CN105505464A - 一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置及胺洗脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，包括纤维液膜传质接触器组件一，所述纤维液膜传质接触器组件一包括纤维液膜接触器、沉降分离罐和分流包，竖直向的所述纤维液膜接触器通过法兰安装在水平向设置的所述沉降分离罐的一端的上方；其优点在于：针对炼油厂产出液化气，当液化气中硫化氢含量低于5000？mg/m3时，采用一级纤维液膜接触器胺洗及聚结器脱胺工艺，可保证脱后液化气中硫化氢含量小于1？mg/m3，且无游离胺液夹带。

Description

一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置及胺洗脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种从炼油装置产生的轻烃产品中脱除硫化氢的装置，特别是对干气或液化气进行硫的方法，具体是一种纤维液膜接触器胺洗硫的装置及胺洗脱硫方法。
背景技术
硫化氢为剧毒、强腐蚀性物质，所以炼油企业生产过程中产生的干气、液化气等轻烃产品作为产品使用前必须彻底脱硫。
目前炼厂对干气、液化气等轻烃产品采用较多的是吸收塔胺洗脱除硫化氢；胺洗吸收塔一般为筛板塔或填料塔，吸收溶液采用最多的是N-甲基二乙醇胺（MDEA），吸收温度一般为30-45℃，国内大部分炼厂使用的胺液浓度为25-30%，发达国家使用的胺液浓度多为30-45%，最高可达到50%；胺液浓度越高，对硫化氢的吸收能力越好；但由于吸收塔传质方式影响，胺液浓度越高，胺液使用周期越长，越容易引起轻烃发泡并夹带胺液；轻烃夹带胺液后，硫化氢指标很容易不合格，同时引起胺液跑损增加，需定期补充与跑损等量的新鲜胺液，增加了轻烃硫成本；吸收硫化氢后的胺液称之为富胺液，国内采用30%浓度胺液时，富胺液中硫化氢含量一般在10-20g/L范围，而30%浓度胺液理论硫容最高可达到50g/L，胺液的实际硫容远低于理论硫容的原因，一方面与吸收塔传质效率较低有关，另一方面与胺液质量也与其有效MDEA含量、热稳态盐及其它有害杂质含量的多少有关；吸收硫化氢后的富胺液经再沸器加热至120-125℃，硫化氢与胺液解析分离，硫化氢去回收装置，胺液经冷却后回到吸收单元循环使用；因此，富胺液中硫化氢含量能达到越高，硫需要的胺液循环流量就越小，胺液再生的能耗就越省。
中国专利200710164582.7公开了一种具有高硫化氢脱除率的胺液脱硫方法和专用装置；该专利只对胺液再生塔单元进行了改进，以降低再沸器的蒸汽消耗，而未从胺液吸收硫化氢传质设备方面着手，胺液循环流量未改变。
中国专利2012102616574公开了一种脱除液化石油气中硫化氢的装置及方法；该专利采用一台液膜吸收塔替代常规填料塔，液膜吸收塔后串联一台胺液沉降罐和一台聚结器；该专利只说明了在液化石油气硫的试验效果，未提及在干气等其它轻烃方面的硫效果；而且液化石油气中硫化氢含量只有12000mg/m3，脱后硫化氢含量小于10mg/m3，而随着原油的高硫化，工业装置液化石油气中硫化氢含量超过50000mg/m3的工况越来越多，脱后硫化氢含量也应是越低越好；液膜吸收塔后同时串联沉降罐和聚结器，说明液膜吸收塔仍有较严重的胺液夹带，液膜吸收塔结构仍有较大的改进空间。
随着原油的劣质化、高硫化，炼油厂生产的干气、液化气等轻烃产品中硫化氢含量从十年前的10000mg/m3以下上升到50000mg/m3左右，随着当前环保加强对产品质量要求的提高，胺洗后干气中硫化氢含量要求从以前的100mg/m3降到10mg/m3以下，胺洗后液化气中硫化氢含量要求从以前的50mg/m3降到1mg/m3以下，所以需要效果的更好的胺洗脱硫装置和方法。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供可以用来降低轻烃中的硫化氢含量的一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置；以及对干气和液化气的胺洗脱硫的方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，包括纤维液膜传质接触器组件一，纤维液膜传质接触器组件一包括纤维液膜接触器和沉降分离罐，竖直向的纤维液膜接触器通过法兰安装在水平向设置的沉降分离罐的一端的上方；纤维液膜接触器的封头顶部设置有轻烃入口，封头侧边设置有用于注入胺液的胺液入口，内部自上向下依次安装有液体分配器和用于增加反应接触面积的不锈钢纤维丝；轻烃入口依次外接有轻烃连接管、轻烃过滤器和轻烃进料管；沉降分离罐的内部设置有用于聚结或分离胺液的聚结板，聚结板把沉降分离罐分割成待聚结区和已聚结区，已聚结区的内部上侧方设置有L型挡板，L型挡板的上方设置有轻烃出口，已处理区的下方设置有竖直向的分液包，分液包的下端头设置有胺液出口，胺液出口与胺液出料管对接。
轻烃出口与轻烃出料管对接；胺液入口依次外接有胺液连接管、胺液过滤器和胺液进料管。
