第十章-脫硫裝置

crudeoilelectricaldesaltingAtmosphericandVacuumDistillationUnitCatalyticcrackingunitDelayedcokingunitCatalystReformingUnithydrogenproductionunitHydrogenCrackingUnitHydrogenRefiningunit1/15/20231石油化工過程系統(tǒng)概論Chapter10DesulphurizationUnit第十章脫硫裝置1/15/20232石油化工過程系統(tǒng)概論IntroductionDesulphurizationmethodDryDesulphurizationWetDesulphurizationDesulphurizationUnit

removingsulfurintherawmaterialspurposeremovingtheacidiccomponentandtheregenerationaminesolutioninthedraft1/15/20233石油化工過程系統(tǒng)概論1.干法脫硫drydesulphurization是采用固體吸附劑將氣體中的硫化氫吸附出去。這種方法適用于含微量硫化氫的氣體。經(jīng)吸附后可以將硫化氫含量降至1ppm以下。常用的吸附劑有氧化鋅、活性炭和分子篩等。此法的缺點(diǎn)是設(shè)備笨重，投資較高，且為間歇操作。在石油工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的氣體脫硫方法是濕式脫硫法。1/15/20234石油化工過程系統(tǒng)概論2.濕式脫硫wetdesulphurization濕式脫硫是用液體作為吸收劑，對(duì)氣體進(jìn)行洗滌除去H2S。根據(jù)吸收劑對(duì)H2S的吸收方式不同又分為化學(xué)吸收和物理吸收。目前我國(guó)煉油廠氣體脫硫裝置采用化學(xué)吸收法，所用的吸收劑大多是醇胺類。1/15/20235石油化工過程系統(tǒng)概論二、脫硫裝置的主要化學(xué)反應(yīng)1.脫除H2SremovingHydrogensulfide：乙醇胺吸收氣體中的硫化氫生成硫化物和酸式硫化物2.脫除CO2removing

Carbondioxide(CO2)：乙醇胺吸收氣體中的CO2生成碳酸胺鹽和酸式碳酸胺鹽

1/15/20236石油化工過程系統(tǒng)概論當(dāng)溫度在25～40℃時(shí)，反應(yīng)由左向右進(jìn)行(即在吸收塔內(nèi)進(jìn)行)，吸收氣體中的H2S和CO2；當(dāng)溫度升到105℃及更高時(shí)，則由右向左(在再生塔內(nèi)進(jìn)行)。此時(shí)胺類失去堿性，生成的胺的硫化物和碳酸鹽分解，逸出原來被吸收的H2S和CO2，因此乙醇胺可以循環(huán)使用。1/15/20237石油化工過程系統(tǒng)概論三、脫硫劑的選擇醇胺是單乙醇胺、雙乙醇胺和三乙醇胺的總稱，是一種弱的有機(jī)堿，其堿性隨溫度升高而減弱。以上反應(yīng)是以乙醇胺作為脫硫劑的，由于乙醇胺(MEA)——[NH2(CH2)OH簡(jiǎn)寫為RNH2]溶液具有使用范圍廣，反應(yīng)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，而且容易從沾污的溶液中回收等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是吸收H2S及CO2較好的溶劑。1/15/20238石油化工過程系統(tǒng)概論由于單乙醇胺能與COS(羥基硫，液化氣體中通常含有的組分)反應(yīng)而不能再生，所以單乙醇胺一般用于油氣田和其它不含COS(或CS2)的氣體脫硫，在煉廠氣中通常含有COS，所以選用二乙醇胺(DEA)——[NH(CH2CH2OH)]或二異丙醇胺(DIPA)[NH(C3H6OH2)2]溶液。1/15/20239石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)工藝流程脫硫裝置的目的：脫除氣流中酸性組分；再生胺溶液1/15/202310石油化工過程系統(tǒng)概論（１）含有H2S或CO2的原料氣，經(jīng)冷卻到40℃自底部進(jìn)入吸收塔與自塔上部引入的溫度為45℃左右的乙醇胺溶液（貧液）逆向接觸。為什么？1/15/202311石油化工過程系統(tǒng)概論（２）氣體中的硫化氫和二氧化碳被胺溶液吸收，氣體得到凈化。（３）吸收后的凈化氣自塔頂排出。1/15/202312石油化工過程系統(tǒng)概論（４）塔底的吸收胺液(富液)經(jīng)與貧液換熱后進(jìn)入再生塔上部，與下部來的蒸汽(重沸器產(chǎn)生的二次蒸汽)直接接觸，升溫到120℃左右，使H2S和CO2及存在于氣體中的少量烴類大部分解吸出來，由塔頂排出。

