丁燕軍

( 中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部，200540)

延遲焦化是高脫碳率的輕質(zhì)化加工手段，具有對原料適應(yīng)性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率較高、工藝相對成熟、工程投資較低及在一定的原油價格機(jī)制下投資回報率較高等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是原油二次深加工的主要手段。由于對焦化污油和催化油漿的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化利用，延遲焦化裝置產(chǎn)品——液化氣中總硫含量越來越高。當(dāng)總硫含量超標(biāo)時，設(shè)備的腐蝕率成倍增長，不僅影響設(shè)備的使用壽命，極易形成安全隱患，嚴(yán)重威脅裝置安全，而且產(chǎn)品氣味難聞，須進(jìn)一步精制。而傳統(tǒng)的液化氣堿洗脫硫醇技術(shù)不僅消耗大量的堿液，而且產(chǎn)生大量的廢堿渣。隨著煉油化工環(huán)?？己藰?biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的堿洗脫硫醇技術(shù)越來越受到限制。

中國石化上海石油化工股份有限公司天然氣綜合利用項(xiàng)目——15 t/h 焦化液化氣脫硫醇及堿液氧化再生裝置采用目前較先進(jìn)的液膜脫硫醇技術(shù)(Lift-HR 工藝)及專有設(shè)備，裝置投產(chǎn)以來，運(yùn)行情況良好，脫硫效果明顯，精制后液化氣總硫含量平均在20 μg/g 以下，完全達(dá)到民用液化氣的要求。

1 焦化液化氣脫硫醇工藝流程［1-2］

焦化液化氣脫硫醇裝置設(shè)計處理能力為15 t/h，年開工8 400 h。該裝置包括液化氣脫硫醇單元和堿液氧化再生單元，工藝流程分別見圖1 和圖2。

圖1 液化氣脫硫醇單元流程

圖2 堿液氧化再生單元流程

1.1 脫硫醇單元

來自胺洗脫硫后的液化氣經(jīng)過纖維過濾器脫除焦粉等固體雜質(zhì)后，再經(jīng)過胺液聚結(jié)分離器脫除液化氣中夾帶的胺液，在胺液聚結(jié)分離罐內(nèi)液化氣與胺液分離，胺液去回收裝置。

預(yù)處理后液化氣經(jīng)增壓泵增壓，與來自液膜脫硫醇分離罐的堿液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ～20%的氫氧化鈉溶液)混合，從堿液預(yù)抽提反應(yīng)器頂部進(jìn)入，在分離罐中沉降分離。分離后堿液從罐底引出去堿液氧化塔;液化氣從罐頂部出，經(jīng)精細(xì)過濾器過濾后與兩級過濾后的堿液混合后從液膜脫硫醇反應(yīng)器頂部進(jìn)入，完成二級脫硫醇。堿液與液化氣在液膜脫硫醇分離罐中分離，分離后堿液由循環(huán)堿液泵送去堿液預(yù)抽提反應(yīng)器，液化氣從罐頂部出裝置。

1.2 堿液氧化再生單元

來自堿液預(yù)抽提反應(yīng)器分離罐的堿液從底部進(jìn)入堿液氧化塔，壓縮空氣經(jīng)過濾后從塔底進(jìn)入，在塔內(nèi)完成堿液氧化。若堿液溫度低于30 ℃(冬季)，則利用加熱器加熱至40 ～50 ℃。氧化后堿液及尾氣在塔頂快速分離，尾氣從塔頂出，經(jīng)尾氣水洗塔后去尾氣焚燒爐;堿液溢過隔板進(jìn)入二硫化物分離區(qū)，氧化后堿液與生成的二硫化物沉降分離，經(jīng)二硫化物聚結(jié)分離柱后，二硫化物被二次分離，并停留在分離塔上部。利用遠(yuǎn)程控制液位，定期排放二硫化物至儲罐。

再生后堿液送至再生堿液氣提塔進(jìn)一步脫除二硫化物。氣提尾氣去尾氣水洗塔，堿液由貧堿液泵送去液膜脫硫醇反應(yīng)器。若堿液溫度高于50 ℃(夏季或堿液氧化放熱)，則用循環(huán)水冷卻到45 ℃。

新鮮堿液配催化劑后利用循環(huán)堿液泵送入本單元。堿渣可排放至廢堿渣罐，然后通過泵送至環(huán)保中心集中處理。

由于堿液氧化用催化劑隨堿液長期運(yùn)行會逐漸失活，同時分離出來的二硫化物會帶走少量催化劑，需要定期通過進(jìn)堿液氧化塔堿液管線上的催化劑注入旁管來補(bǔ)充催化劑。

