CN109954289B - 脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置 - Google Patents

脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置，提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃方法，该方法包括以下步骤：(a)来自各脱硫单元的脱硫富胺液进入富胺液闪蒸塔，送入塔内的旋流分离器；(b)步骤(a)中分离出的气态烃和酸性气以及液态烃进入塔内的第一溢流汇集腔，气体继续上行至由贫胺液浸润的填料层；(c)与此同时，步骤(a)中得到的富胺液进入塔内的闪蒸腔，随后经重力沉降，排出液态烃，富胺液则进入后续再生塔进行再生操作；(d)步骤(b)中得到的夹带贫胺液的气态烃和酸性气随后进入塔顶的旋流吸捕器；以及(e)步骤(d)中得到的净化后的气态烃进入塔内的第二溢流汇集腔，并从塔顶排出。还提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃装置。

Description

脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置
技术领域
本公开属于工艺环保领域，尤其涉及一种脱硫富胺液闪蒸过程脱烃、脱气、降耗旋流强化方法与装置，适用于脱硫富胺液闪蒸过程脱烃、脱气、降耗的旋流强化。具体而言，本公开提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置。
背景技术
在石油化工、天然气化工、煤化工等过程中，硫磺回收装置是必不可少的一个装置，其作用是对化工过程中产生的含有硫化氢的酸性气，采用适当的工艺方法回收硫磺，实现清洁生产、保护环境的目的，并同时满足产品质量要求，降低腐蚀，实现装置长周期安全生产等诸多方面要求。在众多脱硫方法中，醇胺吸收法具有净化度高、常压可操作、能够回收硫磺等优点而被广泛应用。而脱硫富胺液再生是实现硫磺回收装置中脱硫富胺液循环利用的重要组成部分。
醇胺液与含硫气体在脱硫吸收塔接触脱硫时，会有烃类气体溶解进入脱硫富胺液中。溶解在富胺液中的烃类气体需要在富胺液进入再生塔前除去，否则会引起胺液发泡冲塔，严重时引发停工。
为了除去富胺液中溶解的烃类，一般富胺液再生装置会在进再生塔前设置闪蒸脱烃罐，对富胺液进行脱烃处理。但目前一般富胺液再生采用重力沉降闪蒸罐，闪蒸脱烃效果有限。同时单纯的重力沉降对富胺液中夹带的液相烃类分层效果十分有限，夹带液相烃类的富胺液进入再生塔仍会造成胺液发泡冲塔。为了防止发泡冲塔危险的发生，往往在醇胺液中加入消泡剂，从而增加了脱硫成本。
另外，为了除去闪蒸出的烃类气体中夹带的部分酸性气，需要在闪蒸罐气相出口使用贫胺液洗涤吸收该部分酸性气。但传统的喷淋吸收方式不仅对酸性气的吸收效率十分有限，而且会造成烃类气体夹带大量胺液跑损，增加了胺液消耗，并对烃类气体的后续利用带来困难。
中国实用新型专利CN20270011U公开了一种用于脱硫富液的闪蒸脱烃罐，通过在闪蒸罐中设置隔板将闪蒸罐分为富液闪蒸腔、撇油腔和脱烃富液储存腔。该结构利用富液闪蒸腔进行闪蒸处理去除富液中夹带的轻烃，然后利用脱烃富液储存腔进行静置除去富液中的重烃组分。但由于单纯的闪蒸处理对富液脱烃效果有限，并且重力沉降的方法也不能对富液和重烃组分实现有效的分层，因此该方法并不能彻底脱除富液中的烃类。
中国发明专利申请CN103611329A公开了一种喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法与装置，通过喷射闪蒸-旋流脱气耦合的工艺，有效克服了因原油闪蒸分离效果低导致烃类进入再生塔而产生的能耗高、吸收液污染的问题。但该工艺方法复杂，需要在闪蒸罐后另外设置喷射-旋流耦合设备，占地面积大，并且在闪蒸罐气相出口采用的是传统喷淋洗涤吸收酸性气，不能有效吸收酸性气，且无法高效回收胺液液滴。
因此，本领域迫切需要开发出一种能够克服上述现有技术缺陷的脱硫富胺液脱烃方法。
发明内容
本公开提供了一种新颖的脱硫富胺液旋流强化脱烃方法与装置，该方法简单有效，通过旋流分离器和旋流吸捕器内的旋流场的作用，使脱硫富胺液闪蒸过程脱气、除油、降耗得到旋流强化，并且有效防止了胺液的跑损，从而解决了现有技术中存在的问题。