还包括纤维液膜传质接触器组件二，纤维液膜传质接触器组件二与纤维液膜传质接触器组件一的结构一致；轻烃进料管与纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口对接、纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口通过管道与纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口相连；胺液进料管与纤维液膜传质接触器组件二的胺液入口对接，从纤维液膜传质接触器组件二的胺液出口流出的胺液通过胺液循环泵再次流入纤维液膜传质接触器组件一的胺液入口；然后从纤维液膜传质接触器组件一的胺液出口进入胺液出料管。
纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口处外接一个内置有内芯的聚结器，从轻烃出口流出的轻烃流入聚结器内，聚结器的上方设置有轻烃出料管，聚结器的下方设置有胺液出料管。
聚结器接在纤维液膜传质接触器组件二的轻烃出口外，聚结器的上方设置有轻烃出料管，聚结器的下方设置有胺液出料管。
干气胺洗脱硫的方法，当干气中硫化氢含量低于10000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：干气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其纤维液膜接触器内部；并流速控制在0.1-1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内，停留1-10分钟；步骤三：从沉降分离罐上方的轻烃出口流出。
干气胺洗脱硫的方法，当干气中硫化氢含量10000-60000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：干气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在的纤维液膜接触器内部；并流速控制在0.1-1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在沉降分离罐内，停留1-10分钟；步骤三：从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的干气再次流入纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口，并在纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内反应，干气的流速控制在0.1-1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内，停留1-10分钟；再从轻烃出口流出。
液化气胺洗脱硫的方法，当液化气中硫化氢含量低于5000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其纤维液膜接触器内部；流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内，停留5-35分钟；步骤三：从沉降分离罐的轻烃出口注入聚结器，反应后注入到轻烃出料管。
液化气胺洗脱硫的方法，当液化气中硫化氢含量在5000-60000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在的纤维液膜接触器内部；流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在沉降分离罐内停留5-35分钟；步骤三：从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的液化气再次流入纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口，并在纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内反应，液化气的流速控制在0.01-0.1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内停留5-35分钟；再从轻烃出口流出；步骤五：再流入聚结器，反应后入到轻烃出料管。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：针对炼油厂产出液化气，当液化气中硫化氢含量低于5000mg/m3时，采用一级纤维液膜接触器胺洗及聚结器脱胺工艺，可保证脱后液化气中硫化氢含量小于1mg/m3，且无游离胺液夹带；如果采用两级纤维液膜接触器胺洗及聚结器脱胺工艺，当液化气中硫化氢含量在5000-30000mg/m3时，可保证脱后液化气中硫化氢含量小于1mg/m3，且无游离胺液夹带；当液化气中硫化氢含量在30000-60000mg/m3时，可保证脱后液化气中硫化氢含量小于10mg/m3，且无游离胺液夹带。
附图说明
