CN112473339A - 一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油天然气净化技术领域，公开了一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，液化石油气在纤维膜接触器中自下向上流动，复合脱硫剂在纤维膜接触器中自上向下流动，两者逆流接触反应，在一定流速下，气液两股相向流动产生撞击，形成高度湍流，气液在剧烈的湍动中充分接触反应，并通过填充密度依次减小的多级纤维膜接触器处理，结合多级纤维膜接触器中脱硫剂流速依次增大，使气体中非硫醇性硫及硫醇能充分的深度脱除。本发明的工艺具有操作方便，运行成本低、分离高效等特点。

Description

一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺
技术领域
本发明涉及液化气深度脱硫净化的技术领域，具体涉及一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，本发明还涉及实施该工艺的纤维膜和复合脱硫剂。
背景技术
液化石油气是石油加工过程的产物，是石油化工、民用燃料的重要原料，但液化石油气中含有硫化物，如硫化氢、硫醇等杂质，对液化石油气的后续加工利用以及环境带来了极大的危害，因此，液化石油气脱硫对于液化石油气清洁化生产和利用有着非常重要的意义。为用户提供合乎标准的净化气，国家质量技术监督局颁布的天然气国家标准要求：一类气H2S≤6mgm3，总硫≤100mg/m3；二类气H2S≤20mg/m3，总硫≤200mg/m3，且国家环保局也指定了大气污染物综合排放标准，对SO2排放进行了规定。
脱硫的技术主要有湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫三大类，其中，湿法脱硫由于其具有较高的脱硫效率成为最主要脱硫的方法，传统的处理技术需要采用较大尺寸设备，工程建设费用高，有效传质面积小，还容易产生雾沫夹带、液泛、漏液等问题，而采用纤维膜接触反应器的膜吸收法，即在纤维液膜接触器内两相沿细长纤维形成非弥散的大传质表面，不但可以有效避免夹带、液泛、漏液等问题，还避开了庞大的相分离设备需求，减少了装置的体积和占地面积，同时提高了传质比表面积，传质效率高，是一种全新的、更加有效的传质方法。现有技术中的膜吸收装置以采用纤维膜组件的膜接触反应器为主，但在吸收气体中含硫成分时，到了一定的时间就会有吸收下降的问题，吸收时间过长，吸收效率较差，整体传质效果不好，这也是所有纤维膜组件进行气液吸收的问题所在。
发明内容
本发明的目的提供一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，用于解决现有技术中对液化石油原料气进行膜分离时吸收效率低、分离效率明显降低、运行成本高等问题，本发明的脱硫工艺具有吸收过程高效、脱硫深度深、工艺简单、操作方便、节能降耗等特点。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，对液化石油原料气进行纤维膜接触器脱硫处理，液化石油原料气从纤维膜接触器的底端自下向上流动，与自上向下流动的脱硫剂进行逆流接触分离，含硫的脱硫剂从纤维膜接触器的底端出口出来被输送到再生装置，通过再生循环利用，分离后的气体进入聚结分离器，除去液化气中的水分，获得精制液化石油气。
纤维膜接触器包括串联连接的湿法脱硫的第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的顶端均设置有液化气出口和脱硫剂进口，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的底端均设置有液化气进口和含硫脱硫剂的出口，第一级纤维膜接触器的液化气出口与第二级纤维膜接触器的液化气进口连接，第二级纤维膜接触器的液化气出口与第三级纤维膜接触器的液化气进口连接，第三级纤维膜接触器的液化气出口连接有聚结分离器，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的脱硫剂出口均与再生装置的液体入口连接，再生装置的液体出口与第一级纤维膜接触器的脱硫剂进口连接。
液化石油原料气从第一级纤维膜接触器底端的液化气进口自下向上与自上向下流动的脱硫剂第一次逆流接触分离，分离后的气体从第一级纤维膜接触器顶端的液化气出口出来并被输送到第二级纤维膜接触器底端的液化气进口，与自上向下流动的脱硫剂进行第二次逆流接触分离，分离后的气体从第二级纤维膜接触器顶端的液化气出口出来并被输送到第三级纤维膜接触器底端的液化气进口，与自上向下流动的脱硫剂进行第三次逆流接触分离，分离后的气体进入聚结分离器，除去液化气中的水分，获得精制液化石油气。
