CN104946300A - 加氢处理的补硫装置 - Google Patents

Abstract

加氢处理的补硫装置，分别由除湿单元、液化单元、分液单元和增压单元组成。将加氢处理所产的含硫污水经汽提塔汽提出的含硫化氢气体，连接到除湿单元，再将增压单元连接到加氢处理的高压系统，即可实现对加氢处理装置最小改造下的补硫。

Description

加氢处理的补硫装置

所属技术领域

本发明涉及加氢处理装置的补硫，具体说，是通过向加氢处理装置反应系统注入硫化氢，以保持反应系统循环氢中硫化氢含量在合理水平。

背景技术

加氢处理可包括：石油馏分的加氢精制、加氢裂化、加氢降凝等的加氢处理，也可包括煤焦油或煤、油共炼或煤直接液化等的固定床/悬浮床/沸腾床的加氢处理，即广义上的加氢脱硫、脱氧、脱氮、芳烃饱和、加氢裂化等一系列消耗氢气的催化加氢反应。

原料经加氢处理后，原料中的氮和硫会加氢转化为氨气和硫化氢，在后续冷却过程中会结晶成盐类堵塞冷却器。一般常在冷却器前注水以溶解该盐类。为处理加氢装置的这部分含硫污水，常设置含硫污水汽提塔以分离出氨气和硫化氢。含硫污水汽提，即在塔底重沸器加热条件下，塔顶出硫化氢气体。

专利931210267公开了一种含硫化氢气体的补硫方法，是将含硫化氢气体与烃油接触，借助烃油溶解硫化氢，再将该烃油输送到加氢处理的反应系统，实现补硫。

专利201310374340.6介绍了含硫污水汽提塔汽提出的含硫化氢气体，用隔膜式压缩机直接压缩，或借助补充氢压缩机压缩到反应系统的方法。

以中国专利《加氢处理的补硫工艺》(申请号：201410218445.7)为优先权的专利申请《加氢处理的补硫方法》，介绍了将含硫化氢气体除湿、液化和泵入反应系统的方法。

发明内容

本补硫装置是基于同一申请人的上述《加氢处理的补硫方法》所形成的装置，以期制造出整体撬装设备，直接安装到加氢处理装置的适当位置，避免对现有的加氢处理装置进行复杂的工艺设计、设备制造、采购、压力试验等繁琐程序。本补硫装置整体撬装到现场后，工厂可以直接将本补硫装置与加氢处理装置管道相连，即可投用。

本补硫装置发明点是，将加氢处理所排放的含硫污水，经汽提塔汽提出的含硫化氢气体，连接到本补硫装置的除湿单元，除湿单元连接到液化单元，液化单元连接到分液单元，分液单元连接到增压单元，增压单元连接到加氢处理的反应系统。

下面逐一介绍本补硫装置的这四个单元：

一、除湿单元。

本补硫装置脱除含硫化氢气体中水分的方法有三种：(一)冷却后聚结脱水。含硫化氢气体所含水分，经冷却后聚结，可分离出水分。比如将40℃含饱和水蒸气的硫化氢混合气体冷却到5℃，可脱除80％以上水分。分离出的水分可重新进入含硫污水汽提塔系统的适当位置。(二)干燥剂吸附。选用硅胶干燥剂，或抗酸性气分子筛干燥剂，均可很好吸附掉硫化氢中的水分。干燥罐可一开一备，备用罐可用工厂氮气，经加热后逆流通过干燥剂床层，带走其中水分，实现再生，再冷却备用即可。(三)化合物吸收。五氧化二磷、无水氯化钙等化合物有强烈的吸附水分能力。将含硫化氢的气体通入到装填有五氧化二磷的储罐下部，令其穿过整个储罐自顶部流出，含硫化氢气体中水蒸气即被固体五氧化二磷吸收。五氧化二磷吸收水分后形成液体为磷酸与偏磷酸混合物，一定温度下可自储罐底部排出。五氧化二磷根据消耗即时补充，或两个储罐切换使用等，储存足够的五氧化二磷，以保证气体中水分的完全脱除。