图1为本发明实施例的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置工艺流程图一。
图2为本发明实施例的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置工艺流程图二。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1~2所示，图中标注如下：纤维液膜传质接触器组件一A、纤维液膜传质接触器组件二B、轻烃过滤器1、纤维液膜接触器2、轻烃入口2a、胺液入口2b、沉降分离罐3、轻烃出口3a、液体分配器4、不锈钢纤维丝5、聚结板6、L型挡板7、分液包8、胺液出口8a、聚结器16、内芯17、胺液过滤器18、胺液循环泵19、轻烃进料管20、轻烃连接管21、轻烃出料管22、胺液进料管23、胺液连接管24、胺液出料管25。
根据炼油厂产生的干气、液化气等轻烃产品中硫化氢含量的不同，可以采用不同的设备组合与不同的方法进行胺洗脱硫，通俗的说，就是把硫化氢含量较低的贫胺液与硫化氢含量较高的轻烃，放在纤维液膜接触器和沉降分离罐内充分混合反应，置换成硫化氢含量较高的富胺液与硫化氢含量较低的轻烃，最后各自流入各自的管道，完成对轻烃的脱硫工序；对于低硫化氢含量采用一级纤维液膜接触器胺洗脱硫工艺，对于高硫化氢含量采用二级纤维液膜接触器胺洗脱硫工艺。
以下分别对低硫化氢含量的干气、低硫化氢含量的液化气、高硫化氢含量的干气和高硫化氢的液化气这四种情况的胺洗脱硫给出所需要的装置和对应采用的方法。
一、当干气中硫化氢含量低于10000mg/m3时，可以采用如下的装置和方法进行胺洗脱硫。
一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，包括纤维液膜传质接触器组件一A，纤维液膜传质接触器组件一包括纤维液膜接触器2和沉降分离罐3，竖直向的纤维液膜接触器2通过法兰安装在水平向设置的沉降分离罐3的一端的上方；纤维液膜接触器2的封头顶部设置有轻烃入口2a，封头侧边设置有用于注入胺液的胺液入口2b，内部安装有液体分配器4和用于增加反应接触面积的不锈钢纤维丝5，液体分配器4与胺液入口对接，且设置在不锈钢纤维丝5的上方；沉降分离罐3的内部设置有用于聚结或分离轻烃中夹带的胺液的聚结板6，把沉降分离罐3分割成待聚结区和已聚结区，已聚结区的内部上侧方设置有L型挡板7，L型挡板7的上方设置有轻烃出口3a，轻烃出口与轻烃出料管对接；已处理区的下方设置有竖直向的分液包8，分液包8的下端头设置有胺液出口8a，胺液出口与胺液出料管25对接。
纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口外接有轻烃连接管21，轻烃连接管21的另一端接有轻烃过滤器1，轻烃过滤器1的另一端接有轻烃进料管20；纤维液膜传质接触器组件一的胺液入口外接有一个胺液连接管24，胺液连接管24的另一端接有胺液过滤器18，胺液过滤器18的另一端接有胺液进料管23。
其步骤如下：步骤一：干气从轻烃入口进入纤维液膜接触器内部；并流速控制在0.1-1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内停留1-10分钟；步骤三：从沉降分离罐的轻烃出口流出。
二、当干气中硫化氢含量10000-60000mg/m3时，可以采用如下的装置和方法进行胺洗脱硫。
除采用如上针对于干气中硫化氢含量低于10000mg/m3时采用的装置外；还需要再串联一个纤维液膜传质接触器组件二B，纤维液膜传质接触器组件二与纤维液膜传质接触器组件一的结构一致；从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的轻烃通过管道注入纤维液膜传质接触器组件二，从纤维液膜传质接触器组件二流出的胺液通过胺液循环泵19再次流入纤维液膜传质接触器组件二的胺液入口。
纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口外接有轻烃连接管21，轻烃连接管21的另一端接有轻烃过滤器1，轻烃过滤器1的另一端接有轻烃进料管20，也就是说分成两级吸收。
纤维液膜传质接触器组件二的胺液入口外接有一个胺液连接管24，胺液连接管24的另一端接有胺液过滤器18，胺液过滤器18的另一端接有胺液进料管23，胺液得到了两次利用。
其步骤如下：步骤一：干气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在纤维液膜接触器内部；并把流速控制在0.1-1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在的沉降分离罐内，停留1-10分钟；步骤三：从沉降分离罐的轻烃出口流出的干气流入纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内部，并把流速控制在0.1-1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内停留1-10分钟；再从其轻烃出口流出。
