CN101721861A - 循环氢脱硫方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及循环氢脱硫方法与装置，提供了一种循环氢脱硫方法，该方法包括：将循环氢混合物送入内置旋流分离器的高压分离器中，以脱除其中夹带的液体和固体粒子；将所得的脱除了液体和固体粒子的循环氢混合物直接送入脱硫塔中，以脱除其中夹带的硫；其中，所述高压分离器与脱硫塔采用横向平行布置或者纵向同轴重叠布置。本发明还提供了一种循环氢脱硫装置。

Description

循环氢脱硫方法与装置

技术领域

本发明属于化工环保处理领域，涉及一种紧凑型循环氢脱硫方法。具体地说，本发明采用旋流强化高压分离器的气相出口与循环氢脱硫塔的气相入口直接连接的方法，既取消了原循环氢脱硫流程中的循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，降低了脱硫过程设备投资成本和能耗，又消除了原循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备气相出口至循环氢脱硫塔入口之间管线引起的温度降，避免了这部分冷凝油所引发的脱硫剂发泡，因而适用于处理加氢、天燃气、干气、合成气等工艺过程中带液含硫混合物的非均相分离。本发明还涉及一种循环氢脱硫装置。

背景技术

近几年来，我国进口含硫原油的数量逐年增长，因此加工原油中进口含硫原油所占的比例逐年上升，加氢过程中循环氢中的硫含量随原油硫含量的增加而不断增高，提高了循环氢的分子量，增加了循环氢压缩机的能耗，降低了氢气的纯度，缩短了催化剂的使用寿命和反应的效率。随着环保要求的日益严格，对含硫组分的治理已刻不容缓。

循环氢、液态烃、柴油、含硫污水和低分气分别夹带重烃、胺、水、催化剂等分散相颗粒，这不仅增加了助剂消耗和原料流失，而且给下游关键设备的长周期运转带来了很大的危害。循环氢、液态烃和低分气夹带重烃，将使循环氢、液态烃和低分气脱硫塔溶剂发泡，引起胺液跑损。胺液跑损会对污油系统形成二次污染，直接加重了污水处理场的负担；此外，循环氢带液、带尘对压缩机长周期运转构成严重威胁。目前，各炼油厂都不同程度地存在循环氢、液态烃、柴油、含硫污水和低分气带液、带尘问题，这些问题均可以归结为非均相分离的范畴，是设计、生产操作中急需解决的问题。

循环氢脱硫过程中一直以来涉及的主要设备为高压分离器、循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备以及循环氢脱硫塔。其中高压分离器是反应产物的气液两相分离设备，同时也是反应系统的压力控制点；循环氢脱硫塔入口的脱液、脱烃设备则是用来进一步脱除高压分离器气相出口中混合物所夹带的液滴、油组分，避免其对后续设备的破损；循环氢脱硫塔脱硫则是在脱硫剂的作用下，脱除循环氢中所夹带的硫化物。整个工艺流程为：反应器出来的混合物首先经过高压分离器，脱除混合物中的大液滴、大固体粒子以及部分水分子，同时为操作量不稳、气体大量带液时起到缓冲作用，由高压分离器的气相出口出来后进入到循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，进一步脱除混合物中的液滴、固体粒子，然后进入脱硫塔脱硫。该工艺过程中设置有循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，这样不但增加了混合物的净化时间，还降低了混合物的温度，使得高压分离器气相出口出来的部分组分被冷凝，进入到后续循环氢脱硫塔内，引起循环氢脱硫过程中脱硫剂发泡，造成了能源的浪费，使得装置不能稳定、长周期运转，同时提高了设备的投资成本，增加了设备的占地面积。

关于循环氢、液态烃、柴油、含硫污水和低分气带液、带尘问题，设计上通常选用聚结器脱除。但是，聚结器的国内外供应商技术协议保证的长周期运转时间为一年，不能满足中国石化总公司引导的三年一修的要求；若运转周期承诺保证三年，必须将聚结器直径增加到反应器的直径，造价高，占地面积大。且聚结器必须配置旁路系统，这也不符合高压系统的通用设计规范。根据调查，中国石化茂名分公司循环氢的重烃聚结器，只能运行一年，不能满足三年一修的长周期运转要求。

