纖維膜接觸器在汽油脫硫中的應用

張風香(中國石油長慶石化公司運行二部,陜西 咸陽 712000)

1.汽油精制裝置存在的問題

堿液攜帶與改造技術方案的提出日常汽油精制操作中，當V3101堿液濃度低于4%，必須進行換堿操作；當V3101堿液界位低于30%，必須進行補堿操作。但通常情況是堿液濃度還基本未發生變化時，油堿界位很快就下降至30%以下。在固定床脫水過程中經常有大量堿液脫出。另外，在罐區的日常脫水工作中，也經常有堿液脫出。這說明汽油攜帶堿液現象非常嚴重。

在2009年4月份檢修過程中，我們采用蘭州石油機械研究所開發的液態烴纖維膜脫硫技術對汽油精制裝置進行了改造。具體內容如下：

1.1 現有的汽油堿洗沉降罐（V3101）開安裝孔，加纖維液膜堿洗反應器。

1.2 增設堿液、汽油和非凈化風精密過濾器，以防止各介質夾帶的固體雜質阻塞纖維液膜反應器，

1.3 增設2臺堿洗循環泵。

2.纖維膜接觸器的工作原理

堿液相從反應器頂部側面進入纖維絲束后,在沿纖維絲表面向下流動的過程中,由于液化氣與堿液的表面張力的不同，纖維絲表面對堿液的親和力更大，同時兩者的流動速度也不同，使得液化氣與堿液之間在纖維束上形成一層流動的液膜。

烴相從反應器頂部均勻進入，與附著在纖維上的堿液同向流動并發生反應，當達到套管末端后便匯入烴層，在此過程中由于纖維數量眾多，極大地增加了傳質面積，減小了傳質距離，從而大大提高了傳質效率，強化了硫化物與堿液在液膜上的化學反應，故而能大幅度的脫除液化氣中硫雜質。

2.1 改造流程

改造后的工藝流程如下：自催化而來的含硫汽油經過過濾器后自纖維膜反應器的頂部進入，過濾后的堿液從接觸器側面進入接觸，油堿兩相沿著接觸器的金屬纖維絲向下流動,在液膜上完成反應脫除汽油中的硫化氫，脫硫后的汽油從V3101上方流出，進入固定床反應器。V3101內堿液循環使用，可通過堿液循環泵補充新鮮堿液。

2.2 工藝參數

2.2.1 循環堿液質量分數

脫除硫化氫只需較低的堿液質量分數。硫醇特別是乙硫醇在堿液中的分配系數相對較小,為保證液態烴中H S和RSH的充分脫除,堿液絕不可被RSH或H S完全消耗掉,必須保持一定的堿液質量分數。同時,保持足以使硫醇抽提反應發生的堿的質量分數也很重要。如果堿質量分數太低,硫醇反應就不能有效進行。為確保硫化氫和硫醇的充分抽提,新鮮堿液的質量分數應保持在4-10%，若低于4%，將進行換堿。

2.2.2 堿液循環量

根據堿液相在接觸器中纖維絲上的分布情況確立堿液循環量,以保證每一根纖維絲均有堿液在其上面成膜,并有一定的厚度。本裝置操作控制堿液循環量在9-10t/h。

2.2.3 操作壓力和溫度

纖維液膜汽油脫硫的操作溫度由進入系統的汽油溫度控制。低溫將導致Na2S析出,因此,應盡可能維持較高的操作溫度，否則會助長堿的夾帶。

3.應用效果分析

3.1 汽油攜帶堿液情況

在日常操作中規定，V3101油堿界位控制在30%-70%，若低于30%，要進行補堿操作。表1為改造前后裝置的運行情況。圖1為改造前后V3101油-堿界位變化趨勢的對比情況。

改造前，裝置的加工負荷為93.65%，汽油的停留時間為31min，在該運行負荷下，油堿界位每天降低4.4-5.5%，下降趨勢較快，平均每8-10天換一次堿液。采用纖維液膜反應器改造后，裝置的加工負荷變大，達到了115.99%，汽油的停留時間縮短到21min，但V3101的油堿界位下降趨勢變緩，平均每天降低1%左右，預計換堿周期在40天左右。另外從日常脫水工作中發現，固定床反應器中汽油攜帶的水量變少，也說明汽油攜帶堿液情況有所改善。

3.2 化工原材料消耗

改造前，換堿周期平均為8-10天左右。改造后，根據堿液的下降趨勢估計，換堿周期在40天左右。表4為改造前后化工原材料的消耗情況。

改造后，堿液的消耗量大大降低。改造后的堿液年消耗量降至52.5噸，是改造前用量的1/4。按照每噸堿液900元計算（堿液為濃度30%的離子膜液堿），預計每年可節省原材料費14.45萬元。

4.結語

經過一段時間的使用，認為纖維膜接觸反應器基本達到了預期的目的。具有節省投資、減少占地面積和節約操作費用等優點，尤其適宜在舊裝置上改造。從實際運用看占有明顯的優勢，主要體現在以下幾方面：

4.1 分離效果好，堿液夾帶減少。汽油處理量增加后，無須增加沉降分離設備，可以減少設備投資費用。

4.2 堿洗效率高，精制后汽油產品質量達到標準。

4.3 脫硫效率高。堿液利用率大大增加。

4.4 堿耗低，堿渣排量少，減少了環保治理費用。

[1]劉文杰，劉波.纖維膜技術在液態烴脫總硫上的應用.研究與開發，2006,34(2):184-185.

[2]黃祖娟.纖維膜接觸器在脫硫裝置中的應用.化工進展.2003，22（2:191-193.

[3]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.石油化工設備，2003,32（5）：47-49.