上述三种方法，可以选择使用，也可以组合使用，比如让含硫化氢气体，先冷却聚结析出大部分水分后再用分子筛干燥，可以延长分子筛吸附时间，降低再生频次，可降低分子筛干燥的能耗与再生氮气消耗量。

除湿单元优选冷却聚结后干燥，用抗酸性气分子筛作干燥剂。冷却后温度，可以由冷源的流量大小来控制。

二、液化单元。

经查询，纯净硫化氢的饱和蒸汽压计算式为IgP＝7.88-1080.64/T，可见，气体硫化氢的压力越高，液化温度也越高。

本补硫装置使上述除湿单元来的含硫化氢气体中硫化氢液化的方法有两种：(一)加压冷却。比如工厂最低温度的冷却介质为循环水，其温度为25℃，那么根据上式(不限于该公式，也可以利用工程软件如Aspen、PROII等计算。下同)，硫化氢分压达到2.5Mpa以上，即可冷凝为液体。因此可选用零泄漏的隔膜式压缩机，将含硫化氢气体压缩到2.5Mpa以上，再用工厂循环水冷却，气体硫化氢即变成液体，但甲烷等不凝气仍为气体。(二)直接冷冻。比如经除湿单元后硫化氢分压只有0.3Mpa，根据上式计算，需要冷冻到-34.5℃以下，硫化氢才能成液体。因此将除湿后的含硫化氢气体直接冷冻，可用液体丙烯等制冷剂作冷冻介质，将含硫化氢气体中的硫化氢冷冻成液体。显而易见，如果工厂汽提塔出来的气体经除湿单元后硫化氢分压只有0.1Mpa，则需要冷冻到-57.3℃以下，受限于丙烯制冷最低温-47.7℃，需要更换制冷介质为乙烯，或其他合适冷媒。

液化单元优选直接冷冻，有利于保持含硫化氢气体的工艺流畅性。另一方面，用于制冷一般选用的螺杆式压缩机，要比加压冷却一般选用的隔膜式压缩机运行稳定。而且，制冷部 分还可以给除湿单元的冷却部分提供冷源，以进一步优化除湿单元的最优工况。

三、分液单元。将上述液化单元产出的含硫化氢混合物，引入到储罐中，进行重力沉降，储罐底部富集液体硫化氢，原来的甲烷等杂质气体不会液化，通过储罐分离，从储罐顶部引出，可引到火炬系统，或工厂现有的后续硫回收处理单元等。分离该含硫化氢混合物，也可以选用高效的旋液分离器，实现液体硫化氢与杂质气体的彻底分离。不凝气体离开分离器前，可设聚结器，以减少排放该不凝气时对液体硫化氢的夹带损失。分液单元的储罐液位，由液化单元的制冷压缩机压缩量来控制，压缩量大，制冷量大，更多的气体硫化氢冷凝成液体，储罐的液位也就越高。

分液单元优选储罐，依靠重力沉降分离气液混合物，设备简单，应用广泛，分离效果也满足工艺要求。

四、增压单元。液体输送首选机泵。考虑到所注入到反应系统的液体硫化氢量很小(一般50万吨/年加氢处理装置，流量300L/h已足够)，并考虑到液体硫化氢要从工厂压力0.3Mpa左右加压到反应系统的8-25Mpa，根据工厂情况，宜选择高压柱塞泵，低温高压液体输送泵，或可选择零泄漏的液压隔膜式计量泵。将上述分液后收集的液体硫化氢经机泵加压，输送到加氢处理的反应系统。加氢处理需要的补硫量，可调节机泵的行程，或该机泵接受DCS控制信号，直接由加氢处理装置远程调节。

增压单元优选液压隔膜式计量泵，该泵不仅流量可以直接从泵的行程上读出，可以远程控制，而且零泄漏，故障时有泄漏报警和密闭排放设施，该防护措施应对剧毒的硫化氢泄漏非常必需。

可利用增压后液体硫化氢的低温性，不妨让其与硫化氢除湿或液化步骤适当换热，回收冷量后，再送入加氢处理反应系统，也可不回收冷量，直接输送到反应系统。考虑到该换热器属高差压换热，对换热器要求高，且回收冷量不大，本补硫装置优选工况不选用。液体硫化氢在送入反应系统过程中，可能管道过长而受热气化，气化后的硫化氢可以继续进入反应系统，实现补硫，并不妨碍本补硫装置的实施。