一方面，本公开提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃方法，该方法包括以下步骤：
(a)来自各脱硫单元的脱硫富胺液进入富胺液闪蒸塔，送入塔内的旋流分离器，以对富胺液中溶解的气态烃和酸性气以及液态烃进行旋流脱气除油处理；
(b)步骤(a)中分离出的气态烃和酸性气以及液态烃进入塔内的第一溢流汇集腔，气体继续上行至由贫胺液浸润的填料层以初步吸收酸性气；
(c)与此同时，步骤(a)中得到的富胺液进入塔内的闪蒸腔进行进一步闪蒸脱气，随后经重力沉降，排出液态烃，富胺液则进入后续再生塔进行再生操作；
(d)步骤(b)中得到的夹带贫胺液的气态烃和酸性气随后进入塔顶的旋流吸捕器，以吸收酸性气，同时脱除气体中夹带的胺液液滴；以及
(e)步骤(d)中得到的净化后的气态烃进入塔内的第二溢流汇集腔，并从塔顶排出。
在一个优选的实施方式中，在步骤(a)中，脱硫富胺液经过滤单元后进入富胺液闪蒸塔，并经由入口分配罐后进入旋流分离器；所述旋流分离器的数量为1个或多个，压降不大于0.1MPa。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(a)中，经旋流分离器处理后，富胺液中气相脱除率达到95％或更高，油类脱除率达到80％或更高。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(c)中，液态烃逐渐在富胺液表层析出并通过界位控制从排油口间歇排出。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，所述旋流吸捕器的数量为1个或多个，压降不大于1kPa。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，经旋流吸捕器处理后，气相中H2S含量在100mg/m3以内，H2S的脱除率达到80％或更高；气相中H2S含量在100mg/m3以上，H2S的脱除率达到50％或更高；对3μm以上的胺液液滴脱除率达到95％或更高；胺液跑损减少50％或更高。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(e)中，净化后的气态烃排出进入低压瓦斯系统。
另一方面，本公开提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃装置，该装置包括：
富胺液闪蒸塔塔体，用于接收来自各脱硫单元的脱硫富胺液；
内置于所述塔体入口处的旋流分离器，用于对富胺液中溶解的气态烃和酸性气以及液态烃进行旋流脱气除油处理；
塔体内的第一溢流汇集腔，用于接收对旋流分离器中分离出的气态烃和酸性气以及液态烃；
塔体内的由贫胺液浸润的填料层，用于初步吸收酸性气；
塔体内的闪蒸腔，用于对富胺液进行进一步闪蒸脱气；
内置于所述塔体塔顶的旋流吸捕器，用于旋流吸捕夹带贫胺液的气态烃和酸性气，以吸收酸性气，同时脱除气体中夹带的胺液液滴；以及
塔体内的第二溢流汇集腔，用于接收净化后的气态烃。
在一个优选的实施方式中，所述塔体入口内置有分配罐，用于分配富胺液进入旋流分离器；所述塔体顶部设置有分隔板；分配罐和分隔板将塔体分隔成闪蒸腔，第一溢流汇集腔和第二溢流汇集腔，其中，所述塔体还包括：富胺液入口，烃类气体出口，闪蒸后富胺液出口以及贫胺液入口。
在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器安装在分配罐上，其入口与分配罐连通，溢流口与第一溢流汇集腔连通；所述旋流吸捕器安装在分隔板上，其溢流口与第二溢流汇集腔连通；第二溢流汇集腔与塔顶烃类气体出口相通。
有益效果：
(1)采用旋流分离技术，利用旋流分离器中的旋流压力梯度场强化脱硫富胺液脱气过程，并利用液相烃类与富胺液密度差使液相烃类与富胺液分层，强化重力沉降的效果，有效解决了因闪蒸效果有限使富胺液夹带烃类进入再生塔而导致的溶剂发泡冲塔、能耗高等问题。
(2)采用旋流吸捕技术，利用旋流吸捕器中的旋流场剪切应力引起的胺液液滴高速自转，强化贫胺液洗涤吸收烃类气体中夹带的酸性气，避免了闪蒸出烃类气体夹带酸性气的问题。并利用旋流场有效回收胺液液滴，防止了胺液的跑损。
