携带的液滴，降低混合气分子量。

在本发明中，可在脱硫塔(2)中内置旋第二转流分离器(1)，以利用脱硫剂如N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液中的一种或几种的混合物，在脱除混合气中硫化物的同时脱除混合气中携带的胺液。

较佳地，脱硫塔(2)内所选脱硫剂的浓度约为25％，且该脱硫剂与燃料气混合气逆向接触，脱硫后的混合气中硫化氢的浓度≤10ppm。

在本发明中，第二旋流分离器(1)可放置在脱硫塔(2)之后，在脱硫塔(2)中，利用胺液将混合气中携带的硫化物脱除，而夹带有胺液的混合气则进入第二旋流分离器(1)，利用离心力脱除胺液。

较佳地，所述第一、第二旋流分离器(3)、(1)是由若干套旋流芯管组成的。

较佳地，从脱硫塔(2)或第二旋流分离器(1)出来的富液进入胺液再生装置内再生，随后循环利用。

在本发明中，净化气中二氧化碳的含量约为0，混合气中轻质油的收率约为22.87％。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的外置气体脱硫化氢的旋流强化方法的工艺流程图。如图1所示，夹带重烃、硫化物的火炬气(燃料气混合气)首先进入第一旋流分离器(3)，脱除其中的重烃、水组分，以降低脱硫塔溶剂发泡概率，减少胺液跑损量，缩小胺液消耗，降低给下游系统危害，脱除的重烃、水组分由第一旋流分离器(3)底部送至凝缩油管网；脱重烃后的燃料气混合气随后进入脱硫塔(2)，与脱硫剂贫液逆向接触以脱除其中的硫化物；然后，脱硫后的燃料气混合气进入第一旋流分离器(1)内，进行脱胺处理，得到净化气，回收胺液后送至燃料气管网，而吸收了硫化氢的脱硫剂富液由脱硫塔(2)塔底和第一旋流分离器(1)底部送至气体脱硫装置或溶剂再生装置进行再生处理，循环再利用。

图2是根据本发明的另一个实施方式的内置气体脱硫化氢的旋流强化方法的工艺流程图。如图2所示，夹带重烃、硫化物的火炬气(燃料气混合气)首先进入第一旋流分离器(3)，脱除其中的重烃、水组分，以降低脱硫塔溶剂发泡概率，减少胺液跑损量，缩小胺液消耗，降低给下游系统危害，脱除的重烃、水组分由第一旋流分离器(3)底部送至凝缩油管网；脱重烃后的燃料气混合气随后进入脱硫塔(2)，与脱硫剂贫液逆向接触以脱除其中的硫化物；然后，脱硫后的燃料气混合气进入内置于脱硫塔(2)顶部的第一旋流分离器(1)内，进行脱胺处理，得到净化气，而吸收了硫化氢的脱硫剂富液由脱硫塔(2)塔底送至气体脱硫装置或溶剂再生装置进行再生处理，循环再利用。

本发明的主要优点在于：

本发明一方面对燃料气混合气脱硫工艺过程中燃料气夹带的重烃、硫化物、胺液等组分进行了脱除，分离效率高，净化了燃料气，延长了脱硫装置的连续运转周期；另一方面采用旋流脱烃器、旋流脱胺器对燃料气进行了净化，减少了投资成本，降低了能耗，社会、经济效益显著。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：中国石化上海高桥石化分公司炼油事业部4.5万吨/年的燃料气脱硫装置

中国石化上海高桥石化分公司炼油事业部对4.5万吨/年的燃料气脱硫装置采用了微旋流分离技术，在脱硫塔前后分别设置了旋流脱烃器和旋流脱胺器，既避免胺液发泡现象和塔盘堵塞情况，又避免了脱硫气炬气夹带胺液。主要设备包括脱硫塔1台，旋流脱烃器1台，旋流脱胺器1台。

设备自2007年11月投用后，一直连续稳定运行。中国石化上海高桥石化分公司炼油事业部于2008年9月10日10:00至11日10:00，共计24小时对该套装置进行了标定：