关于脱硫塔出口的循环氢、液态烃和低分气夹带胺液问题，设计上通常选用沉降罐脱液、脱尘。但是，胺法脱硫有一个至今未能彻底解决的“溶剂发泡”难题，即快速损失胺液。胺液本身有发泡倾向，当系统C5等重烃含量大、系统杂质如HSS含量高甚至铁锈较多时(比如新建装置开工前，系统碱洗预处理不完善)都会引起发泡。在发泡剂诱导下，胺液一旦发泡，便会向增长方向发展，使用消泡剂可暂时控制发泡倾向，但一旦超过某个限度，便会发展成为无法克服的泡沫充塞，往往导致压缩机非正常运转。

总之，由于现有技术存在的上述问题，故至今为止尚未有科学、合理地处理循环氢脱硫过程中带液含硫问题，远远不能满足石油化工洁净生产工业化的期望。因此，本领域迫切需要开发成本低且效果好的含硫循环氢混合物的处理方法和装置。

发明内容

本发明提供了一种新的紧凑型循环氢脱硫的方法与装置，解决了循环氢脱烃、脱硫工艺过程中发泡、胺液跑损等问题，取消原循环氢脱硫流程中循环氢脱硫塔入口脱液脱烃设备，降低了脱硫过程设备投资成本、能耗，还消除了原循环氢脱硫塔入口脱液脱烃设备的气相出口至循环氢脱硫塔入口之间管线引起的温度降，避免这部分冷凝油所引发的脱硫剂发泡问题，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了循环氢脱硫方法，该方法包括：

将循环氢混合物送入内置旋流分离器的高压分离器中，以脱除其中夹带的液体和固体粒子；

将所得的脱除了液体和固体粒子的循环氢混合物直接送入脱硫塔中，以脱除其中夹带的硫；

其中，所述高压分离器与脱硫塔采用横向平行布置或者纵向同轴重叠布置。

在一个优选的实施方式中，所述循环氢混合物是夹带油、水和固体粒子的多相多组分混合物。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫塔采用一种或多种选自下组的脱硫剂：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液和二乙醇胺溶液。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫塔采用内置旋流分离器的脱硫塔。

另一方面，本发明提供了一种专用于上述循环氢脱硫方法的装置，该装置包括：

用于脱除循环氢混合物中夹带的液体和固体粒子的内置旋流分离器的高压分离器；

其气相入口与所述高压分离器的气相出口直接的、用于脱除所得的脱除了液体和固体粒子的循环氢混合物中夹带的硫的脱硫塔；

其中，所述高压分离器与脱硫塔采用横向平行布置或者纵向同轴重叠布置。

在一个优选的实施方式中，所述高压分离器与脱硫塔采用横向平行布置，即，所述高压分离器与脱硫塔成左右结构布置。

在另一个优选的实施方式中，所述高压分离器与脱硫塔采用纵向同轴重叠布置，即，所述脱硫塔设置在高压分离器的气相出口的上部。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫塔内置有旋流分离器。

再一方面，本发明涉及上述方法和装置在天然气、干气和合成气脱硫中的应用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的旋流强化循环氢脱硫的工艺流程图。

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，针对现有技术的加氢脱硫过程中胺法脱硫工艺的缺陷，采用旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔直接连接的方法，解决了循环氢脱烃、脱硫工艺过程中发泡、胺液跑损等问题，降低了脱硫过程设备投资成本、能耗，满足了石油化工洁净生产工业化的需要。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

首先，高压分离器选用的是旋流强化型高压分离器，该高压分离器在其气相出口前设置了旋流气液两相分离器，从而提高了混合物脱液、脱烃效率，避免了使用后续循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，降低了整个脱硫工艺过程中的设备投资成本、能耗；

其次，从旋流强化高压分离器气相出口出来的混合物直接通过管道接入到循环氢脱硫塔的气相入口，进入循环氢脱硫塔脱硫，从而缩短了混合物在管道中的行程，消除了原循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备气相出口至循环氢脱硫塔入口之间由管线引起的温度降，避免了旋流强化高压分离器气相出口出来的微量重烃气相组分因温度降低而液化(该液化组分进入循环氢脱硫塔后，会引起脱硫过程中脱硫剂发泡等问题，而旋流强化高压分离器气相出口与循环氢脱硫塔气相入口直接连接，解决了重烃组分液化问题，避免了脱液、脱烃过程中冷凝油所引起的循环氢脱硫塔脱硫过程的脱硫剂发泡、胺液跑损等问题)。

本发明的上述技术构思可通过以下方式实现：

采用内置旋流分离器的高压分离器，其气相出口与循环氢脱硫塔气相入口直接连接；旋流强化高压分离器与脱硫塔采取平行或者同轴重叠的方式进行布置；

加氢反应器内的混合物进入旋流强化高压分离器内脱除其所夹带的油、水、固体粒子等多组分多物相杂质，随后直接从旋流强化高压分离器气相出口出去，由循环氢脱硫塔气相入口进入塔器，在脱硫剂的作用下进行脱硫处理。