(3)本发明采用的方法具有效率高、操作简单等优点，有效解决了目前脱硫溶剂再生过程脱除烃类不彻底导致溶剂发泡冲塔、酸性气回收能耗高、胺液跑损等问题，可广泛应用于能源化工、环境保护等领域脱硫、脱碳过程中富液再生装置，提高再生效率，降低再生装置能耗。
附图说明
附图是用以提供对本发明的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的脱硫富胺液旋流强化脱烃闪蒸塔的结构示意图。
图2是根据本发明的一个优选实施方式的闪蒸塔入口旋流分离器局部结构示意图，其中，a表示主视图，b表示俯视图。
图3是根据本发明的一个优选实施方式的闪蒸塔顶部旋流吸捕器局部结构示意图，其中，a表示主视图，b表示俯视图。
图4是根据本发明的一个优选实施方式的闪蒸塔顶部旋流吸捕器工作原理示意图，其中，a是胺液液滴运动轨迹示意图；b是胺液液滴在旋流场中公转和自转示意图；c是胺液液滴旋流吸捕酸性气小分子示意图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对于脱硫富胺液闪蒸脱气，较为常规的方法是采用重力沉降闪蒸脱烃罐的方法；在实际生产中，重力沉降闪蒸脱烃罐存在脱烃效率低、富胺液与液相烃类分层效果不佳、酸性气吸收有限、胺液跑损、能耗高等问题；而采用旋流分离以及旋流吸捕技术，并将旋流分离器组及旋流吸捕器组内置于富液闪蒸塔入口及塔顶，利用旋流场的压力梯度与剪切应力，强化富胺液脱气、贫胺液吸收酸性气，可以有效解决目前脱硫溶剂再生过程脱除烃类不彻底导致溶剂发泡冲塔、酸性气回收能耗高、胺液跑损等问题，提高再生效率，降低再生装置能耗。基于上述发现，本发明得以完成。
在本公开的第一方面，提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃方法，该方法包括以下步骤：
(a)来自各脱硫单元的脱硫富胺液经过滤单元后进入富胺液闪蒸塔，经由入口分配罐后进入旋流分离器组，对富胺液中溶解的气态烃和酸性气以及液态烃进行旋流脱气除油处理；
(b)分离出的气态烃和酸性气以及液态烃经由旋流分离器组溢流口进入第一溢流汇集腔，气体继续上行至由贫胺液浸润的填料层初步吸收酸性气；
(c)与此同时，富胺液经旋流分离器组底流口进入闪蒸腔进行进一步闪蒸脱气，随后经重力沉降，液态烃逐渐在富胺液表层析出并通过界位控制从排油口间歇排出，富胺液则经由塔底出口进入后续再生塔进行再生操作；
(d)夹带贫胺液的气态烃和酸性气随后进入塔顶的旋流吸捕器组，在旋流场强化作用下将酸性气反应吸收，同时脱除气体中夹带的胺液液滴，防止胺液跑损；以及
(e)净化后的气态烃由旋流吸捕器组溢流口进入第二溢流汇集腔，并从富胺液闪蒸塔塔顶排出进入低压瓦斯系统。
在本公开中，经所述富胺液闪蒸塔入口旋流分离器组处理后，富胺液中气相脱除率达到95％或更高，油类脱除率达到80％或更高。
在本公开中，经所述富胺液闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组处理后，气相中H2S含量在100mg/m3以内，H2S的脱除率达到80％或更高；气相中H2S含量在100mg/m3以上，H2S的脱除率达到50％或更高。
在本公开中，经所述富胺液闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组处理后，对3μm以上的胺液液滴脱除率达到95％或更高，胺液跑损减少50％或更高。
在本公开中，所述富胺液闪蒸塔入口旋流分离器组的压降不大于0.1MPa。
在本公开中，所述富胺液闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组的压降不大于1kPa。
在本公开的第二方面，提供了一种脱硫富胺液旋流强化脱烃装置，该装置包括：
塔体；
内置于所述塔体入口处的旋流分离器组，用于烃类气体以及部分酸性气与富胺液分离，并使富胺液与液相烃类分层；
内置于所述塔体塔顶的旋流吸捕器组，用于旋流吸捕强化气相中酸性气的吸收，并脱除夹带的胺液，有效防止胺液跑损。
在本公开中，所述塔体入口内置有分配罐，用于分配富胺液进入旋流分离器组；所述塔体顶部设置有分隔板；分配罐和分隔板将塔体分隔成闪蒸腔，第一溢流汇集腔和第二溢流汇集腔；其中，所述塔体还包括：富胺液入口，烃类气体出口，闪蒸后富胺液出口以及贫胺液入口。
