CN111440637A - 一种lpg常温干法脱硫净化工艺 - Google Patents

一种lpg常温干法脱硫净化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LPG常温干法脱硫净化工艺。LPG经过水洗后,依次经过三个脱硫净化反应器,分别脱除其中的Cl、F、H2S、RHS、单质S及其他硫化物,可以彻底解决铜片腐蚀不合格的问题。该工艺在常温下操作,整个工艺无升温降温过程,没有蒸汽和冷却水的消耗,同时该工艺投资成本低,不需要制氢及精馏设备,并可做成撬装装置,特别适合在中小炼厂应用。

Description

一种LPG常温干法脱硫净化工艺
技术领域
本发明涉及一种LPG常温干法脱硫净化工艺,属于石油化工领域。
背景技术
LPG因硫氯等杂质含量高,致使其铜片腐蚀不合格,影响其下一步的使用,研究表明醇、醛、醚类、Cl、F、H2S、RHS及单质S含量过高,是其铜片腐蚀不合格的主要原因,因此,脱硫净化是LPG利用的前提。目前LPG的脱硫技术有干法脱硫和湿法脱硫。湿法脱硫大多采用纤维膜脱硫,该工艺先用碱洗或胺液脱除其中的硫化氢,然后进入纤维膜过程,使其中的硫醇转为硫醇钠,通过萃取进入碱液中,然后进行碱液再生,此过程工艺复杂,装置占地面积大、投资高,不利于在中小规模的装置中推广。干法脱硫以其投资少,工艺流程简单的优势在中小企业中得到广泛应用。现有的干法脱硫虽然能部分降低硫含量,但无法最终解决铜片腐蚀的问题,因为引起铜片腐蚀的原因,除H2S、RHS外,还有各种酸性物质,单质S等,而单质S及酸的存在,正是普通干法脱硫不能解决铜片腐蚀合格的主要原因。因此需要开发出一种投资少,工艺流程简单,能彻底解决铜片腐蚀的干法脱硫工艺。
申请号201410336427.9公开了一种LPG深度脱硫的工艺方法,包括以下步骤:⑴液化气通过胺液抽提塔脱除H2S,再进入水洗塔沉降槽进行液液分离,将LPG携带的胺液脱掉;⑵液化气和H2混合物进入硫转化反应器,将硫转化为高沸点的硫化物;⑶进行LPG与高沸点硫化物的精馏。该工艺中需要用温度温度100-280℃、压力0.2-2.0MPa的反应器,能耗及投资较大,同时也需要H2,对设备及整个厂区的要求相对较高,不适合在中小规模炼厂应用。
申请号201410782329.8公开了一种LPG深度脱硫组合工艺,分别采用COS水洗塔脱除LPG中的H2S和COS,通过氧化塔将LPG中的小分子硫醇转化为高沸点的二硫化物,再通过精馏的方法将LPG的硫含量降至5μg/g以下,由于该发明需用到精馏的方法将硫化物脱除,势必增加生产和投资成本,致使工艺复杂,不适合在中小炼厂使用。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种干法脱硫净化工艺,该工艺在常温下操作,整个工艺无升温降温过程,没有蒸汽和冷却水的消耗,同时该工艺投资成本低,不需要制氢及精馏设备,并可做成撬装装置,特别适合中小炼厂LPG脱硫净化,彻底解决铜片腐蚀不合格的问题。
本发明通过以下技术方案实现:
⑴原料首先经过水洗塔喷淋洗涤水除去LPG中含有的醇、醛、醚类物质,然后自下而上进入反应器A中,脱除原料中含有的H2S、Cl、F,反应器A中装有脱硫剂,脱硫剂为Fe-Ca系和Ni-Ca系;
⑵经反应器A净化后的LPG自上而下进入反应器B中,其中的RHS在O2和催化剂的作用下转为相应的RSSR,从而达到脱硫醇的目的,反应器B中装有催化剂。
⑶经反应器B净化后的LPG进入反应器C中,其中装填高效吸附剂,可以吸附单质S、RSSR和其他硫化物,经C反应器净化后的LPG即为合格的产品,其中不含Cl、F、H2S、RSH、单质S和其它杂质,铜片腐蚀合格。
所述的洗涤水中加入50-500ppm的羟乙基六氢均三嗪。
所述的反应器A中的脱硫剂分两层装填,以体积计,下部2/3床层装Fe-Ca系脱硫剂,上部1/3床层装Ni-Ca系脱硫剂,其中的Fe和Ni分别以γ-FeOOH和NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O的形式存在。
所述的脱硫剂Fe-Ca系和Ni-Ca系中的Ca以纳米CaCO3的形式存在,其和Cl、F反应生成相应的盐,从而达到脱Cl、F的目的;
所述的反应器B中的催化剂分两层装填,以体积计,上层1/3床层装Al-Cu系,下层2/3床层装C-Zn系催化剂。