较佳地，所述循环氢脱硫塔内的脱硫剂可以为N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液等中的一种或几种的混合物。

适用于本发明的循环氢脱硫塔并没有特别的限制，其具体结构形式可以依据脱硫工艺整体要求而定，可以为内置旋流气液两相分离器的脱硫塔，其中，所述旋流气液两相分离器可以为旋流分离器、重力沉降罐、聚结器和管道式混合器，优选采用旋流分离器；所述微旋流分离芯管的数量可以是单个或多个的组合。

本发明的旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔直接连接脱除循环氢气体中的液相、硫化物、固体颗粒等组分的方法与装置还可用于其它含硫废气的治理与组分循环利用中。

在本发明的第一方面，提供了一种旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔直接连接的方法，该方法包括：

内置旋流分离器的高压分离器，其气相出口与循环氢脱硫塔气相入口直接连接；

旋流强化高压分离器与脱硫塔采取平行或者同轴重叠的方式进行布置。

较佳地，进入旋流强化高压分离器的混合物为夹带有油、水、固体粒子等的多相多组分混合物，经旋流强化高压分离器脱液、脱固体粒子处理。

在本发明的第二方面，提供了一种旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔直接连接的装置，该装置包括：

用于分离加氢反应器流出物中油-气-水三相混合物的旋流强化高压分离器；

其气相入口与所述旋流强化高压分离器的气相出口直接连接的，用于脱除循环氢中的硫化物的脱硫塔。

在本发明中，加氢反应器内的混合物进入旋流强化高压分离器内脱除其所夹带的油、水、固体粒子等多组分多物相杂质，随后直接从旋流强化高压分离器气相出口出去，由循环氢脱硫塔入口进入塔器，在脱硫剂的作用下进行脱硫处理。

在本发明中，内置旋流分离器的高压分离器的气相出口与循环氢脱硫塔气相入口直接相连，取消了原循环氢脱硫流程中的循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，降低了设备的投资成本、能耗。

在本发明中，旋流强化高压分离器的气相出口与循环氢脱硫塔的气相入口直接连接，缩短了混合物在管道中的行程，消除了原循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备气相出口至循环氢脱硫塔入口之间由管线引起的温度降，避免了脱液、脱烃过程中冷凝油所引起的循环氢脱硫塔脱硫过程的脱硫剂发泡、胺液跑损等问题。

在本发明中，所述旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔在同一平面内横向平行布置，即两者成左右结构布置；或者所述旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔在同一平面内纵向同轴重叠布置，即循环氢脱硫塔设置在旋流强化高压分离器的气相出口的上部。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的旋流强化循环氢脱硫的工艺流程图。如图1所示，含油、水两组分(重烃/水)的循环氢/硫化氢混合物，由内置旋流分离器的高压分离器1的进口5进入高压分离器后，其所夹带部分的大液滴、固体颗粒依靠自身重力沉降到高压分离器的积液腔内，大部分混合物在旋流分离器的作用下，进行气液两相分离，液相、固体粒子等组分沉降到旋流强化高压分离器下部，达到高压分离器液位控制口的液封高度后，由高压分离器的液相、固相出口9排出；而气相组分则直接由高压分离器的气相出口3经循环氢脱硫塔2底部的气相入口4进入循环氢脱硫塔，与脱硫塔上部入口6进入的脱硫剂(贫胺液)逆向充分接触，脱除循环氢中夹带的硫化物；循环氢不断向上运动并由脱硫塔气相出口7出塔，而脱硫剂(富胺液)达到一定的液位后，则由循环氢脱硫塔的液相出口8出塔。

在图1中，所述高压分离器与循环氢脱硫塔横向平行布置，加氢反应器出来的混合物进入到旋流强化高压分离器脱液、脱烃后，直接由旋流强化高压分离器气相出口进入循环氢脱硫塔进行脱硫处理。

本发明的主要优点在于：

(a)取消了原循环氢脱硫过程中的循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备，缩短了脱硫运行时间，降低了设备投资成本，提高了后续装置连续运转周期；

(b)消除了原循环氢脱硫塔入口脱液、脱烃设备气相出口至循环氢脱硫塔入口之间由管线引起的温度降，避免了旋流强化高压分离器气相出口出来的微量重烃气相组分因温度降低而液化；