第一级纤维膜接触器中纤维膜的填充密度大于第二级纤维膜接触器的填充密度，第二级纤维膜接触器中纤维膜的填充密度大于第三级纤维膜接触器的填充密度，第一级纤维膜接触器中脱硫剂的流速小于第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速，第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速小于第三级纤维膜接触器中脱硫剂的流速。
纤维膜接触器的高度为3-6m，纤维膜的材质为不锈钢，如316L、304等多种微丝，微丝直径是0.08-0.25mm呈S型波纹状曲线，波纹的波长1-20mm，波峰波谷的距离为2-20mm，按接触器截面积计算，装填比例为2-25％。
第一级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.01-0.03m/s，第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.1-0.3m/s，第三级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.5-0.8m/s。
本发明的有益效果如下：(1)在相同的处理量和脱硫剂循环量的情况下，气液多级逆流纤维膜接触器脱硫方式比多级顺流纤维膜接触器脱硫方式的脱硫纯度高，且设备简单，操作方便，可靠性好。(2)液化石油原料气在纤维膜接触器中自下向上流动，复合脱硫剂在纤维膜接触器中自上向下流动，两者逆流接触反应，在一定流速下，气液两股相向流动产生撞击，形成高度湍流，气液在剧烈的湍动中充分接触，提高传质效率，并通过填充密度依次减小的多级纤维膜接触器处理，结合脱硫剂流速的依次增大，使气体中非硫醇性硫及硫醇能充分的深度脱除，达到高效分离的目的。
附图说明
图1为本发明采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺的示意图。图中，第一级纤维膜接触器1、第二级纤维膜接触器2、第三级纤维膜接触3、聚结分离器4、再生装置5。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例只是本发明中的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，对液化石油原料气进行纤维膜接触器脱硫处理，液化石油原料气从纤维膜接触器的底端自下向上流动，与自上向下流动的脱硫剂进行逆流接触分离，含硫的脱硫剂从纤维膜接触器的底端出口出来被输送到再生装置，通过再生循环利用，分离后的气体进入聚结分离器，除去液化气中的水分，获得精制液化石油气。
纤维膜接触器包括串联连接的湿法脱硫的第一级纤维膜接触器1、第二级纤维膜接触器2和第三级纤维膜接触器3，第一级纤维膜接触器1、第二级纤维膜接触器2和第三级纤维膜接触器3的顶端均设置有液化气出口和脱硫剂进口，第一级纤维膜接触器1、第二级纤维膜接触器2和第三级纤维膜接触器3的底端均设置有液化气进口和含硫脱硫剂的出口，第一级纤维膜接触器1的液化气出口与第二级纤维膜接触器2的液化气进口连接，第二级纤维膜接触器2的液化气出口与第三级纤维膜接触器3的液化气进口连接，第三级纤维膜接触器3的液化气出口连接有聚结分离器4，除去液化气中的水分，第一级纤维膜接触器1、第二级纤维膜接触器2和第三级纤维膜接触器3的脱硫剂出口均与再生装置5的液体入口连接，再生装置5的液体出口与第一级纤维膜接触器1的脱硫剂进口连接。
液化石油原料气中含硫化氢39ppm，硫醇性硫1760ppm，羰基硫62ppm，通入第一级纤维膜接触器1底端的进气口，自下而上与向下流动的复合脱硫剂接触进行传质，从第一级纤维膜接触器1顶端的出气口出来，被输送到第二级纤维膜接触器2底端的进气口，自下而上与向下流动的复合脱硫剂接触进行传质，从第二级纤维膜接触器2顶端的出气口出来，被输送到第三级纤维膜接触器3底端的进气口，自下而上与向下流动的复合脱硫剂接触进行传质，最后经过聚结分离器4获得精制液化石油气。
实施例1
纤维膜接触器1的高度为3m，纤维膜的材质为不锈钢，如316L、304等多种微丝，微丝直径是0.08-0.25mm呈S型波纹状曲线，波纹的波长1-20mm，波峰波谷的距离为2-20mm，按接触器截面积计算，装填比例为25％。第一级纤维膜接触器1中脱硫剂的流速为0.01m/s，第二级纤维膜接触器2中脱硫剂的流速为0.1m/s，第三级纤维膜接触器3中脱硫剂的流速为0.5m/s。
