提高液化气脱硫净化效果的技术开发研究

论文摘要

随着炼厂加工原油的重质化和高硫化,焦化液化气硫含量不断升高、有机硫形态复杂,传统的脱硫醇工艺已难适应日益严格的脱硫精度和环保要求。本文开展了提高液化气脱硫净化效果研究,考察了脱硫过程中碱液质量与液化气硫含量的关系,对比研究了二种不同工艺——串联式二级液膜接触器、常规工艺“预碱洗串联规整填料塔碱洗”的脱硫醇效果；对脱硫醇后的碱液再生进行了新型工艺研究,分别进行了采用微泡氧化与气提分离组合技术进行碱液再生小试和中试研究。在脱硫醇单元和碱液再生单元关键技术和设备改进的基础上,开发了包括液膜脱硫醇和碱液全循环高效再生二个单元的LiFT-HR液化气脱总硫关键技术和成套设备,并成功应用于中石化茂名石化分公司焦化液化气脱硫醇工业装置,取得了良好的应用效果。本文首先对现有液化气脱硫醇工业装置所存在的问题进行深入分析,得出脱硫醇抽提塔传质效率低下是限制脱硫精度的主要因素。碱渣排放率高的主要原因是液化气胺洗过程中夹带的富胺液导致液化气中H2S含量较高,预碱洗过程中生成的大量硫化钠使得碱液无法再生。而脱硫效率周期性降低则是由于碱液再生效果差,再生过程中生成的二硫化物难以有效分离,导致循环碱液中二硫化物的累积并在碱洗过程释放到液化气中从而引起液化气总硫含量超标。基于以上分析结果,本文通过增加胺液聚结分离器,能够将液化气中胺液的浓度控制在200ppm以下,从而显著降低了预碱洗碱液中硫化钠的含量,实现了预碱洗碱液并入氧化系统再生。以液膜传质反应器代替常规填料塔,强化了传质效果。采用微泡式氧化塔,气液接触效率明显提高,碱液的停留时间更长,氧化深度更高,同时二硫化物的分离程度更高。中试结果表明,采用高效氧化和气提分离组合工艺能够实现了再生碱液中二硫化物的高效转化和有效分离；二硫化物液化气分离效率达到70%左右,再生碱液中二硫化物的含量可以从常规工艺的1000ppm以上降至340ppm以下,稳定时间延长3倍以上。LiFT-HR纤维液膜工艺在茂名石化液化气脱硫醇工业装置上的应用结果表明,一级液膜塔处理后净化气中硫醇的含量可降至40 mg/m3以下,总硫醇脱除率达到97%以上,同时对二硫化物的脱除率也达到70%左右,总硫脱除率在93%左右。工业装置上循环碱液的质量稳定,碱液中二硫化物和硫醇钠含量维持在较低水平,装置运行平稳。碱液的使用周期达到5-6月,碱渣排放率为1.04kg/t液化气,比常规工艺降低80%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 第2章 文献综述
• 2.1 液化气脱硫醇工业技术概况
• 2.1.1 Merox脱臭工艺
• 2.1.2 固体催化剂脱臭法
• 2.2 液化气脱硫醇工艺及设备研究进展
• 2.3 技术路线和主要研究内容
• 2.3.1 技术路线
• 2.3.2 主要研究内容
• 第3章 实验部分
• 3.1 原料与试剂
• 3.2 实验器材
• 3.3 分析方法
• 3.3.1 碱液中硫醇钠的分析
• 3.3.2 碱液中二硫化物分析
• 3.3.3 液化气中硫形态的分析
• 3.3.4 液化气铜片腐蚀试验
• 3.3.5 硫化物含量的计算
• 第4章 影响液化气Merox脱臭工艺效果的因素分析
• 4.1 分析方法
• 4.4.1 碱液中硫醇钠的分析
• 4.4.2 碱液中二硫化物分析
• 4.4.3 液化气中硫形态的分析
• 4.2 Merox脱臭工业装置净化液化气中硫化物形态分布
• 4.3 碱液中硫化物组分分析
• 4.4 二硫化物的分离和回收
• 4.5 液化气中硫化氢来源分析
• 4.6 Merox脱臭工艺存在问题分析
• 4.6.1 预碱洗过程分析
• 4.6.2 二硫化物分离罐功能的低效及硫平衡分析
• 4.6.3 液化气Merox脱臭碱液劣质化的原因分析
• 4.7 小结
• 第5章 液化气Merox脱臭工艺与设备的改进研究
• 5.1 液化气脱臭工艺的改进
• 5.1.1 常规Merox液化气脱臭工艺
• 5.1.2 改进液膜脱硫醇工艺
• 5.2 胺液聚结器对液化气中硫化氢含量的控制效果
• 5.3 液膜反应器强化硫醇脱除效果的考察 1
• 5.3.1 液膜反应器的结构与原理
• 5.3.2 液膜反应器与填料塔传质效率比较
• 5.3.3 液膜反应器结构对碱液氧化再生性能的影响
• 5.4 微泡氧化与气提分离组合工艺提高再生碱液质量的效果
• 5.4.1 再生碱液中二硫化物含量对液化气质量的影响
• 5.4.2 二硫化物分离方法的选择
• 5.4.2.1 沉降
• 5.4.2.2 汽油萃取
• 5.4.2.3 气提分离
• 5.5 高效氧化与气提分离组合技术提高碱液再生效果
• 5.5.1 小试实验结果
• 5.5.2 中试试验结果
• 5.5.3 本章小结
• 第6章 LiFT-HR工艺在焦化液化气脱硫装置上的工业应用效果
• 6.1 LiFT-HR纤维液膜液化气脱硫醇流程
• 6.2 关键设备设计
• 6.2.1 列管式液膜接触反应器
• 6.2.2 微泡式氧化塔
• 6.2.3 气提塔
• 6.3 操作参数
• 6.4 工业试验结果
• 6.4.1 硫醇脱除效果
• 6.4.2 二硫化物脱除效果
• 6.4.3 总硫脱除效果
• 6.4.4 二硫化物回收情况
• 6.4.5 循环碱液的质量控制
• 6.4.6 碱液使用周期与碱渣排放率
• 6.4.7 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附表