纖維液膜脫硫醇技術在焦化裝置上的應用

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化加工手段，具有對原料適應性強、轉化率較高、工藝相對成熟、工程投資較低及在一定的原油價格機制下投資回報率較高等優點，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一步轉化利用，延遲焦化裝置產品——液化氣中總硫含量越來越高。當總硫含量超標時，設備的腐蝕率成倍增長，不僅影響設備的使用壽命，極易形成安全隱患，嚴重威脅裝置安全，而且產品氣味難聞，須進一步精制。而傳統的液化氣堿洗脫硫醇技術不僅消耗大量的堿液，而且產生大量的廢堿渣。隨著煉油化工環保考核標準的提高，傳統的堿洗脫硫醇技術越來越受到限制。

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的液膜脫硫醇技術(Lift-HR 工藝)及專有設備，裝置投產以來，運行情況良好，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過纖維過濾器脫除焦粉等固體雜質后，再經過胺液聚結分離器脫除液化氣中夾帶的胺液，在胺液聚結分離罐內液化氣與胺液分離，胺液去回收裝置。

預處理后液化氣經增壓泵增壓，與來自液膜脫硫醇分離罐的堿液(質量分數為15% ～20%的氫氧化鈉溶液)混合，從堿液預抽提反應器頂部進入，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，經精細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器頂部進入，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，分離后堿液由循環堿液泵送去堿液預抽提反應器，液化氣從罐頂部出裝置。

1.2 堿液氧化再生單元

來自堿液預抽提反應器分離罐的堿液從底部進入堿液氧化塔，壓縮空氣經過濾后從塔底進入，在塔內完成堿液氧化。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，經尾氣水洗塔后去尾氣焚燒爐;堿液溢過隔板進入二硫化物分離區，氧化后堿液與生成的二硫化物沉降分離，經二硫化物聚結分離柱后，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器。若堿液溫度高于50 ℃(夏季或堿液氧化放熱)，則用循環水冷卻到45 ℃。

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

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

2 焦化液化氣脫硫醇工藝的應用

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，設計處理量為15 t/h。原料中雜質指標見表1，設計原料組成見表2。

表1 設計原料雜質含量及操作條件

表2 設計原料組成 %

2.2 催化劑

硫醇與堿液反應所產生的硫醇鈉的氧化反應相當慢，但催化劑的存在可加快反應速度。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 周向堿液系統補加一次催化劑。催化劑技術參數及分析方法見表3。

表3 催化劑技術參數及分析方法

2.3 主要工藝參數

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

表4 主要工藝參數

2.4 運行效果

2010 年8 月6—7 日裝置投料進行工業化運行調試，8 月8—24 日的產出合格產品，期間對液化氣產量、原料及產品質量進行了分析，結果見圖3。

經計算，原料總硫質量分數平均2 200 μg/g，產品總硫質量分數平均為20 μg/g，達到民用液化氣總硫的標準，脫硫的效果明顯。

圖3 工業化運行期間液化氣產品總硫變化

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，表明液膜脫硫反應器分離效果好且穩定;

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

由于目前液化氣流量只有設計值的40%左右，滿負荷運行時的運行效果有待考察。

3 纖維液膜脫硫醇裝置與傳統脫硫醇裝置的能耗及成本比較

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

表6 兩種工藝裝置的公用工程物料消耗、能耗及運行成本比較

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抽提工藝相比，除脫硫醇效果較好外，經濟效益優勢明顯。

4 結語

應用纖維液膜脫硫醇技術以來，焦化液化氣纖維膜脫硫醇工藝達到設計目標，裝置運行平穩。在焦化液化氣原料的總硫在2 mg/g 左右的情況下，采用質量分數為15%的堿液，產品液化氣總硫可穩定在20 μg/g 左右。

開工以來，堿液質量分數在13% ～14%，堿渣量與傳統抽提工藝相比明顯降低。由于液膜脫硫的堿液循環量比傳統工藝減少80%，能耗也顯著降低。

總之，纖維液膜脫硫醇技術不僅能夠提高液化氣產品質量，而且具有較好的經濟效益，在液化氣等輕質油品精制方面值得推廣應用。

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

［2］ 李穎，宋自力，戰曉強，等.纖維膜脫硫醇工藝在液態烴脫硫醇單元上的應用［J］.石油化工設計，2008，25(2):43 -46.