纖維膜脫硫技術(shù)在液化氣脫硫中的應(yīng)用

1、纖維膜脫硫技術(shù)在液化氣脫硫中的應(yīng)用譚海濱1庫登新1唐乳林2(1中石化長嶺分公司精油第一作業(yè)部，2中石化長嶺分公司生產(chǎn)所，岳陽)摘要：介紹了纖維膜脫硫技術(shù)的技術(shù)原理、特點，總結(jié)了長嶺分公司在1#氣脫硫裝置液化氣脫硫中的應(yīng)用情況，應(yīng)用該技術(shù)保證了液化氣的質(zhì)量，脫硫堿液的消耗減少了50%以上。關(guān)鍵詞：纖維膜脫硫技術(shù)液化氣總硫堿消耗一項背景1#氣體脫硫裝置液化氣脫硫醇部分的設(shè)計處理能力37.5t/h。 1#催化裂化裝置改造為FDFCC-III后，液化氣產(chǎn)量提高了4.5 t/h，同時投入富焦炭氣體吸收穩(wěn)定系統(tǒng)后，焦炭液化氣回收了6.5 t/h。 目前1#氣體脫硫裝置的液化氣脫硫醇需要處理1#聯(lián)合裝置的催

2、化液化氣和焦炭液化氣，總處理量達到48.5t/h，目前裝置的處理能力明顯不足。目前，液化氣脫硫醇采用常規(guī)的堿洗工藝，即“預(yù)洗網(wǎng)萃取塔堿液空氣加溫氧化再生”工藝，預(yù)洗堿液不再生，所以堿液的消耗和堿渣排放量很大。 堿液空氣加溫氧化再生過程中的二硫化物和堿液微乳化分離影響再生效果，再生堿的脫硫效果不及新堿，產(chǎn)品總硫不能降低到低水平，只能通過縮短堿交換周期、提高堿消耗的方法提高脫硫率。因此，長嶺分公司決定采用南京金煉科技有限公司研制的纖維膜接觸器脫硫醇新技術(shù)，打破裝置擴張和產(chǎn)品質(zhì)量提高的瓶頸。雙工藝原理纖維膜接觸器是全新的傳遞設(shè)備，二相在接觸器內(nèi)接觸的方式不是通常的混合分散霧間的球面接觸，而是特殊的非

3、分散液膜間的平面接觸(參照圖1 )，當油品(烴類)和堿液分別沿金屬纖維向下流動時，由于表面張力不同，對金屬纖維的附著力不同，堿液的附著力也不同堿液沿著交叉的網(wǎng)狀金屬纖維流動時，被縱橫的金屬纖維拉伸成為非常薄的膜，小體積的堿液向非常大的面積的堿膜擴展。 此時，若使烴類從被堿性液潤濕的金屬纖維網(wǎng)同時流下，則烴類與堿性液之間的摩擦力使堿性膜進一步變薄，兩相間的接觸與平膜接觸，在接觸的過程中進行酸堿反應(yīng)，在一定時間內(nèi)完成傳遞的過程(參照圖2 )。 根據(jù)纖維膜的性能特征，纖維膜接觸器具有遺傳效率高、接觸面積大、設(shè)備投資省和處理能力大等特征。圖1纖維膜反應(yīng)器的工作原理圖纖維膜接觸器解決了常規(guī)混合沉降系統(tǒng)發(fā)

4、現(xiàn)的提取效率和堿濃度限制。 該系統(tǒng)大大促進了烴堿比的降低，有助于提高提取效率。 纖維膜接觸器由長度長且連續(xù)的小徑纖維絲構(gòu)成，被管和圓筒型的容器包著，有效的截面填充纖維，提供大量產(chǎn)生遺傳物質(zhì)所需的表面積。圖2纖維液膜反應(yīng)器內(nèi)的纖維表面二相流動模式圖液膜脫硫工藝用氫氧化鈉水溶液去除液化氣中的有機硫，其中甲硫醇、乙硫醇和少量硫化氫分別轉(zhuǎn)化為甲硫醇鈉、乙硫醇鈉和硫化鈉，溶解在堿液中形成堿渣， 當堿渣經(jīng)過氧化再生能得到氫氧化鈉和二硫化物的污染積累(主要是硫化鈉)導(dǎo)致脫硫效率降低時，直接排到堿渣處理裝置中。液態(tài)烴中硫醇、硫化氫堿清洗(脫離)的化學(xué)反應(yīng)如下RSH NaOH NaSR H2OH2S NaOH