2 焦化液化氣脫硫醇工藝的應(yīng)用

2.1 原料

液化氣脫硫醇裝置用于處理來自胺洗脫硫化氫后的焦化液化氣，設(shè)計處理量為15 t/h。原料中雜質(zhì)指標(biāo)見表1，設(shè)計原料組成見表2。

表1 設(shè)計原料雜質(zhì)含量及操作條件

表2 設(shè)計原料組成 %

2.2 催化劑

硫醇與堿液反應(yīng)所產(chǎn)生的硫醇鈉的氧化反應(yīng)相當(dāng)慢，但催化劑的存在可加快反應(yīng)速度。通常催化劑在更換堿液的時候與新鮮堿液一同加入，一般情況下，每2 周向堿液系統(tǒng)補(bǔ)加一次催化劑。催化劑技術(shù)參數(shù)及分析方法見表3。

表3 催化劑技術(shù)參數(shù)及分析方法

2.3 主要工藝參數(shù)

因受上游裝置焦化液化氣產(chǎn)量的限制，目前液化氣原料流量只有設(shè)計值的40%左右。主要工藝操作參數(shù)見表4。

表4 主要工藝參數(shù)

2.4 運(yùn)行效果

2010 年8 月6—7 日裝置投料進(jìn)行工業(yè)化運(yùn)行調(diào)試，8 月8—24 日的產(chǎn)出合格產(chǎn)品，期間對液化氣產(chǎn)量、原料及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖3。

經(jīng)計算，原料總硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均2 200 μg/g，產(chǎn)品總硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為20 μg/g，達(dá)到民用液化氣總硫的標(biāo)準(zhǔn)，脫硫的效果明顯。

圖3 工業(yè)化運(yùn)行期間液化氣產(chǎn)品總硫變化

堿液氧化再生效果及消耗情況如下:

(1)從堿液分離效果來看，開工以來精制液化氣出口殘留物中未檢出堿液，表明液膜脫硫反應(yīng)器分離效果好且穩(wěn)定;

(2)從堿液消耗情況來看，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在13% ～14%，開工以來未排放堿渣，與傳統(tǒng)抽提工藝相比降低明顯。由于液膜脫硫的堿液循環(huán)量比傳統(tǒng)工藝降低80%，能耗也顯著降低。

由于目前液化氣流量只有設(shè)計值的40%左右，滿負(fù)荷運(yùn)行時的運(yùn)行效果有待考察。

3 纖維液膜脫硫醇裝置與傳統(tǒng)脫硫醇裝置的能耗及成本比較

傳統(tǒng)脫硫醇裝置采用預(yù)堿洗+抽提塔+堿液抽提的技術(shù)，與采用纖維液膜脫硫醇技術(shù)的脫硫裝置的公用工程物料消耗、能耗和運(yùn)行成本比較見表6(表中數(shù)據(jù)為換算成15 t/h 液化氣處理量負(fù)荷)。

表6 兩種工藝裝置的公用工程物料消耗、能耗及運(yùn)行成本比較

纖維液膜脫硫醇工藝操作成本為3.29 元/t，比相同工藝條件下傳統(tǒng)抽提工藝操作成本(21.61 元/t)低18.32 元/t。按照液化氣處理量15 t/h 測算，每年節(jié)約精制成本約230 萬元。按目前液化氣處理量4 t/h 測算，每年節(jié)約精制成本約61 萬元。由此可見，纖維液膜脫硫醇工藝與傳統(tǒng)抽提工藝相比，除脫硫醇效果較好外，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢明顯。

4 結(jié)語

應(yīng)用纖維液膜脫硫醇技術(shù)以來，焦化液化氣纖維膜脫硫醇工藝達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。在焦化液化氣原料的總硫在2 mg/g 左右的情況下，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的堿液，產(chǎn)品液化氣總硫可穩(wěn)定在20 μg/g 左右。

開工以來，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在13% ～14%，堿渣量與傳統(tǒng)抽提工藝相比明顯降低。由于液膜脫硫的堿液循環(huán)量比傳統(tǒng)工藝減少80%，能耗也顯著降低。

總之，纖維液膜脫硫醇技術(shù)不僅能夠提高液化氣產(chǎn)品質(zhì)量，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，在液化氣等輕質(zhì)油品精制方面值得推廣應(yīng)用。

［1］ 李旭輝，王運(yùn)波，柏海燕，等. 輕質(zhì)油品精制高效傳質(zhì)設(shè)備——纖維液膜接觸器［J］. 石油化工設(shè)備，2003，32(5):47 -49.

［2］ 李穎，宋自力，戰(zhàn)曉強(qiáng)，等.纖維膜脫硫醇工藝在液態(tài)烴脫硫醇單元上的應(yīng)用［J］.石油化工設(shè)計，2008，25(2):43 -46.