(c)避免了脱液、脱烃过程中冷凝油所引起的循环氢脱硫塔脱硫过程的脱硫剂发泡、胺液跑损等问题；

(d)易维护，无任何废弃物产生，运行费用极低；

(e)可靠性高，使用易寿命长；整体设备连续运行不低于3年，设备寿命10年；

(f)装置结构简单，占地面积小，容易实施，投资小，操作方便，适合长周期运转。

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1：220万吨/年加氢裂化处理装置

在一个年处理能力220万吨/年加氢裂化处理装置中，设置了一套如图1所示的旋流强化高压分离器与循环氢脱硫塔直接连接装置，其具体运作过程及效果描述如下：

当加氢过程启动时，加氢反应器出来的循环氢夹带有油、水、硫化氢、固体粒子等多相多组分混合物，在循环氢再利用过程中，必须进行脱硫处理；循环氢混合物出加氢反应器后，由旋流强化高压分离器进口进入高压分离器，在旋流强化高压分离器内进行脱液、脱烃处理，其所夹带部分的大液滴、固体颗粒依靠自身重力沉降到塔器积液腔内，而大部分混合物在旋流气液两相分离器的作用下，进行气液两相分离，液相、固体粒子等组分沉降到旋流强化高压分离器下部，达到高压分离器液位控制口的液封高度后，由高压分离器液相、固相出口排出，而气相组分则直接由高压分离器气相出口进入循环氢脱硫塔，从循环氢脱硫塔底部气相入口进入，与脱硫塔上部进入的脱硫剂逆向充分接触，脱除循环氢中夹带的硫化物，循环氢不断向上运动并由脱硫塔气相出口出塔，而脱硫剂达到一定的液位后，则由循环氢脱硫塔的液相出口出塔；

对循环氢脱硫装置周围环境空气质量按GB/T14678-93空气质量监控标准取样分析，用气相色谱仪测定周围环境中的硫化氢，测定结果表明：本实施例有效地解决了加氢化工过程中循环氢脱硫处理问题，使脱硫过程不再出现脱硫剂发泡、跑损的问题，解决了设备长周期连续运转的目的。

由此可见，采用本发明的方法，比较完善地解决了循环氢带液造成的胺液发泡、跑损等问题，即净化了气体组分，使得高压分离器的占地面积减少、空间相对高度降低，并延长了后续设备的使用寿命；另一方面在高压分离器、脱硫塔内置旋流分离器对混合物进行分离，减少了设备的投资成本，降低了能耗，其中，高压分离器的高度减少56％，降低设备吨位50％，设备投资减少45％，整个运行过程中一直没有液相沉积，压缩机也未出现异常情况。同时，本发明取消了原循环氢脱硫入口脱液脱烃设备，降低了脱硫过程设备投资成本、能耗，还消除了原循环氢脱硫塔入口脱液脱烃设备的气相出口至循环氢脱硫塔入口之间管线引起的温度降，避免这部分冷凝油所引发的脱硫剂发泡。

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 (10)

1.一种循环氢脱硫方法，该方法包括：

将循环氢混合物送入内置旋流分离器的高压分离器中，以脱除其中夹带的液体和固体粒子；

将所得的脱除了液体和固体粒子的循环氢混合物直接送入脱硫塔中，以脱除其中夹带的硫；

其中，所述高压分离器与脱硫塔采用横向平行布置或者纵向同轴重叠布置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环氢混合物是夹带油、水和固体粒子的多相多组分混合物。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫塔采用一种或多种选自下组的脱硫剂：N-甲基乙二醇胺溶液、单乙醇胺溶液和二乙醇胺溶液。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述脱硫塔采用内置旋流分离器的脱硫塔。

5.一种循环氢脱硫装置，该装置包括：

用于脱除循环氢混合物中夹带的液体和固体粒子的内置旋流分离器的高压分离器(1)；

其气相入口(4)与所述高压分离器(1)的气相出口(3)直接的、用于脱除所得的脱除了液体和固体粒子的循环氢混合物中夹带的硫的脱硫塔(2)；

其中，所述高压分离器(1)与脱硫塔(2)采用横向平行布置或者纵向同轴重叠布置。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述高压分离器(1)与脱硫塔(2)采用横向平行布置，即，所述高压分离器与脱硫塔成左右结构布置。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述高压分离器(1)与脱硫塔(2)采用纵向同轴重叠布置，即，所述脱硫塔设置在高压分离器的气相出口(3)的上部。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脱硫塔(2)内置有旋流分离器。

9.权利要求1-4中任一项的方法在天然气、干气和合成气脱硫中的应用。

10.权利要求5-8中任一项的装置在天然气、干气和合成气脱硫中的应用。