CN210193774U - 一种常、减顶气增压脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种常、减顶气增压脱硫装置。所述装置包括喷射器、气液分离罐、工作液泵、工作液冷却器、富胺液泵、气体脱硫塔、净化气分液罐、脱硫塔底泵以及相应的连接管线。本实用新型的装置具有设备简单、投资小、脱硫效果好，运行稳定，维修费用低等特点，净化后的气体可直接作为常减压蒸馏装置加热炉燃料，满足环保及提高加热炉热效率的要求，有效消除了含高浓度硫化氢的常、减顶气对压缩机、长距离输送管线的腐蚀危害。

Description

一种常、减顶气增压脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油化工行业的常减压蒸馏装置中常、减顶气增压脱硫装置。

背景技术

常减压蒸馏工艺是将原油按照其所含组分的沸点或蒸汽压的不同，通过加热后经常压、减压蒸馏得到所需直馏汽油、煤油、柴油、蜡油和减压渣油等馏分的物理分馏过程，此过程中副产少量的常、减顶不凝气，这部分常、减顶气通常作为燃料送入减压炉烧掉。近年来，由于我国炼厂常减压蒸馏装置加工高硫原油的比例日益增多，常、减顶气中硫化氢的含量不断升高，特别是减顶气硫化氢含量一般达20mol％，甚至达到40mol％。与此同时环保要求逐步提高，根据《GB31570-2015石油炼制工业污染物排放标准》，工艺加热炉燃烧生成的烟气中二氧化硫浓度应≤100mg/m³，另一方面，为提高加热炉热效率(满足≥93％的要求)，需要降低加热炉排烟温度(降至≤120℃)，而烟气露点腐蚀温度决定了排烟温度，这也要求必须严格控制燃料气中的硫化氢含量，以降低烟气中二氧化硫浓度，达到降低露点烟气露点腐蚀温度，控制排烟温度的目的。综上所述，为了满足环保及加热炉热效率的要求，常、减顶不凝气必须要经过脱硫处理后才能作为加热炉燃料，目前国内炼厂加热炉燃料气硫化氢浓度一般要求≤20mg/m³。

由于常、减顶气压力较低，一般小于0.20MPa(A)，常、减顶气脱硫工艺方案一般是采用压缩机增压脱硫方案，即在常减压蒸馏装置内使用压缩机(如螺杆式或液环式压缩机)将常、减顶气压缩增压至0.30～0.40MPa(A)，然后外送至催化裂化装置或延迟焦化装置的压缩机入口，与催化裂化或延迟焦化分馏塔顶气一起增压至1.0MPa(A)以上，再送入气体脱硫塔，在气体脱硫塔内，气体与贫胺液(N-甲基二乙醇胺溶液，也称MDEA溶液)逆流接触，达到脱硫的目的。此种工艺方案的存在如下问题：一是关键设备压缩机投资成本高，设备复杂，故障率较高，运行维护成本较高。二是高浓度硫化氢的常、减顶气在压缩机腔内压缩过程中，会对压缩机产生湿硫化氢腐蚀及冲刷腐蚀，另外常、减顶气经过长距离管线输送至外部装置处理，同样会造成长距离输送管线的腐蚀问题。

如果采用液体喷射增压脱硫技术，即在常减压蒸馏装置内将常、减顶气体送入喷射器，喷射器以高压的胺液(30w％的N-甲基二乙醇胺溶液)为工作液，在使气体升压的同时，胺液和高含硫化氢的气体充分混合，使胺液充分吸收硫化氢，同时集成应用气体脱硫塔，将喷射增压脱硫后的气体进一步脱硫，实现在较低压力下，最大程度脱除常、减顶气中硫化氢的目的，满足脱硫后气体硫化氢浓度≤20mg/m³的要求，该净化后的气体可直接作为常减压蒸馏装置加热炉燃料。与传统的压缩机升压脱硫方案相比，具有设备简单、投资小；增压和抽气效率高、脱硫效果好；运行维护简单等特点，并且有效消除了含高浓度硫化氢的常、减顶气对压缩机、长距离输送管线的腐蚀危害。