在本公开中，所述塔体入口的旋流分离器组安装在分配罐上，其入口与分配罐连通，溢流口与第一溢流汇集腔连通；所述闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组安装在分隔板上，其溢流口与第二溢流汇集腔连通；第二溢流汇集腔与闪蒸塔塔顶气相出口相通。
以下参看附图。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的脱硫富胺液旋流强化脱烃闪蒸塔的结构示意图。如图1所示，该结构包括：塔体1；内置于所述塔体1入口处的旋流分离器2，用于烃类气体以及部分酸性气与富胺液分离，并使富胺液与液相烃类分层；内置于所述塔体1塔顶的旋流吸捕器3，用于旋流吸捕强化气相中酸性气的吸收，并脱除夹带的胺液，有效防止胺液跑损；所述塔体1入口内置有分配罐4，用于分配富胺液进入旋流分离器2；所述塔体1顶部设置有分隔板5；分配罐4和分隔板5将塔体1分隔成闪蒸腔6、第一溢流汇集腔7和第二溢流汇集腔8，并且所述塔体1还包括：富胺液入口9，烃类气体出口10，闪蒸后富胺液出口11以及贫胺液入口12；其中，所述塔体1入口的旋流分离器2安装在分配罐4上，其入口与分配罐连通，溢流口与第一溢流汇集腔连通；所述闪蒸塔塔顶旋流吸捕器3安装在分隔板5上，其溢流口与第二溢流汇集腔8连通；第二溢流汇集腔8与闪蒸塔塔顶气相出口相通。
图2是根据本发明的一个优选实施方式的闪蒸塔入口旋流分离器局部结构示意图，其中，a表示主视图，b表示俯视图。如图2所示，旋流分离器内置于所述塔体富胺液入口9处，用于烃类气体以及部分酸性气与富胺液分离，并使富胺液与液相烃类分层；旋流分离器安装在分配罐上，其入口与分配罐连通，溢流口与第一溢流汇集腔连通。
图3是根据本发明的一个优选实施方式的闪蒸塔顶部旋流吸捕器局部结构示意图，其中，a表示主视图，b表示俯视图。如图3所示，旋流吸捕器内置于所述塔体塔顶，用于旋流吸捕强化气相中酸性气的吸收，并脱除夹带的胺液，有效防止胺液跑损；旋流吸捕器安装在分隔板上，其溢流口与第二溢流汇集腔连通。
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：
在一个4000万吨/年炼化一体化硫磺回收联合工艺过程中，按照本发明的方法，采用脱硫富胺液闪蒸脱烃旋流强化方法与装置，对脱硫富胺液的闪蒸过程进行旋流强化，深度脱除其中夹带的气相、液相烃类，深度强化塔顶酸性气的吸收，并有效回收胺液液滴。其具体运作过程及效果描述如下：
1.物料性质及相关参数
来自各脱硫单元的脱硫富胺液为多相混合物，富胺液中夹带有气相、液相烃类以及部酸性气体。富胺液处理量为500000kg/h，操作温度为68℃，操作条件下胺液密度为980kg/m3，操作条件下闪蒸气密度为1.237kg/m3，烃含量为500～1000kg/h，操作压力为0.18MPa。
2.实施过程
参照本发明方法实施，具体如下：
富胺液经由入口分配罐后进入旋流分离器组，对富胺液中溶解的气态烃和酸性气、液态烃进行旋流脱气除油处理；
分离出的气态烃和酸性气、液态烃经由旋流分离器组溢流口进入第一溢流汇集腔，气体继续上行至由贫胺液浸润的填料层初步吸收酸性气；
同时，富胺液经旋流分离器组底流口进入闪蒸腔进行进一步闪蒸脱气，随后经重力沉降，液态烃逐渐在富胺液表层析出并通过界位控制从排油口间歇排出，富胺液则经由塔底出口进入后续再生塔进行再生操作；
夹带贫胺液的气态烃和酸性气随后进入塔顶的旋流吸捕器组，在旋流场强化作用下将酸性气反应吸收，同时脱除气体中夹带的胺液液滴，防止胺液跑损；以及
净化后的气态烃由旋流吸捕器组溢流口进入第二溢流汇集腔，并从富胺液闪蒸塔塔顶排出进入低压瓦斯系统。
3.实施效果
(1)烃类脱除效果
经所述富胺液闪蒸塔入口旋流分离器组处理后，富胺液中气相烃类脱除率达到98％，油类脱除率达到90％。
(2)H2S脱除效果
经所述富胺液闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组处理后，气相中H2S含量在100mg/m3以内，H2S的脱除率达到90％；气相中H2S含量在100mg/m3以上，H2S的脱除率达到70％。
(3)胺液回收效果
经所述富胺液闪蒸塔塔顶旋流吸捕器组处理后，对3μm以上的胺液液滴脱除率达到96％，胺液跑损减少75％。