作为优化：当干气的气体流量12000Nm3/h，操作压力设置为0.5MPaG，硫化氢含量为30000mg/Nm3时；干气在纤维液膜接触器的流速设置为0.87m/s，胺液流量设置为8-10t/h，首次进入纤维液膜传质接触器组件二的贫胺液中硫化氢含量0.2-0.4g/L，再次进入纤维液膜传质接触器组件一的富胺液中硫化氢含量37-42g/L，脱硫后，干气中硫化氢含量5-8mg/Nm3，干气中无胺液夹带。
三、当液化气中硫化氢含量低于5000mg/m3时，可以采用如下的装置和方法进行胺洗脱硫。
除采用以上所说的针对于干气中硫化氢含量低于10000mg/m3时采用的装置外；还需要在纤维液膜传质接触器组件一外接一个内置有内芯17的聚结器16，从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的轻烃流入聚结器16，聚结器16的上方设置有轻烃出料管22，聚结器16的下方设置有胺液出料管25。
当液化气中硫化氢含量低于5000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其纤维液膜接触器内部；并把流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内，停留5-35分钟；步骤三：从沉降分离罐的轻烃出口注入聚结器16，反应后注入到轻烃出料管22。
作为优化，当液化气流量为10-12t/h，操作压力应设置为1.3MPa（G），硫化氢含量为3000-5000mg/Nm3，液化气在纤维液膜接触器内的流速设置为0.038m/s，胺液流量0.6-1t/h，，进入的贫胺液中硫化氢含量应当为0.1-0.3g/L，反应后富胺液中硫化氢含量应当为30-35g/L，脱硫后液化气中硫化氢含量应当小于1mg/Nm3，液化气中无游离胺液夹带。
四、当液化气中硫化氢含量在5000-60000mg/m3时，可以采用如下的装置和方法进行胺洗脱硫。
除采用以上所说的针对于干气中硫化氢含量10000-60000mg/m3时采用的装置外；还需要纤维液膜传质接触器组件二外接一个内置有内芯17的聚结器16，从纤维液膜传质接触器组件的轻烃出口流出的轻烃流入聚结器16，聚结器16的上方设置有轻烃出料管22，聚结器16的下方设置有胺液出料管25。
当液化气中硫化氢含量在5000-60000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在的纤维液膜接触器内部；并把流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在沉降分离罐内停留5-35分钟；步骤三：从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的液化气再次流入纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口，并在纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内反应，把液化气的流速控制在0.01-0.1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内，停留5-35分钟；再从轻烃出口流出；步骤五：再流入聚结器16，反应后注入到轻烃出料管22。
采用这种胺洗脱硫方法可以保证脱硫后的液化气中硫化氢含量小于10mg/Nm3，且无胺液夹带。
以上给出了四种方式的胺洗脱硫装置及方法，分别针对来自于催化裂化装置产生的干气或来自于轻烃回收装置的液化气，如果干气与液化气的含硫量更高还可以串联更多的纤维液膜接触器；置化后的富硫胺液还可以送入胺液再生装置，得到回收。

Claims (9)

1.一种纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，其特征在于：包括纤维液膜传质接触器组件一（A），所述纤维液膜传质接触器组件一包括纤维液膜接触器（2）和沉降分离罐（3），竖直向的所述纤维液膜接触器（2）通过法兰安装在水平向设置的所述沉降分离罐（3）的一端的上方；所述纤维液膜接触器（2）的封头顶部设置有轻烃入口（2a），封头侧边设置有用于注入胺液的胺液入口（2b），内部自上向下依次安装有液体分配器（4）和用于增加反应接触面积的不锈钢纤维丝（5）；所述轻烃入口依次外接有轻烃连接管（21）、轻烃过滤器（1）和轻烃进料管（20）；所述沉降分离罐（3）的内部设置有用于聚结或分离胺液的聚结板（6），所述聚结板把沉降分离罐（3）分割成待聚结区和已聚结区，所述的已聚结区的内部上侧方设置有L型挡板（7），所述L型挡板（7）的上方设置有轻烃出口（3a），所述已处理区的下方设置有竖直向的所述分液包（8），所述分液包（8）的下端头设置有胺液出口（8a），所述胺液出口与胺液出料管（25）对接。
2.如权利要求1所述的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，其特征在于：所述轻烃出口与轻烃出料管对接；所述胺液入口依次外接有胺液连接管（24）、胺液过滤器（18）和胺液进料管（23）。