专利(CN 1817410A)及专利(CN 2868394Y)提到了一种减顶气增压脱硫工艺，该工艺主要是将利用循环泵产生高压的N-甲基二乙醇胺溶液，高压的N-甲基二乙醇胺溶液通过喷射器吸入高含硫的减顶气，减顶气在喷射器内与N-甲基二乙醇胺溶液充分混合并被增压至0.2MPa(A)，使得减顶气中的大部分硫化氢被N-甲基二乙醇胺溶液吸收，然后排到气液分离罐，分离出净化的减顶气，相比传统的压缩机增压脱硫方案，具有设备简单、运行可靠、效率高、成本低，工艺上无需填料、气液充分混合、脱硫效果好等优点。目前来看，上述专利由于气体增压较低，只有0.2MPa(A)，并且没有更进一步的脱硫措施，使得减顶气增压脱硫处理后，硫化氢浓度只降至≤2000ppm(约≤2600mg/m³)，已无法满足当前国内炼厂加热炉燃料气硫化氢浓度≤20mg/m³的要求。并且由于减顶气中存在一定量的C4以上烃类，气液分离罐在运行一段时间后会出现胺液起泡问题，影响设备的稳定运行。

发明内容

基于现有技术对常、减顶气使用的压缩机增压脱硫方案及运行状况分析，为解决传统的压缩机增压脱硫方案设备投资成本高，设备复杂，故障率较高，运行维护成本较高，以及高浓度硫化氢的常、减顶气对设备和输送管线的腐蚀问题，同时提高液体喷射增压脱硫方案的脱硫率及操作稳定性，本实用新型提出一种常、减顶气增压脱硫方法，包括先将常、减顶气体送入喷射器，以脱硫剂为动力介质工作液，在使气体升压的同时，令工作液和气体充分混合，使胺液充分吸收硫化氢，同时集成应用气体脱硫塔，将喷射增压脱硫后的气体进一步脱硫，从而实现在较低操作压力下，最大程度脱除常、减顶气中硫化氢的目的，具体而言，包括以下步骤：

(1)以脱硫剂作为工作液，作为喷射器的动力介质，其在被工作液泵驱动增压后进入喷射器，在喷射器内，工作液从喷嘴处高速喷出，压力能转化成动能，形成真空区，将常、减顶气吸入，进人喷射器的混合室，在混合室内常、减顶气与工作液充分混合，形成乳化状气液混合物，动能由从高速高分散的喷射出的工作液传递给常、减顶气，随后二者一起进入扩压室，在扩压室内进一步混合减速后，动能转化为压力能，将气液混合物增压后排出至气液分离罐，在此过程中，常、减顶气与工作液充分混合，反应脱去部分硫化氢，达到增压脱硫的双重目的；

(2)从喷射器排出的气液混合物进入气液分离罐，使气液两相分离，分离出的一部分液相经工作液泵抽出加压，然后送至工作液冷却器冷却，最后输送回喷射器，形成循环回路，另一部分液相经富胺液泵抽出后进行胺液再生，制备贫胺液；

(3)从气液分离罐分出的气相进入气体脱硫塔底部，气体脱硫塔为填料塔，气体自下而上与来自溶剂再生装置的贫胺液逆流接触进一步脱硫，塔顶的气相进入净化气分液罐，进一步去除夹带的胺液，罐顶得到合格的净化气；塔底的胺液经脱硫塔底泵抽出送回气液分离罐，补充喷射增压的所需工作液，替换气液分离罐内的富胺液；

优选的，所述工作液为N-甲基二乙醇胺溶液；

优选的，步骤(1)中所述喷射器内的喷嘴为多喷嘴形式，即多个相同的喷嘴以同心圆结构均匀分布在圆形的喷嘴坐板上，并且各个喷嘴中心线与喷射器中心线的夹角相同；

优选的，步骤(1)中所述喷射器在液体入口处还设置有喷射器流量控制阀，以控制所述喷射器的排出压力为0.45～0.50MPa(A)，工作液体积流量为吸入常、减顶气标准体积流量的4.25～4.85倍；

优选的，步骤(1)中常、减顶气与工作液在排出至气液分离罐前，充分混合，反应脱去部分硫化氢，将其浓度降至＜500mg/m3；

优选的，步骤(2)中所述气液分离罐分离出的一部分液相经工作液泵抽出加压至4.10～4.60MPa(A)，然后送至冷却器冷却至温度＜40℃，最后输送回喷射器，形成循环回路；