所述的Al-Cu系催化剂以Al2O3为载体,以CuO为活性组分,C-Zn系催化剂以焦油炭为载体,以双核酞菁锌磺酸铵为活性组分。
所述的反应器C中的高效吸附剂分两层装填,以体积计,上层1/2装以氧化硅为载体,以Na2PbO2为活性组分的Si-Pb系高效吸附剂,下层1/2床层装以氧化钛为载体,以三乙醇胺为活性组分的Ti-NH3系高效吸附剂。
所述的反应器A下部设置分水导淋,定时排放水洗装置带来的水分。
所述的反应器B的入口补入10-100ppm的O2或空气。
所述的反应器B补入的氧气或空气通过文丘里混合器与LPG混合。
本发明的有益效果:
⑴洗涤水中加入少量羟乙基六氢均三嗪,羟乙基均六氢三嗪对醇、醛、醚类都有很高的溶解性,可以提高洗涤水对醇、醛、醚类物质的去除率,同时羟乙基六氢均三嗪可以自然分解,是一种环保无污染的物质。
⑵反应器A底部设有导淋,气体下进上出,可分离水洗装置带来的水分,省掉一个气水分离装置,最大限度的减少装置投资费用。
⑶反应器中脱硫剂级配装填,如反应器A下部2/3装Fe-Ca脱硫剂,上部装1/3Ni-Ca脱硫剂。Ni-Ca系脱硫剂的价格较高,约是Fe-Ca系脱硫剂价格的5倍,但其硫容低,脱硫精度好,Fe-Ca系脱硫剂价格虽低,但硫容高,不过脱硫精度差。二者结合级配将大量的价格低硫容高的Fe-Ca系脱硫剂放在下层进行粗脱,少量的价格高精度好的Ni-Ca系脱硫剂放在上层把关,既能保证级配后的脱硫剂有较高的硫容和较好的精度,又能最大化的降低脱硫费用;反应器B和反应器C中催化剂或吸附剂的装填均按级配进行,在保证脱硫效果的前提下,把脱硫成本降到最低。
⑷脱硫剂中γ-FeOOH含有-OH,可以加快H2S在其表面的吸附,其硫容显著高于普通的Fe2O3,NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O独有的分子结构可以增加Ni与S的结合能力,将硫化氢脱至小于10ppb,脱硫精度明显提高;纳米CaCO3具有特细的晶粒及很高的比表面积,和Fe或Ni化合物混合后,在脱硫的同时可以有效去除Cl、F等酸性物质。
⑸彻底解决铜片腐蚀不合格的问题:本工艺设有水洗装置,洗去醇、醚、醛、酸,这些物质在后续LPG的存放过程可能发生反应转化为酸等易造成铜片腐蚀不合格,另一方面在一般LPG的原料中,都含有微量的O2,并且在转化RHS时,也需要补充适量的O2,在脱H2S的同时,不可避免的发生H2S+O2=S+H2O的反应,因此会有部分的单质S产生,普通的干法脱硫工艺虽然能把H2S及RHS脱除,但忽视了生成的单质,而单质S恰是铜片腐蚀不合格的另一个重要原因,本发明的工艺在脱H2S和RSH的同时,可以脱除酸类及单质S,彻底解决铜片腐蚀不合格的问题。
⑹本发明工艺在常温下操作,工艺流程简单,无蒸汽和冷却水消耗,不需要设置复杂的MDEA脱硫及再生装置,投资运行费用低;无碱渣排放,环保无污染。
附图说明
图1为LPG常温干法脱硫净化工艺流程图。
图中1为原料LPG,2为LPG进料泵,3为洗涤水,4为水洗塔,5为导淋,6为Fe-Ca脱硫剂,7为Ni-Ca脱硫剂,8为氧气或空气,9为文丘里混合器,10为Al-Cu催化剂,11为C-Zn系催化剂,12为Ti-NH3系高效吸附剂,13为Si-Pb系高效吸附剂。
实施例
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,但所提供的方式仅作为示例而不应该被理解为限制本发明的范围。
实施例1
某炼厂LPG中含有约50mg/m3的H2S,10mg/Nm3 RSH,1-2mg/Nm3HCOOH,1-2mg/Nm3CH3OH,原料LPG1经过进料泵2计量加压后由下而上进入水洗塔4中,水洗塔4内逆流与加入了50ppm的羟乙基六氢均三嗪的洗涤水3接触,脱除其中含有的HCOOH、CH3OH、HCHO、DME等醇醛、醚类物质,然后自下而上进入反应器A中,反应器A的底部设有导淋5,定时排放水洗装置带来的水分。以体积比计,反应器A下部2/3床层装有Fe-Ca系脱硫剂6,上部1/3床层装有Ni-Ca系脱硫剂7,脱硫剂中的Fe、Ni、Ca分别以γ-FeOOH、NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O、纳米CaCO3的形式存在。