5、NaHS H2O堿液氧化再生的化學(xué)反應(yīng)如下2NaSR H2O 0.5O2 RSSR 2NaOH三個過程的特征纖維膜脫硫技術(shù)應(yīng)用重力場和表面親和力的原理，將堿液在特殊填充劑表面拉向液膜，急劇增加兩相接觸面積，大幅度縮短了傳遞距離。 如果不改變脫硫機理(氫氧化鈉堿液提取液化氣中的硫醇)，不改變主要的脫硫工況(溫度、壓力)，遺傳效率(約50倍左右)大幅度提高，脫硫效率大幅度提高。 是一種高效的液化氣脫硫新技術(shù)。 與傳統(tǒng)的填充塔、貨架塔相比，有很多獨特的優(yōu)點，具體如下在單位體積內(nèi)形成更多的遺傳面積。通過縮短交換距離，延長內(nèi)部接觸，不斷更新繼質(zhì)面積，使繼質(zhì)更有效。完成遺傳沒有相分散，避免了夾膠帶的問題。

6、相分離停留時間大幅減少，設(shè)備尺寸減少。減少能源消耗。具有更寬的相流量比率范圍，得到最大的遺傳效率，處理通量提高了50倍左右。所需設(shè)備小，維護費用少，節(jié)省了資金和操作費用。對現(xiàn)有設(shè)備的改造，以最小的資金投入，簡單地改造現(xiàn)有設(shè)備，改善操作，大幅度提高了處理量。 工程設(shè)計和建設(shè)周期很短。采用更高濃度的堿液，所需的新鮮堿液少，廢堿的產(chǎn)生也少。 操作彈性大，處理量在設(shè)計值的30%130%的范圍內(nèi)正常工作。4工藝流程4.1液化氣脫硫酒精的流動來自催化焦炭裝置的液化氣體，在原裝置中除去硫化氫后，進入液化氣體胺液回收器V-625中除去微量胺液，通過V611和T604后，進入纖維膜脫硫醇的流動。 液化氣用吊籃過

7、濾器SR-601/1.2 (新型)過濾其中的雜質(zhì)后，進入一次堿清洗罐V-626 (新型)上的纖維膜接觸器FFC-601的頂部，在該頂部從一次堿清洗泵P-613/1.2 (新型)開始循環(huán)堿液在開工前開始循環(huán)，首先浸濕接觸器的金屬纖維，沿纖維絲向下流動，液化氣沿纖維束和堿液平行流動，在液化氣和堿液之間形成在纖維束上流動的薄膜，由此增加傳播面積，提高傳播速度，提高硫化氫和機械經(jīng)過堿清洗的液化氣從一次堿清洗罐的上部出來，進入安裝在二次堿清洗罐V-627 (新設(shè))上的二次堿清洗纖維膜接觸器FFC-602 (新設(shè))的上部，在其上部保持二次堿清洗泵P-609 (新設(shè)) 經(jīng)過二次堿清洗的液化氣從二次堿清洗罐的

8、頂部出來，進入安裝在液化氣水洗罐V-612 (改造)上的纖維膜接觸器FFC-603內(nèi)，與循環(huán)了液態(tài)碳化氫水清洗泵P-606/1.2的水洗水接觸，將夾在液化氣中的微量的堿滴其流程如圖3所示。圖3液化氣脫硫酒精的流動4.2堿液再生工藝流程從一次堿清洗罐V-626的底部經(jīng)由邊界位置流出的堿液在熱交換器E-606從結(jié)露水加熱到55-60，與來自管網(wǎng)的非凈化風(fēng)在混合器M-603中混合后，進入堿液氧化塔T-606的底部，堿液氧化塔的頂部進入二硫化物分離罐V-613，分離二硫化物，從二硫化物分離罐的中部排出到V623，回收后，進入間歇排出裝置。 分離出二硫化物的堿液從二硫化物分離壺底提取，經(jīng)由冷卻器E-60

9、7用循環(huán)水冷卻到40，堿液增壓泵P-611進入堿液逆提取沉降壺V-628 (新)上的纖維膜接觸器FFC-604 (新)的頂部，與礦物油接觸礦物油和堿液在罐下部迅速分離，溶劑從罐上部排出，堿液從下部排出，用再生堿液泵P-604/1.2輸送，用堿液過濾器SR-605/1.2 (新型)過濾，二次堿洗纖維膜接觸器上部堿液濃度降低到一定濃度后，導(dǎo)入新鮮堿液，置換原堿洗罐的廢堿液，統(tǒng)一處理把廢堿液作為堿渣輸送給堿渣的裝置。 裝置外來的氫化汽油，從堿液逆提取沉淀罐V628中提取堿液中的硫化物作為溶劑后，經(jīng)過溶劑循環(huán)泵P-612/1.2 (新型)，返回堿液逆提取沉淀罐V628循環(huán)使用，少量經(jīng)由溶劑水洗罐V-6