3.如权利要求2所述的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，其特征在于：还包括纤维液膜传质接触器组件二（B），所述纤维液膜传质接触器组件二与所述纤维液膜传质接触器组件一的结构一致；轻烃进料管与纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口对接、纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口通过管道与纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口相连；胺液进料管与纤维液膜传质接触器组件二的胺液入口对接，从纤维液膜传质接触器组件二的胺液出口流出的胺液通过胺液循环泵（19）再次流入纤维液膜传质接触器组件一的胺液入口；然后从纤维液膜传质接触器组件一的胺液出口进入胺液出料管（25）。
4.如权利要求2所述的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，其特征在于：纤维液膜传质接触器组件一（A）的轻烃出口处外接一个内置有内芯（17）的聚结器（16），从所述轻烃出口流出的轻烃流入所述聚结器（16）内，所述聚结器（16）的上方设置有轻烃出料管（22），所述聚结器（16）的下方设置有所述胺液出料管（25）。
5.如权利要求3所述的纤维液膜接触器胺洗脱硫的装置，其特征在于：所述的聚结器（16）接在纤维液膜传质接触器组件二的轻烃出口外，所述聚结器（16）的上方设置有轻烃出料管（22），所述聚结器（16）的下方设置有所述胺液出料管（25）。
6.采用如权利要求2所述的装置进行干气胺洗脱硫的方法，其特征在于：当干气中硫化氢含量低于10000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：干气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其纤维液膜接触器内部；流速控制在0.1-1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内，停留1-10分钟；步骤三：从沉降分离罐上方的轻烃出口流出。
7.采用如权利要求3所述的装置进行干气胺洗脱硫的方法，其特征在于，当干气中硫化氢含量10000-60000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：干气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在的纤维液膜接触器内部；流速控制在0.1-1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在沉降分离罐内，停留1-10分钟；步骤三：从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的干气再次流入纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口，并在纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内反应，干气的流速控制在0.1-1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内，停留1-10分钟；再从轻烃出口流出。
8.采用如权利要求4所述的装置进行液化气胺洗脱硫的方法，其特征在于：当液化气中硫化氢含量低于5000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其纤维液膜接触器内部；流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：从纤维液膜接触器流入沉降分离罐内，停留5-35分钟；步骤三：从沉降分离罐的轻烃出口注入聚结器，反应后注入到轻烃出料管。
9.采用如权利要求5所述的装置进行液化气胺洗脱硫的方法，其特征在于：当液化气中硫化氢含量在5000-60000mg/m3时，其步骤如下：步骤一：液化气从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃入口进入其所在的纤维液膜接触器内部；流速控制在0.01-0.1m/s；步骤二：流入纤维液膜传质接触器组件一的所在沉降分离罐内，停留5-35分钟；步骤三：从纤维液膜传质接触器组件一的轻烃出口流出的液化气再次流入纤维液膜传质接触器组件二的轻烃入口，并在纤维液膜传质接触器组件二的纤维液膜接触器内反应，把液化气的流速控制在0.01-0.1m/s；步骤四：流入纤维液膜传质接触器组件二的所在沉降分离罐内，停留5-35分钟；再从轻烃出口流出；步骤五：再流入聚结器，反应后注入到轻烃出料管。
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