1/15/202313石油化工過程系統(tǒng)概論（５）溶液自塔底引出進(jìn)入重沸器殼程，被管程的蒸汽加熱后，H2S和CO2從溶液中完全解吸出來，返回胺再生塔。（６）胺再生塔底再生后的胺液，與富液換熱后，再經(jīng)冷卻器冷卻至40℃左右，由貧液泵打入吸收塔循環(huán)使用。1/15/202314石油化工過程系統(tǒng)概論（７）再生塔頂出來的酸性氣體(H2S、CO2、水蒸汽和烴類混合氣體)經(jīng)空氣冷卻器冷卻至40℃以下，進(jìn)入再生塔回流罐。在此分離出來的液體送回胺再生塔回流用，干燥酸性氣體送往硫磺回收裝置。1/15/202315石油化工過程系統(tǒng)概論GasabsorberfeedgascondenserAminefilterRich-leansolventexchangersteamsteam1reboilerAmineregenerator2pumpcondenser3returnpot

Sulfurrecoveryunit1—relivekettle2—Leansolventpump3—AminedrumFlowDiagramforDesulphurizationUnit1/15/202316石油化工過程系統(tǒng)概論工藝流程簡(jiǎn)圖氣體吸收塔

胺再生塔

再生塔回流罐

胺液過濾器

復(fù)活釜再沸器

蒸汽蒸汽原料氣（含H2S或CO2）排放或去制硫裝置冷凝熱交換器1/15/202317石油化工過程系統(tǒng)概論一組利用汽提方法再生溶劑的氣體吸收器

請(qǐng)同學(xué)們自己讀這套流程圖，并寫出此工藝過程的流程簡(jiǎn)圖。1/15/202318石油化工過程系統(tǒng)概論本章重點(diǎn)1.如何選擇脫硫劑？2.脫硫劑的工作原理3.脫硫裝置工藝流程4.解釋脫硫裝置干法脫硫濕法脫硫吸收塔再生塔1/15/202319石油化工過程系統(tǒng)概論第十一章硫磺回收裝置

SulphurRecoveryUnit石油中都不同程度地含有一些硫化物。在煉制過程中，這些含硫化物相當(dāng)大的部分都變成H2S而出現(xiàn)在催化裂化、加氫裂化或延遲焦化的氣體之中。同時(shí)，天然氣中也含有一定量的H2S氣體，如不加以處理利用，將對(duì)環(huán)境造成較大的污染。1/15/202320石油化工過程系統(tǒng)概論硫磺回收的基本方法一般總是先將氣體中的H2S用溶劑(如乙醇胺)吸收分離出來，再把一部分H2S氧化成硫磺及SO2，將此SO2與另一部分余下的H2S再經(jīng)活性氧化鋁催化劑轉(zhuǎn)化成硫磺。由此可見，硫磺回收裝置的任務(wù)就是從烴類或其它含H2S氣體中制取硫磺，以解決H2S有毒氣體對(duì)大氣的污染。

1/15/202321石油化工過程系統(tǒng)概論第一節(jié)基本原理與工藝流程一、基本原理根據(jù)酸性氣體中H2S的含量，對(duì)于不同濃度的氣體，分別采用直流法、分流法和直接氧化法三種方法來回收硫磺。其基本原理可用下列反應(yīng)式表示：（１）高溫氧化反應(yīng)1/15/202322石油化工過程系統(tǒng)概論（２）催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)（３）催化氧化反應(yīng)由于來自脫硫裝置的酸性氣總是含有不同程度的烴類、CO2、水蒸氣以及某些有機(jī)物，諸如羥基硫、二硫化碳、溶劑等，有的還會(huì)含有氨組分。因此，實(shí)際上發(fā)生的反應(yīng)遠(yuǎn)比上述反應(yīng)要復(fù)雜得多。1/15/202323石油化工過程系統(tǒng)概論在高溫氧化反應(yīng)段，除發(fā)生上述第一種反應(yīng)外，還將發(fā)生烴類的燃燒反應(yīng)和相當(dāng)復(fù)雜的副反應(yīng)，燃燒反應(yīng)和主要副反應(yīng)如下：在催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)段，除發(fā)生上述第二種反應(yīng)外，還將發(fā)生下列有機(jī)硫的水解反應(yīng)：