优选的，步骤(2)中所述气液分离罐的液位与富胺液泵出口流量之间还设置有串级液位控制阀；

优选的，步骤(2)中所述气液分离罐顶部还设置有消泡剂注入管线，以减少气液分离罐内胺液发泡引起的气相泡沫夹带，消泡剂注入量为工作液流量的50-100ppm；

优选的，步骤(2)中所述气液分离罐内部还设置有隔油挡板及排油管线，以便将气液分离罐内产生的油相及时撇去，有效降低油类导致气液分离罐内胺液发泡的风险，同时气液分离罐油侧出口还设置有排油液位控制阀；

优选的，在步骤(2)中所述气液分离罐的气相出口与所述喷射器的常、减顶气入口之间还设置有旁路压力控制阀，以稳定常、减顶气在喷射器的入口压力，保证整个系统操作的平稳；

优选的，步骤(3)中所述气体脱硫塔顶部操作压力为0.44～0.49MPa(A)；

优选的，步骤(3)中进入所述气体脱硫塔顶部的贫胺液由富胺液经胺液再生后制得，质量分数为30w％，且贫胺液管线还设置有贫胺液流量控制阀，控制贫胺液质量流量为常、减顶气中硫化氢质量流量的40～50倍；

优选的，步骤(3)中所述净化气分液罐中还设置有破沫网，以进一步去除净化气携带的胺液；

优选的，步骤(3)中所述净化气分液罐顶得到硫化氢浓度≤20mg/m3的合格的净化气，直接送入常减压加热炉作燃料气使用，净化气管线还设置有净化气压力控制阀，控制净化气压力为0.35～0.45MPa(A)，更优选为0.35MPa(A)；

优选的，步骤(3)中所述脱硫塔底泵出口管线上还设置有所述气体脱硫塔底液位控制阀。

相应的，本实用新型还提供了用于实施所述方法的装置，包括：喷射器、气液分离罐、工作液泵、工作液冷却器、富胺液泵、气体脱硫塔、净化气分液罐、脱硫塔底泵以及相应的连接管线，其中：

所述喷射器的液体入口与所述工作液冷却器的出口相连，所述喷射器的气体入口通入常、减顶气，所述喷射器的气液混合物出口与所述气液分离罐的第一入口相连；

所述气液分离罐的第一出口经依次连接工作液泵和工作液冷却器，最终连入所述喷射器的液体入口；

所述气液分离罐的第二出口经连接富胺液泵，抽出富胺液；

所述气液分离罐的第三出口连接所述气体脱硫塔底部的第一入口；

所述气体脱硫塔顶部的第二入口通入贫胺液；

所述气体脱硫塔顶部的第一出口经连接净化气分液罐，排出净化气；

所述气体脱硫塔底部的第二出口经连接脱硫塔底泵，连入所述气液分离罐的第二入口；

优选的，所述喷射器内的喷嘴为多喷嘴形式，即多个相同的喷嘴以同心圆结构均匀分布在圆形的喷嘴坐板上，并且各个喷嘴中心线与喷射器中心线的夹角相同；

优选的，所述喷射器在液体入口处还设置有流量控制阀；

优选的，所述气液分离罐的液位与富胺液泵出口流量之间还设置有串级控制阀；

优选的，所述气液分离罐顶部的第三入口还设置有消泡剂注入管线；

优选的，所述气液分离罐内部还设置有隔油挡板，底部的第四出口还设置有排油管线及排油液位控制阀；

优选的，所述气液分离罐第三出口管线与所述喷射器的气体入口管线之间还设置有压力控制旁路阀；

优选的，所述气体脱硫塔的第二入口管线还设置有流量控制阀；

优选的，所述净化气分液罐中还设置有破沫网；

优选的，所述净化气分液罐的顶部净化气管线还设置有压力控制阀；

优选的，所述脱硫塔底泵出口管线上还设置有所述气体脱硫塔底液位控制阀；

优选的，各个所述控制阀连接到分布式控制系统，对流量、压力和液位进行控制。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、在常减压蒸馏装置内，采用喷射器作为常、减顶气的增压设备。脱硫剂N-甲基二乙醇胺溶液作为喷射器的动力介质工作液，被工作液泵驱动增压至4.10～4.60MPa(A)后，进入喷射器，喷射器内喷嘴形式采用多喷嘴形式，将常、减顶气吸入并增压至0.45～0.50MPa(A)，工作液体积流量应当控制为吸入气体标准体积流量的4.25～4.85倍。在喷射增压过程中，常、减顶气与工作液充分混合，气体中的硫化氢被工作液中的N-甲基二乙醇胺充分吸收反应。相比传统的压缩机增压脱硫方案，具有设备简单(无气体压缩机)、投资小(固定设备投资降低约5％)、脱硫效果好(常、减顶气中硫化氢含量降至＜500mg/m³，净化气硫化氢含量＜20mg/m³)，运行稳定，维修费用低等特点，并可消除硫化氢对压缩机等关键设备的腐蚀。