在储存器中截留得到99.21％的精制液化石油气，其中硫化氢小于1ppm，硫醇性硫小于3ppm，羰基硫小于1ppm。
实施例2
纤维膜接触器1的高度为6m，纤维膜的材质为不锈钢，如316L、304等多种微丝，微丝直径是0.08-0.25mm呈S型波纹状曲线，波纹的波长1-20mm，波峰波谷的距离为2-20mm，按接触器截面积计算，装填比例为2％。第一级纤维膜接触器1中脱硫剂的流速为0.03m/s，第二级纤维膜接触器2中脱硫剂的流速为0.3m/s，第三级纤维膜接触器3中脱硫剂的流速为0.8m/s。
在储存器中截留得到99.02％的精制液化石油气，其中硫化氢小于1ppm，硫醇性硫小于5ppm，羰基硫小于1ppm。
比较例1
与实施例1相比，各级纤维膜接触器中脱硫剂的流速均为0.1m/s。其余与实施例1相同。
在储存器中截留得到97.3％的精制液化石油气，其中硫化氢2ppm，硫醇性硫6ppm，羰基硫2ppm。
比较例2
与实施例1相比，在各级纤维膜接触器中，液化石油原料气与复合脱硫剂均是自上而下顺流接触进行传质，其余与实施例1相同。
在储存器中截留得到98.1％的精制液化石油气，其中硫化氢1ppm，硫醇性硫5ppm，羰基硫2ppm。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用纤维膜逆流胺洗的节能型高效脱硫工艺，其特征在于，
对液化石油原料气进行纤维膜接触器脱硫处理，液化石油原料气从纤维膜接触器的底端自下向上流动，与自上向下流动的脱硫剂进行逆流接触分离，含硫的脱硫剂从纤维膜接触器的底端出口出来被输送到再生装置，通过再生循环利用，分离后的气体进入聚结分离器，除去液化气中的水分，获得精制液化石油气。
2.根据权利要求1所述的脱硫工艺，其特征在于，纤维膜接触器包括串联连接的湿法脱硫的第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的顶端均设置有液化气出口和脱硫剂进口，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的底端均设置有液化气进口和含硫脱硫剂的出口，第一级纤维膜接触器的液化气出口与第二级纤维膜接触器的液化气进口连接，第二级纤维膜接触器的液化气出口与第三级纤维膜接触器的液化气进口连接，第三级纤维膜接触器的液化气出口连接有聚结分离器，第一级纤维膜接触器、第二级纤维膜接触器和第三级纤维膜接触器的脱硫剂出口均与再生装置的液体入口连接，再生装置的液体出口与第一级纤维膜接触器的脱硫剂进口连接。
液化石油原料气从第一级纤维膜接触器底端的液化气进口自下向上与自上向下流动的脱硫剂第一次逆流接触分离，分离后的气体从第一级纤维膜接触器顶端的液化气出口出来并被输送到第二级纤维膜接触器底端的液化气进口，与自上向下流动的脱硫剂进行第二次逆流接触分离，分离后的气体从第二级纤维膜接触器顶端的液化气出口出来并被输送到第三级纤维膜接触器底端的液化气进口，与自上向下流动的脱硫剂进行第三次逆流接触分离，分离后的气体进入聚结分离器，除去液化气中的水分，获得精制液化石油气。
3.根据权利要求1所述的脱硫工艺，其特征在于，第一级纤维膜接触器中纤维膜的填充密度大于第二级纤维膜接触器的填充密度，第二级纤维膜接触器中纤维膜的填充密度大于第三级纤维膜接触器的填充密度，第一级纤维膜接触器中脱硫剂的流速小于第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速，第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速小于第三级纤维膜接触器中脱硫剂的流速。
4.根据权利要求1所述的脱硫工艺，其特征在于，纤维膜接触器的高度为3-6m，纤维膜的材质为不锈钢，如316L、304等多种微丝，微丝直径是0.08-0.25mm呈S型波纹状曲线，波纹的波长1-20mm，波峰波谷的距离为2-20mm，按接触器截面积计算，装填比例为2-25％。
5.根据权利要求1所述的脱硫工艺，其特征在于，第一级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.01-0.03m/s，第二级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.1-0.3m/s，第三级纤维膜接触器中脱硫剂的流速为0.5-0.8m/s。
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