1/15/202324石油化工過程系統(tǒng)概論二、回收方法1．直流法：當(dāng)酸性氣體中的H2S含量大于50％時(shí)，一般采用直流法生產(chǎn)工藝。2．分流法：當(dāng)酸性氣體中H2S含量在15～50％之間時(shí)，一般采用分流法。3．直接氧化法:當(dāng)酸性氣體中的H2S濃度低于15％時(shí)，一般采用直接氧化法。無論哪種方法都是由燃燒（反應(yīng)）爐、廢熱鍋爐、轉(zhuǎn)化氣、冷凝器等系列容器組成。這些方法的區(qū)別在于一級(jí)轉(zhuǎn)化器前面產(chǎn)生SO2的方法不同。1/15/202325石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（1）從脫硫裝置來的酸性氣體經(jīng)氣-液分離器脫除水分和烴類后全部進(jìn)入燃燒爐（溫度1100～1300℃）。燃燒所需的空氣由鼓風(fēng)機(jī)供給，按酸性氣體中全部烴類完全燃燒和三分之一的H2S完全燃燒生成SO2的原則配風(fēng)。

1/15/202326石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（2）對(duì)H2S來說，反應(yīng)時(shí)爐內(nèi)約有60％的H2S反應(yīng)生成氣體硫，余下40％的H2S三分之一生成SO2，三分之二保持不變。1/15/202327石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（3）為了取走燃燒過程中產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱，并使生成的硫蒸氣逐步冷凝，反應(yīng)生成氣有80％通過廢熱鍋爐降溫至350℃左右，然后反應(yīng)生成氣再進(jìn)入一級(jí)冷凝冷卻器，冷卻至170℃，此時(shí)大部分硫磺呈液體狀態(tài)，從一級(jí)捕集器底部分出。1/15/202328石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（4）從一級(jí)捕集器頂部出來的氣體與10％的高溫反應(yīng)氣體(從燃燒爐內(nèi)出來)摻合，使氣體溫度提高后進(jìn)入一級(jí)轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)化溫度約為300～320℃。反應(yīng)后的含硫氣體進(jìn)入二級(jí)冷凝冷卻器，冷卻至150～160℃左右進(jìn)入二級(jí)捕集器，進(jìn)行硫磺的分離捕集

1/15/202329石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（5）從二級(jí)捕集器頂部出來的氣體再與另外10％的高溫過程氣摻合后，進(jìn)入二級(jí)轉(zhuǎn)化器。轉(zhuǎn)化溫度約為250～270℃，然后進(jìn)入三級(jí)冷凝冷卻器及三級(jí)捕集器。各處捕集的液態(tài)硫，經(jīng)過硫封罐集中到液硫罐，用液流泵送出。硫磺經(jīng)過冷卻，用結(jié)片機(jī)或鋼帶成型機(jī)成型后包裝出廠。

1/15/202330石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐（6）分離出硫后的過程氣(硫磺尾氣)送往下游的尾氣處理裝置或經(jīng)灼燒爐灼燒后放空