2、常、减顶气经过喷射器增压脱硫后，送入气体脱硫塔进一步脱硫，气体自下而上与来自溶剂再生装置的贫胺液逆流接触进一步脱硫，贫胺液质量流量为常、减顶气中硫化氢质量流量的40～50倍，气体脱硫塔顶部操作压力为0.44～0.49MPa(A)。之后净化气体进入设有破沫网的净化气分液罐，进一步去除夹带的胺液，罐顶得到硫化氢浓度≤20mg/m³的合格的净化气，可直接送入常减压加热炉作燃料气使用，满足了目前环保对加热炉排放烟气的要求，以及降低排烟温度(≤120℃)、提高加热炉热效率(≥93％)的要求，同时有效消除了含高浓度硫化氢的常、减顶气需送至催化裂化或延迟焦化装置进行脱硫时，对长距离输送管线的腐蚀危害。

3、气液分离罐顶部设置消泡剂注入管线，罐内部设置隔油挡板，管底部设置排油管线，通过消泡剂定期注入以及定期排油，减少气液分离罐内胺液发泡引起的泡沫夹带问题，使喷射增压脱硫工艺过程运行更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例的常、减顶气增压脱硫工艺流程示意图。

[符号说明]

1——喷射器，1-1——喷嘴，1-2——混合室，1-3——扩压室；2——气液分离罐；3——工作液泵；4——工作液冷却器；5——气体脱硫塔；6——脱硫塔底泵；7——富胺液泵；8——净化气分液罐；A——喷射器流量控制阀；B——串级液位控制阀；C——贫胺液流量控制阀；D——脱硫塔底液位控制阀；E——旁路压力控制阀；F——净化气压力控制阀；G——排油液位控制阀；H——隔油板；I——破沫网；FC——流量控制；LC——液位控制；PC——压力控制。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

本实用新型实施例中常、减压顶气进料性质见下表1：

表1本实用新型实施例常、减压顶气进料性质

针对该常、减顶气原料，增压脱硫方法的具体实施方式为：

(1)工作液N-甲基二乙醇胺溶液被工作液泵3驱动增压至4.5MPa(A)，经过工作液冷却器4冷却至38℃后，经过喷射器流量控制阀A控制工作液的流量为220m3/h，然后从喷射器1的液体入口进入喷射器1。喷射器1中总共有6个相同喷嘴，这些喷嘴以同心圆结构均匀分布在圆形的喷嘴坐板上，并且各个喷嘴中心线与喷射器中心线的夹角相同。在喷射器1内，工作液从喷嘴处高速喷出，压力能转化成动能，形成真空区，将如表1所示的常、减顶气从喷射器1的气体入口吸入，进入喷射器的混合室，在混合室内常、减顶气与工作液充分混合，形成乳化状气液混合物，动能由从高速高分散的喷射出的工作液传递给常、减顶气，随后二者一起进入扩压室，在扩压室内进一步混合减速后，动能转化为压力能，将气液混合物增压至0.50MPa(A)后从喷射器1的气液混合物出口排出进入气液分离罐2的第一入口，在此过程中，常、减顶气与工作液中的N-甲基二乙醇胺充分混合，反应脱去部分硫化氢，将其浓度降至480mg/m³，达到增压脱硫的双重目的。

(2)从喷射器1排出的气液混合物进入气液分离罐2，使气液两相分离，分离出的一部分液相从气液分离罐2的第一出口经工作液泵3抽出加压至4.50MPa(A)，然后送至工作液冷却器4冷却至温度38℃，最后从喷射器1的液体入口输送回喷射器1，形成循环回路，另一部分液相从气液分离罐2的第二出口经富胺液泵7抽出后进行胺液再生，制备贫胺液，气液分离罐2的液位与富胺液泵7出口流量之间设置串级液位控制阀B。气液分离罐2顶部的第三入口设置消泡剂注入管线，以减少气液分离罐内胺液发泡引起的气相泡沫夹带，消泡剂注入量为工作液流量的80ppm。气液分离罐2内部设置隔油挡板H，以便将气液分离罐内产生的油相及时撇去，有效降低油类导致气液分离罐内胺液发泡的风险，同时气液分离罐2底部的第四出口设置排油液位控制阀G。在气液分离罐2的第三出口与喷射器1的气体入口之间设置旁路压力控制阀E，以将常、减顶气在喷射器的入口压力稳定在0.12MPa(A)，保证整个系统操作的平稳。