10、29 (新型)微量的堿從二硫化物分離罐頂部排出的廢氣被送到硫酸裝置進行處理。 其流程如圖4所示。圖4堿液再生工藝流程5裝置的運轉(zhuǎn)狀況纖維膜脫硫裝置于2009年7月22日給藥，運行一個月以上后，液化氣脫離后，總硫在100mg/m3以內(nèi)變動，設(shè)計指標狼、可可、可可、青蛙、空氣653標定數(shù)據(jù)見表1、表2，數(shù)據(jù)的基本情況見圖5、圖6表1液化氣系統(tǒng)各部分總硫分布狀況及脫離率日期時間T601前T601脫離率V611前車站V611脫離率V626前車站V626脫離率V626后V627脫離率V627后V612脫離率拿出裝置裝置總?cè)コ示旁乱蝗?:001118493.47366.968598.411-118.22

11、4-1255499.5215:001104592.58292.181295.14012.535-605699.49九月二日9:001187694.071210.064192.54864.617-135.34099.6615:001100991.494317.777693.74973.513-69.22299.80九月三日9:00950291.58102.279288.6906599.3215:00861487.0112214.296391.3847799.11九月四日9:001011264585.9916999.3215:00787770986.7948398.95平均值1015291.585

12、8.712.3752.8891.663.3864.922.2558.2599.43占總硫率91.51.06.80.412天的堿洗總除硫率97.04表2液化氣系統(tǒng)各部分硫醇分布狀況及脫離率日期時間V611前車站V611脫離率V626前車站V626脫離率V626后V627脫離率V627后V612脫離率拿出裝置裝置總?cè)コ示旁乱蝗?:0073921.058491.84856.32114.31897.5615:0069426.551093.33447.11816.71597.84九月二日9:0093352.844094.82343.513-1002697.2115:0096828.569289.374

13、82.413-76.92397.62九月三日9:0089026.765290.5622497.3015:00107620.685491.2756593.96九月四日9:00104116.287290.9797193.1815:00105016.487890.7826893.52平均值923.8825.8685.2591.359.6372.716.2538.7595.81占總硫醇率25.867.74.79月12日一級和二級堿洗總硫醇去除率的平均值97.63圖5再生堿液系統(tǒng)各部分堿液中的RSNa變化趨勢圖圖6再生堿液系統(tǒng)各部分堿液中的總硫變化趨勢圖圖7的前堿洗堿液中的RSNa和全硫的變化趨勢圖注：

14、圖5、6、7中堿液9月4日數(shù)據(jù)異常的原因是取樣時系統(tǒng)補充堿液。圖8水洗水中的全硫變化趨勢圖5.1總結(jié)5.1.1液化氣溶劑萃取塔(T601 )對總硫的去除率達91.5%，萃取效果好壞立即影響后續(xù)操作，特別是對預(yù)洗的影響是裝置堿消耗的主要因素。5.1.2預(yù)堿洗凈除去總硫的率為12.3%，硫醇的除去率為25.8%5.1.3一次纖維膜堿洗硫醇的除去率平均為91.3%，二次纖維膜堿洗硫醇的除去率平均為72.7%，二次堿洗硫醇的總除去率平均為97.63%。5.1.4一次纖維膜堿清洗總硫去除率平均為91.6%，二次纖維膜堿清洗總硫去除率平均為64.9%，二次堿清洗總硫去除率平均為97.04%。5.1.5裝置

15、全流程總除硫率平均99.43%； 同時運行二級纖維膜堿清洗時，液化氣中的總硫維持在50mg/m3以下。5.1.6 9月1日16:009月2日12:00，堿液的再生溫度從平均60上升到平均75，再生堿液中的RSNa含量降低后，溫度恢復(fù)到55，堿液中的RSNa含量逐步上升，這表明堿液的再生溫度5.1.7從分析數(shù)據(jù)來看，水洗水對液化氣質(zhì)量的影響有兩面性，纖維膜部分脫落后硫含量高時，有降低洗滌的傾向，反而出現(xiàn)“混淆”的效果，主要原因是現(xiàn)在的水洗水系統(tǒng)屬于封閉循環(huán)，時間長時，水中的總硫含量上升從經(jīng)驗上控制水交換頻率的液化氣銅片腐蝕來看，纖維膜脫硫后，銅片腐蝕均合格，滿足產(chǎn)品的要求，在二級纖維膜堿洗的同時運行的情況下，停止水洗系統(tǒng)，一級纖維膜堿洗運行時重新開始水洗系統(tǒng)5.1.8隨著預(yù)洗堿液的運轉(zhuǎn)時間的延長，堿液中的RSNa和總硫磺上升，H2S幾乎完全被除去，RSH的除去率逐漸降低，主要是液化氣中的輕成分RSH被除去，因此適當?shù)匮娱L預(yù)洗堿的使用期5.1.9按