1、原料及产品特性

原材料性质(设计值)：火炬气H₂S含量约为10000-35000mg/m³

净化火炬气：H₂S含量≤100mg/m³

辅助材料：脱硫剂由1#气体脱硫装置或溶剂回收装置提供

2、生产方法及流程特点

工艺采用胺法脱硫工艺脱除干气中的H₂S，以满足气炬气作为燃料气对H₂S含量的要求。

该工艺采用的是外置旋流器气炬气脱硫，整个工艺流程见图1：

夹带重烃、硫化物的燃料气混合气首先进入第一旋流分离器(3)，脱除其中的重烃、水组分，以降低脱硫塔溶剂发泡概率，减少胺液跑损量，缩小胺液消耗，降低给下游系统危害；脱重烃后的燃料气混合气随后进入脱硫塔(2)，与浓度为25％的甲基二乙醇胺(MEDA)溶液逆向接触以脱除其中的硫化物；脱硫后的燃料气混合气进入第二旋流分离器(1)内，进行脱胺处理，回收胺液后送至燃料气管网，而塔底富液则送至气体脱硫装置或溶剂再生装置进行再生处理，循环再利用。

3、原料与产品分析

由上述两表可知，气炬气中硫化氢的平均含量为16750mg/m³，经胺液脱硫后净化气炬中硫化氢分析为0，硫化氢脱除率为100％。

4、结论

(a)节能、减排效果

旋流脱烃回收的轻质汽油为1.398吨/时，每年回收轻质汽油11743.2吨，按照4800元/吨计算，折合直接经济效益5636.736万元/年。

旋流脱碱器出口燃料气的胺液含量比同行业的同类装置平均低600mg/Nm³，减少外排废碱液21.6吨/年，减少外排废热(汽油热值按48KJ/g计算、硫化氢热值按24MJ/Nm³计算)5.74×10⁸MJ/年，减少在燃料使用过程中SO₂排放量1220吨/年。

(b)环保效果

脱硫装置的实际处理能力从设计5.625吨/时提高到6.113吨/时，增幅达到8.7％；硫化氢浓度从平均18000mg/Nm³降低到2mg/Nm³以下，回收硫化氢648吨/年。

(c)装置长周期运转

气炬气脱硫系统不仅胺液消耗小，而且自开工以后一直平稳、安全运行，从未发生过波动。气炬气脱硫系统不仅要保证脱除其中的H₂S，还要保证气炬气压缩机的安全稳定运行，这也是装置长周期稳定运转的关键。由于气体中夹带液滴会造成压缩机液击现象，引起喘振，进一部损坏压缩机，导致非正常停工。自投用旋流脱烃器以后，从源头上、根本上解决了燃料气带液的问题，改变了“先污染、后治理”的处理模式，经济性地保证了该装置的长周期安全稳定运行。

炼油事业部采用的气体脱硫化氢旋流强化工艺技术，既回收了燃料气夹带的轻污油，又强化了脱硫过程，还延长了脱硫装置的连续稳定运转周期，社会效益和经济效益显著。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种气体脱硫化氢的旋流强化方法，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述净化气中的二氧化碳含量为0，混合气中的轻质油收率为22.87％。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脱硫用的脱硫剂选自：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它们的混合物；所述脱硫剂的浓度为25％。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱硫剂与混合气逆向接触以进行脱硫，脱硫后的混合气中H₂S的浓度≤10ppm。

5.一种气体脱硫化氢的旋流强化装置，该装置包括：

对燃料气混合气进行第一旋流分离，以脱除其中夹带的重烃组分的第一旋流分离器(3)；

与所述第一旋流分离器(3)连接的，用于对脱除了重烃组分的混合气进行脱硫，以脱除其中夹带的H₂S组分的脱硫塔(2)；以及

与所述脱硫塔(2)连接的，用于对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气的第二旋流分离器(1)。

6.一种气体脱硫化氢的旋流强化装置，该装置包括：

置于所述脱硫塔(2)之内的，用于对脱除了H₂S组分的混合气进行第二旋流分离，以脱除其中夹带的富胺组分，得到净化气的第二旋流分离器(1)。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述第一旋流分离器(3)和第二旋流分离器(1)是由旋流芯管组成的。

8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述第一旋流分离器(3)是采用无管板式连接的。

9.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述脱硫用的脱硫剂选自：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它们的混合物。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，从第二旋流分离器(1)或脱硫塔(2)出来的吸收了H₂S的脱硫剂富液进入胺液再生装置内再生，随后循环利用。