(3)从气液分离罐2分出的气相从第三出口进入气体脱硫塔5底部的第一入口，气体脱硫塔5为填料塔，气体自下而上与由富胺液经胺液再生后制得的贫胺液逆流接触进一步脱硫，气体脱硫塔5顶部操作压力为0.49MPa(A)，从气体脱硫塔5顶部的第二入口进入的贫胺液的质量分数为30w％，且贫胺液管线设置贫胺液流量控制阀C，控制贫胺液质量流量22m³/h。气体脱硫塔5顶部的气相从第一出口进入设有破沫网I的净化气分液罐8，进一步去除夹带的胺液，罐顶得到硫化氢浓度≤20mg/m³的合格的净化气，净化气管线设置净化气压力控制阀F，控制净化气压力为0.35MPa(A)。气体脱硫塔5底部的胺液经第二出口被脱硫塔底泵6抽出送至气液分离罐2，补充喷射增压的所需工作液，替换气液分离罐内的富胺液。脱硫塔底泵6出口管线上设置脱硫塔底液位控制阀D。

本实用新型的方法及其装置相比于传统的压缩机增压脱硫方法及其装置，具有设备简单(无气体压缩机)、投资小(固定设备投资降低约5％)、脱硫效果好(常、减顶气中硫化氢含量降至＜500mg/m³，净化气硫化氢含量＜20mg/m³)，运行稳定，维修费用低等特点，净化后的气体可直接作为常减压蒸馏装置加热炉燃料，满足了目前环保对加热炉排放烟气的要求，以及降低排烟温度(≤120℃)、提高加热炉热效率(≥93％)的要求，同时有效消除了含高浓度硫化氢的常、减顶气对压缩机、长距离输送管线的腐蚀危害。相比于现有技术如专利(CN 1817410A)及专利(CN2868394Y)中采用喷射器的增压脱硫工艺，具有增压压力高、脱硫率更高的优点，并且可有效降低气液分离罐内胺液发泡的风险，运行更稳定。

Claims (10)

1.一种常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，包括：喷射器、气液分离罐、工作液泵、工作液冷却器、富胺液泵、气体脱硫塔、净化气分液罐、脱硫塔底泵以及相应的连接管线，其中：

所述喷射器的液体入口与所述工作液冷却器的出口相连，所述喷射器的气体入口通入常、减顶气，所述喷射器的气液混合物出口与所述气液分离罐的第一入口相连；

所述气液分离罐的第一出口经依次连接工作液泵和工作液冷却器，最终连入所述喷射器的液体入口；

所述气液分离罐的第二出口经连接富胺液泵，抽出富胺液；

所述气液分离罐的第三出口连接所述气体脱硫塔底部的第一入口；

所述气体脱硫塔顶部的第二入口通入贫胺液；

所述气体脱硫塔顶部的第一出口经连接净化气分液罐，排出净化气；

所述气体脱硫塔底部的第二出口经连接脱硫塔底泵，连入所述气液分离罐的第二入口。

2.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述喷射器内的喷嘴为多喷嘴形式，即多个相同的喷嘴以同心圆结构均匀分布在圆形的喷嘴坐板上，并且各个喷嘴中心线与喷射器中心线的夹角相同。

3.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述喷射器在液体入口处还设置有流量控制阀。

4.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述气液分离罐的液位与富胺液泵出口流量之间还设置有串级控制阀。

5.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述气液分离罐顶部的第三入口还设置有消泡剂注入管线，所述气液分离罐内部还设置有隔油挡板，底部的第四出口还设置有排油管线及排油液位控制阀。

6.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述气液分离罐第三出口管线与所述喷射器的气体入口管线之间还设置有压力控制旁路阀。

7.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述气体脱硫塔的第二入口管线还设置有流量控制阀。

8.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述净化气分液罐中还设置有破沫网，所述净化气分液罐的顶部净化气管线还设置有压力控制阀。

9.根据权利要求1所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔底泵出口管线上还设置有所述气体脱硫塔底液位控制阀。

10.根据权利要求3-9任一项所述的常、减顶气增压脱硫装置，其特征在于，各个所述控制阀连接到分布式控制系统，对流量、压力和液位进行控制。

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