1/15/202331石油化工過程系統(tǒng)概論為達(dá)到較高的硫回收率，工業(yè)裝置中一般設(shè)有二級(jí)、三級(jí)甚至四級(jí)轉(zhuǎn)化器。采用兩級(jí)轉(zhuǎn)化時(shí)，硫的回收率為93%~95%；三級(jí)轉(zhuǎn)化時(shí)為94%~96%；而四級(jí)轉(zhuǎn)化時(shí)則可達(dá)95%~97%，所得硫磺的純度約為99.8%。1/15/202332石油化工過程系統(tǒng)概論2.分流法原理在這種方法中，占進(jìn)料總量三分之一的酸性氣體引入燃燒爐，所配空氣量按烴類完全燃燒和H2S完全燃燒生成SO2進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于H2S來說，反應(yīng)后在爐內(nèi)沒有生成氣體硫，只有SO2生成。三分之二酸性氣體在一級(jí)轉(zhuǎn)化器前與燃燒爐內(nèi)生成的SO2匯合，同時(shí)進(jìn)如轉(zhuǎn)化器，在催化劑作用下，H2S與SO2反應(yīng)生成氣體硫，其后的過程與直流法相同。1/15/202333石油化工過程系統(tǒng)概論3.直接氧化法原理在這種方法中，將酸性氣體與空氣在預(yù)熱器內(nèi)預(yù)熱到一定溫度后，同時(shí)進(jìn)入一級(jí)轉(zhuǎn)化器反應(yīng)生成硫，反應(yīng)氣流經(jīng)一級(jí)硫冷凝器冷凝分離出硫磺。分離出硫磺的過程氣經(jīng)再熱升溫至要求的溫度后，再與適量的空氣混合進(jìn)入二級(jí)轉(zhuǎn)化器，反應(yīng)氣流經(jīng)二級(jí)硫冷凝器分離出硫磺。其尾氣經(jīng)灼燒爐灼燒后放空。1/15/202334石油化工過程系統(tǒng)概論2345678910AirAcidgas11-氣液分離器;2-燃燒爐;3-廢熱鍋爐;5-二級(jí)捕集器;6-三級(jí)捕集器;7-一級(jí)轉(zhuǎn)化器;8-二級(jí)轉(zhuǎn)化器;9-液硫罐;10-成型機(jī).23456789硫磺硫封罐硫封罐直流法：酸性氣全部入燃燒爐；空氣量：烴類完全燃燒+1/3H2S完全燃燒分流法：：1/3酸性氣入燃燒爐，空氣量：烴類和H2S均完全燃燒；2/3在一級(jí)轉(zhuǎn)化器前與SO2混合直接氧化法：酸性氣與空氣預(yù)熱后一起進(jìn)入一級(jí)轉(zhuǎn)化器生成硫。1/15/202335石油化工過程系統(tǒng)概論FlowDiagram2345678910AirAcidgas11-gas-liquidseparator;2-burner;3-waste-heatboiler;4-primarycatcher5-secondarycatcher;6-third-stagecatcher；7-primaryreformer;8-secondaryreformer;9-liquid-sulfurtank

;10-Shaper

.23456789sulfur硫封罐硫封罐1/15/202336石油化工過程系統(tǒng)概論本章重點(diǎn)1.硫磺回收的基本步驟？2.硫磺回收有哪幾種方法？如何選擇？3.硫磺回收幾種方法的比較？4.工藝流程5.英文解釋硫磺回收1/15/202337石油化工過程系統(tǒng)概論由于受化學(xué)平衡的限制，即使在設(shè)備和操作條件保持良好的情況下，使用活性好的催化劑和三級(jí)轉(zhuǎn)化工藝，克勞斯硫磺回收法的硫回收率最高也只能達(dá)到95％左右。據(jù)此估算，一個(gè)年產(chǎn)40kt硫磺的裝置，就有1600~3200t/a(相當(dāng)于200~400kg/h)的硫從硫回收裝置尾氣中排掉，尤其是多以H2S的形式排出，對(duì)大氣的污染十分嚴(yán)重，所一必須加以整治。因此，硫磺尾氣脫硫裝置的作用：脫除硫磺回收裝置的尾氣中的元素硫。第十二章硫磺尾氣脫硫裝置1/15/202338石油化工過程系統(tǒng)概論為了處理克勞斯硫磺尾氣，國(guó)內(nèi)外目前已發(fā)展了多種處理技術(shù)，其中發(fā)展最快的尾氣處理方法是斯科特方法。斯科特尾氣凈化工藝特點(diǎn)：技術(shù)成熟、操作靈活；凈化水平高，產(chǎn)品可回收元素硫；基本沒有二次污染；投資較高。1/15/202339石油化工過程系統(tǒng)概論一、工作原理：斯科特尾氣脫硫工藝主要包括還原與吸收兩部分；還原部分：在鉬-鎳系列加氫催化劑作用下，將尾氣中的硫化物（SO2）進(jìn)行加氫反應(yīng)、CS2等進(jìn)行水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2S。吸收部分：以二異丙醇胺或甲基二乙醇胺溶液為吸收劑，在吸收塔內(nèi)選擇性吸收H2S。第一節(jié)工作原理與工藝流程1/15/202340石油化工過程系統(tǒng)概論1.還原系統(tǒng)（1）烴類反應(yīng)a.烴類與游離氧反應(yīng)生成CO2和水蒸氣b.烴類與水蒸氣及CO2的轉(zhuǎn)化反應(yīng)1/15/202341石油化工過程系統(tǒng)概論（2）硫化物的加氫反應(yīng)在臥式徑向反應(yīng)器中進(jìn)