上述所列的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依据本发明申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。
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 (9)

1.一种脱硫富胺液旋流强化脱烃装置，该装置包括：
富胺液闪蒸塔塔体（1），用于接收来自各脱硫单元的脱硫富胺液；
内置于所述塔体（1）入口处的旋流分离器（2），用于对富胺液中溶解的气态烃和酸性气以及液态烃进行旋流脱气除油处理，其中，所述旋流分离器的压降小于0.1MPa；
塔体（1）内的第一溢流汇集腔（7），用于接收对旋流分离器（2）中分离出的气态烃和酸性气以及液态烃；
塔体（1）内的由贫胺液浸润的填料层，用于初步吸收酸性气；
塔体（1）内的闪蒸腔（6），用于对富胺液进行进一步闪蒸脱气；
内置于所述塔体（1）塔顶的旋流吸捕器（3），用于旋流吸捕夹带贫胺液的气态烃和酸性气，以吸收酸性气，同时脱除气体中夹带的胺液液滴；以及
塔体（1）内的第二溢流汇集腔（8），用于接收净化后的气态烃，
其中，所述塔体（1）入口内置有分配罐（4），用于分配富胺液进入旋流分离器（2）；所述塔体（1）顶部设置有分隔板（5）；分配罐（4）和分隔板（5）将塔体（1）分隔成闪蒸腔（6），第一溢流汇集腔（7）和第二溢流汇集腔（8），其中，所述塔体（1）还包括：富胺液入口（9），烃类气体出口（10），闪蒸后富胺液出口（11）以及贫胺液入口（12）。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器（2）安装在分配罐（4）上，其入口与分配罐（4）连通，溢流口与第一溢流汇集腔（7）连通；所述旋流吸捕器（3）安装在分隔板（5）上，其溢流口与第二溢流汇集腔（8）连通；第二溢流汇集腔（8）与塔顶烃类气体出口（10）相通。
3.一种使用权利要求1所述的装置的脱硫富胺液旋流强化脱烃方法，该方法包括以下步骤：
（a）来自各脱硫单元的脱硫富胺液进入富胺液闪蒸塔，送入塔内的旋流分离器，以对富胺液中溶解的气态烃和酸性气以及液态烃进行旋流脱气除油处理，所述旋流分离器的压降小于0.1MPa；
（b）步骤（a）中分离出的气态烃和酸性气以及液态烃进入塔内的第一溢流汇集腔，气体继续上行至由贫胺液浸润的填料层以初步吸收酸性气；
（c）与此同时，步骤（a）中得到的富胺液进入塔内的闪蒸腔进行进一步闪蒸脱气，随后经重力沉降，排出液态烃，富胺液则进入后续再生塔进行再生操作；
（d）步骤（b）中得到的夹带贫胺液的气态烃和酸性气随后进入塔顶的旋流吸捕器，以吸收酸性气，同时脱除气体中夹带的胺液液滴；以及
（e）步骤（d）中得到的净化后的气态烃进入塔内的第二溢流汇集腔，并从塔顶排出。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（a）中，脱硫富胺液经过滤单元后进入富胺液闪蒸塔，并经由入口分配罐后进入旋流分离器；所述旋流分离器的数量为1个或多个。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤（a）中，经旋流分离器处理后，富胺液中气相脱除率达到95%或更高，油类脱除率达到80%或更高。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（c）中，液态烃逐渐在富胺液表层析出并通过界位控制从排油口间歇排出。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（d）中，所述旋流吸捕器的数量为1个或多个，压降不大于1kPa。
8.如权利要求3或7所述的方法，其特征在于，在步骤（d）中，经旋流吸捕器处理后，气相中H2S含量在100mg/m3以内，H2S的脱除率达到80%或更高；气相中H2S含量在100 mg/m3以上，H2S的脱除率达到50%或更高；对3μm以上的胺液液滴脱除率达到95%或更高；胺液跑损减少50%或更高。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（e）中，净化后的气态烃排出进入低压瓦斯系统。
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