经过A反应器净化后LPG中的H2S、Cl、F均小于1mg/Nm3,从反应器A流出的LPG补入10ppm的氧气8,经文丘路混合器9与LPG充分混合均匀后由上而下进入反应器B中,反应器B中的催化剂分两层装填,以体积计,上层1/3床层装填以Al2O3为载体、以CuO为活性组分的Al-Cu系催化剂10,下层2/3床层装以焦油炭为载体、以双核酞菁锌磺酸铵为活性组分C-Zn系催化剂11,在催化剂和氧的作用下可将RSH转化为RSSR,从而达到脱RSH的目的,经反应器B净化后的LPG进入反应器C中,反应器C中的高效吸附剂分两层装填,以体积计,上层1/2装以氧化硅为载体、以Na2PbO2为活性组分的Si-Pb系高效吸附剂13,下层1/2床层装以氧化钛为载体、以三乙醇胺为活性组分的Ti-NH3系高效吸附剂12,可以吸附单质S、RSSR和其他硫化物,经C反应器净化后的LPG不含Cl、F、H2S、RSH、单质S和其它杂质,铜片腐蚀为1a。
实施例2
某炼厂LPG中含有约50mg/m3的H2S,10mg/Nm3RSH,1-2mg/Nm3HCOOH,1-2mg/Nm3CH3OH,原料LPG1经过进料泵2计量加压后由下而上进入水洗塔4中,水洗塔4内逆流与加入了300ppm的羟乙基六氢均三嗪的洗涤水3接触,脱除其中含有的HCOOH、CH3OH、HCHO、DME等醇醛、醚类物质,然后自下而上进入反应器A中,反应器A的底部设有导淋5,定时排放水洗装置带来的水分。以体积比计,反应器A下部2/3床层装有Fe-Ca系脱硫剂6,上部1/3床层装有Ni-Ca系脱硫剂7,脱硫剂中的Fe、Ni、Ca分别以γ-FeOOH、NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O、纳米CaCO3的形式存在。经过A反应器净化后LPG中的H2S、Cl、F均小于1mg/Nm3,从反应器A流出的LPG补入50ppm的空气8,经文丘路混合器9与LPG充分混合均匀后由上而下进入反应器B中,反应器B中的催化剂分两层装填,以体积计,上层1/3床层装填以Al2O3为载体、以CuO为活性组分的Al-Cu系催化剂10,下层2/3床层装以焦油炭为载体、以双核酞菁锌磺酸铵为活性组分C-Zn系催化剂11,在催化剂和氧的作用下可将RSH转化为RSSR,从而达到脱RSH的目的,经反应器B净化后的LPG进入反应器C中,反应器C中的高效吸附剂分两层装填,以体积计,上层1/2装以氧化硅为载体、以Na2PbO2为活性组分的Si-Pb系高效吸附剂13,下层1/2床层装以氧化钛为载体、以三乙醇胺为活性组分的Ti-NH3系高效吸附剂12,可以吸附单质S、RSSR和其他硫化物,经C反应器净化后的LPG不含Cl、F、H2S、RSH、单质S和其它杂质,铜片腐蚀为1a。
实施例3
某炼厂LPG中含有约50mg/m3的H2S,10mg/Nm3RSH,1-2mg/Nm3HCOOH,1-2mg/Nm3CH3OH,原料LPG1经过进料泵2计量加压后由下而上进入水洗塔4中,水洗塔4内逆流与加入了500ppm的羟乙基六氢均三嗪的洗涤水3接触,脱除其中含有的HCOOH、CH3OH、HCHO、DME等醇醛、醚类物质,然后自下而上进入反应器A中,反应器A的底部设有导淋5,定时排放水洗装置带来的水分。以体积比计,反应器A下部2/3床层装有Fe-Ca系脱硫剂6,上部1/3床层装有Ni-Ca系脱硫剂7,脱硫剂中的Fe、Ni、Ca分别以γ-FeOOH、NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O、纳米CaCO3的形式存在。经过A反应器净化后LPG中的H2S、Cl、F均小于1mg/Nm3,从反应器A流出的LPG补入100ppm的氧气8,经文丘路混合器9与LPG充分混合均匀后由上而下进入反应器B中,反应器B中的催化剂分两层装填,以体积计,上层1/3床层装填以Al2O3为载体、以CuO为活性组分的Al-Cu系催化剂10,下层2/3床层装以焦油炭为载体、以双核酞菁锌磺酸铵为活性组分C-Zn系催化剂11,在催化剂和氧的作用下可将RSH转化为RSSR,从而达到脱RSH的目的,经反应器B净化后的LPG进入反应器C中,反应器C中的高效吸附剂分两层装填,以体积计,上层1/2装以氧化硅为载体、以Na2PbO2为活性组分的Si-Pb系高效吸附剂13,下层1/2床层装以氧化钛为载体、以三乙醇胺为活性组分的Ti-NH3系高效吸附剂12,可以吸附单质S、RSSR和其他硫化物,经C反应器净化后的LPG不含Cl、F、H2S、RSH、单质S和其它杂质,铜片腐蚀为1a。

