2、联合工艺在焦化LPG脱硫中技术-王义锋

Merichem公司ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺

技术在焦化LPG脱硫中的应用前景

王义锋

（燕山石化炼油厂第九作业部）

摘 要：随着国内延迟焦化工艺的迅速发展，焦化LPG总硫质量控制越显重要。国内广泛运用的常规LPG碱洗及碱液氧化再生、重力分离工艺已经难以满足焦化LPG质量控制要求，同时新鲜碱液消耗量与废碱渣排放量偏大，导致操作生产成本增加。美国Merichem公司ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺技术通过其特定Fiber-filmTM接触器传质设备完全可以解决焦化LPG硫醇脱除及氧化再生后碱液中二硫化物的分离问题，达到即满足LPG产品质量要求，又可大大降低生产操作成本目的，具有广阔的应用前景。

关键词：纤维膜 LPG 碱液 再生 延迟焦化

目前，延迟焦化装置已经成为石化炼油企业消化重油的重要途径之一在国内得到迅猛发展。焦化LPG作为延迟焦化装置一种主要产品，其收率一般在2％～5％w之间［1］，同时由于延迟焦化装置工艺技术特点及原料含硫高因素，焦化LPG具有总硫含量高、硫醇硫脱除困难等特点。国内石化企业一般都将焦化LPG在脱除所含无机硫（H2S）、有机硫（主要是硫醇硫）后作为民用液化石油气产品投放市场，而民用液化石油气质量指标中要求总硫含量不大于343mg/m3［2］。根据对国内炼制含硫及高硫原油石化企业调研情况来看，焦化LPG脱硫及碱液再生工艺普遍采用常规碱洗及碱液氧化再生工艺，存在如下缺陷：第一，LPG总硫含量根本达不到不大于343mg/m3质量指标；第二，由于碱液与LPG脱出的二硫化物密度非常接近（≈1kg/cm3）3,在实际生产中难以依靠密

［］

度差分离，为维护生产，只好依靠补充高浓度新鲜碱液，同时直接排放大量废碱渣来维持系统中碱液浓度，造成碱液利用率底、碱渣排放量大、碱渣处理费用高的不利因素，增加生产操作成本。而美国Merichem公司开发的ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺技术完全可以有效解决常规焦化LPG脱硫及碱液氧化再生所存在的缺陷，具有很高的技术经济水平。

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1 ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺技术介绍

焦化LPG脱硫及碱液再生的ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺技术指硫化氢、硫醇硫纤维膜抽提与纤维膜抽提碱液催化氧化再生、溶剂油洗涤二硫化物组合工艺。该两部分工艺技术相辅相成，有机结合为一个整体。根据纤维膜抽提工艺的特点及目前国内已经引进该技术的石化炼油装置运行情况来看，纤维膜抽提工艺完全可以解决焦化LPG产品总硫含量质量指标，具有很高脱硫效率。而要有效解决碱渣排放量偏大、碱液利用率偏低的问题，从目前国内应用的碱液再生技术来看，还没有非常成熟的技术，而继续引进美国Merichem公司提供的抽提碱液催化氧化再生、溶剂油洗涤的Caustic RegenSM技术可以达到非常理想的效果。从ThiolexSM与Caustic RegenSM联合工艺技术原理来看，碱液消耗完全是由硫化氢抽提、Na2S氧化和硫化氢与硫醇的抽提过程生成水稀释及化学消耗等因数决定的。由于碱液是在封闭的回路里，反应生成的水会稀释碱液，间歇式的排出稀释的碱液和补充系统新鲜碱液将是碱渣的产生与碱液消耗的全部途径。同时为保持联合工艺系统碱液量平衡不用在装置停工下进行，也不会对装置正常操作造成影响。

1.1 Fiber-filmTM(纤维膜)接触器技术原理

碱洗脱除LPG中的含硫杂质，需要将含硫杂质从烃相转移到水相，然后才能与碱液充分产生反应；氧化再生后碱液所含二硫化物需要从水相转移到抽提溶剂油烃相，才能达到碱液与二硫化物充分分离目的。根据传质的基本原理，物质在两相中传递的速度，是三个独立变量的函数，即:

R = K × A × △C

式中：R — 传质的速度；

K — 两相之间特定的传质系数； A — 两相传质时的有效接触面积； △C — 两相之间的浓度差，即推动力。

研究上式可以发现，改变等式右边三项中任意一项均可提高传质的速度。对于K值，

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只有改变温度才能发生变化，但温度的变化对K值影响很小，而另外两项对传质速率影响很大。

要增加接触面积，比较传统的做法是采用填料、塔板、静态混合器、旋转塔盘等设备。大多设备是通过一相的液滴混合分散到另一相来产生界面，每个液滴的外表面构成了传质表面，在各类几何形状中球体的单位体积表面积最小，因此为了尽可能产生单位体积最大表面积，就必须形成尽可能多的小液滴。细小液滴能增加传质速率，但细小液滴存在难分离的缺点，特别是在处理量增加、液滴停留时间短时会导致夹带。因此在分散混合系统中，烃相与水相的分离是传质后下一步的重要操作。通常减少夹带的方法一是减小混合能，以产生较大液滴，从而易于快速沉降，这将减小两相传质时的有效接触面积A，导致传质速率降低；二是在碱液脱硫中通过降低碱液浓度，而这会使两相之间的浓度差△C变小，也会导致传质速率下降；三是增加处理夹带的下游设备，如水洗罐、电分离器与沙虑罐等，但这些设备会增加投资及维护费用，而且占用场地和产生废物处理问题。

Merichem公司提供的ThiolexSM与Caustic RegenSM联合专利技术能有效解决上述矛盾，其核心设备是ThiolexSM技术的两级Fiber-filmTM接触器与Caustic RegenSM技术的一级Fiber-filmTM接触器。Fiber-filmTM接触器的简图见图1：

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图1 Fiber-filmTM接触器结构简图

在Fiber-filmTM接触器中，每平方厘米截面上包含上万根纤维，由于表面张力的作用，水相液滴会粘附在金属纤维表面上使其形状从一个完整的球形变化拉长，这种新的形状比球形具有更大的单位体积表面积。当烃相顺着平行于金属纤维的方向流动时，烃相与水相之间的摩擦力使两相形状进一步发生变化，从而产生更大的接触面积，A值增大。ThiolexSM技术的Fiber-filmTM接触器所使用的碱质量分数为13％～30％，与传统碱洗工艺碱质量分数基本一致，但由于碱液的连续再生，减少了脱硫反应生成硫化物、二硫化物对碱液浓度的稀释，相应增加了碱液浓度，△C增大。而对于Caustic RegenSM工艺中采用溶剂油洗涤，由于溶剂油与二硫化物的充分互溶性，相应△C也增大。因此运用Fiber-filmTM接触器，两相传质速率大幅增加。Merichem公司Fiber-filmTM接触器因含碱水相沿Fiber-filmTM向下流动，在分离器底部易于沉降，便于水相与烃相的分离，从而减少了处理夹带的下游设备投资。 1.2 ThiolexSM工艺原理及流程

Merichem公司的典型ThiolexSM工艺流程如图2：

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图2 Fiber-filmTM脱硫流程图

焦化LPG经过两个并列设置的篮式过滤器BS-1或BS-2其中的一个，脱除大于300微米的固体颗粒杂质（如硫化铁）。洁净的焦化LPG被送到两级抽提系统的第一段中，焦化LPG首先被引入到Fiber-filmTM接触器(FFC-1)的顶部，与被新鲜碱和循环碱混合物润湿的金属纤维接触，循环碱来自第二段硫醇抽提段V-2，由循环泵P-1或P-2输送。焦化LPG和碱液同时向下流动并经过接触器，硫化氢和硫醇被抽提到碱液中，其化学反应如下：

H2S + 2NaOH ? Na2S + 2H2O RSH + NaOH ? RSNa + H2O

硫醇和碱液的反应是相对较慢的反应，并有很高的可逆性。因此，用于脱除硫醇的碱不能很快地就被硫醇转化。第二级抽提是用来脱除剩下的硫醇。被部分处理过的焦化LPG从第一段分离罐V-1的顶部送出后，被引入到第二段Fiber-filmTM接触器(FFC-2)的顶部，与被循环碱的混合物润湿的金属纤维接触 …… 此处隐藏：1882字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……