液体硫化氢注入反应系统的位置，可以是进入反应循环氢系统的任意位置。优选注入到第一台反应器入口，这样可以直接弥补反应所需，还有利于减轻对系统其它设备的腐蚀性。

本补硫装置的有益效果是：

1、实现《加氢处理的补硫方法》所描述的方案，并实现了最优工艺的最简化，有利于实施补硫任务。

2、本补硫装置可以设备撬装到现场，加氢处理装置只需与本补硫装置完成配管衔接即可， 对现有加氢处理装置的影响已降到最低，即对现有的加氢处理装置的改造非常小。

附图说明

图1是本补硫装置的原则图。

图2是本补硫装置的详细流程图。

参照附图，对本补硫装置进行描述。其中：C：压缩机  D：储罐  E：换热器  P：机泵。

具体实施方式

在附图1中，将含硫化氢气体连接到本补硫装置的除湿单元，除湿单元连接到液化单元，液化单元连接到分液单元，分液单元连接到增压单元，增压单元连接到加氢处理的反应系统。

在附图2中。除湿单元：将含硫化氢气体，先经换热器E1预冷，后在D1中聚结分液，除去大部分水分；气体自D1顶出来，进入装填有抗酸性气分子筛干燥剂的储罐D2，脱除剩余水蒸气，保证干燥后气体露点温度-50℃以下，以防止后续液化单元结冰冻堵。

液化单元：除湿后的含硫化氢气体进冷凝器E3。在冷凝器E3的另一侧，利用制冷剂如液体丙烯、乙烯等降压汽化，形成低温，对含硫化氢气体冷凝冷却。制冷剂汽化后，温度仍较低，可作除湿单元的预冷器E1的冷源。自E1换热后的制冷剂气体，可由螺杆式压缩机抽回重新增压，再经E2，用工厂循环水冷却，制冷剂经冷却后液化，再通过减压阀节流膨胀，降压降温，提供低温的制冷剂进E3循环使用。

分液单元：来自液化单元E3的含硫化氢物流，进分液单元的储罐D3，液体硫化氢与不凝气甲烷等进行重力沉降分离，不凝气自罐顶流出，液体硫化氢富集于D3底部。

增压单元：来自分液单元储罐D3底部的液体硫化氢，经液压隔膜式计量泵增压，直接输送到加氢处理的第一台反应器入口。

如上所述，已对本补硫装置的优选实施例进行了说明。本领域技术人员，完全可以根据纯硫化氢液化温度公式和工厂具体条件，如汽提塔顶含硫化氢气体的温度、压力、纯度等工艺参数，以及工厂冷却介质温度，确定加压冷却步骤下的所加压力大小，或确定冷冻时的深冷温度、深冷介质等，因为工厂条件变化较大时，最优工况也需要调整。因此，本补硫装置并不受限于说明书中的具体工艺参数，因为本领域技术人员很容易根据说明书所述，确定工厂最佳参数。但是，只要实质上没有脱离本补硫装置的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本补硫装置的保护范围之内。

Claims (5)

1.加氢处理的补硫装置，其特征是：含硫化氢气体连接到除湿单元，除湿单元连接到液化单元，液化单元连接到分液单元，分液单元连接到增压单元，增压单元连接到加氢处理的反应系统。

2.如权利要求1所述的补硫装置，其特征是：所述除湿单元，是通过冷却后聚结脱水，和/或干燥剂吸附，和/或化合物吸收，脱除含硫化氢气体中的水分。

3.如权利要求1所述的补硫装置，其特征是：所述液化单元，是通过加压后冷却，或直接冷冻，使气体硫化氢成为液体。

4.如权利要求1所述的补硫装置，其特征是：所述分液单元，是通过储罐，或旋液分离器，分离液体硫化氢和其他组分。

5.如权利要求1所述的补硫装置，其特征是：所述增压单元，是通过机泵，将液体硫化氢增压输送到反应系统。