Claims (10)

1.一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的工艺包括如下步骤:
⑴原料首先经过水洗塔喷淋洗涤水除去LPG中含有的醇、醛、醚类物质,然后自下而上进入反应器A中,脱除原料中含有的H2S、Cl、F,反应器A中装有脱硫剂,脱硫剂为Fe-Ca系和Ni-Ca系;
⑵经反应器A净化后的LPG自上而下进入反应器B中,其中的RHS在O2和催化剂的作用下转为相应的RSSR,从而达到脱硫醇的目的,反应器B中装有催化剂;
⑶经反应器B净化后的LPG进入反应器C中,其中装填高效吸附剂,可以吸附单质S、RSSR和其他硫化物,经反应器C净化后的LPG即为合格的产品,不含Cl、F、H2S、RSH、单质S和其它杂质,铜片腐蚀合格。
2.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,步骤⑴中所述的洗涤水中加入50-500ppm的羟乙基六氢均三嗪。
3.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,步骤⑴中反应器A中的脱硫剂分两层装填,以体积计,下部2/3床层装Fe-Ca系脱硫剂,上部1/3床层装Ni-Ca系脱硫剂,其中的Fe和Ni分别以γ-FeOOH和NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O的形式存在。
4.如权利要求1或3所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的脱硫剂Fe-Ca系和Ni-Ca系中的Ca以纳米CaCO3的形式存在,其和Cl、F反应生成相应的盐,从而达到脱Cl、F的目的。
5.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,步骤⑵中反应器B中的催化剂分两层装填,以体积计,上层1/3床层装Al-Cu系,下层2/3床层装C-Zn系催化剂。
6.如权利要求1或5所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的Al-Cu系催化剂以Al2O3为载体、以CuO为活性组分,C-Zn系催化剂以焦油炭为载体、以双核酞菁锌磺酸铵为活性组分。
7.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,步骤⑶中所述的反应器C中的高效吸附剂分两层装填,以体积计,上层1/2装以氧化硅为载体、以Na2PbO2为活性组分的Si-Pb系高效吸附剂,下层1/2床层装以氧化钛为载体、以三乙醇胺为活性组分的Ti-NH3系高效吸附剂。
8.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的反应器A下部设置分水导淋,定时排放水洗装置带来的水分。
9.如权利要求1所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的反应器B的入口补入10-100ppm的O2或空气。
10.如权利要求9所述的一种LPG常温干法脱硫净化工艺,其特征在于,所述的反应器B补入的氧气或空气通过文丘里混合器与LPG混合。
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Denomination of invention: A Dry Desulfurization and Purification Process for LPG at Room Temperature

Effective date of registration: 20230329

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Hengfeng Bank Co.,Ltd. Wuhan Branch

Pledgor: Wuhan Kelin Chemical Industry Group Co.,Ltd.

Registration number: Y2023420000141