液化石油气脱硫工艺概述
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液化气脱硫工艺技术分析作者:才涛来源:《科学与财富》2019年第16期摘要:在液化气石油化工生产中,脱硫工艺是一项重要技术应用,对于提高液化气生产质量及降低液化气使用环境污染问题具有重要意义。
本文对液化气脱硫工艺技术进行了探讨,旨在促进液化气脱硫工艺技术的发展,降低液化气含硫量,是现实社会经济与环境保护效益的共同发展。
关键词:液化气;脱硫工艺;脱硫醇液化石油气生产在社会经济发展中有着重要作用,但其在促进经济发展的同时,也带来较为严重的空气污染问题,尤其是液化石油气中硫物质的存在,如果不加以处理对环境带来的影响是非常大的。
随着社会环保意识的不断增强,国家对液化气中含硫量也有了更高要求,在这种形势下,液化气脱硫工艺技术应用受到进一步重视,如何不断优化脱硫工艺技术以在确保液化石油气质量的基础上降低含硫量成为了社会高度关注和不断探究的一个重要课题。
一、液化气脱硫必要性分析液化石油气中含有一定量的硫化氢、硫醇、羰基硫等成分,这些成分的存在不仅给液化气加工造成影响,而且在环境污染方面危害也较大。
液化气中硫化物超标就会出现产品异味、催化剂中毒等问题,因此为确保液化气加工过程安全性及降低化工生产对环境造成的影响,加强脱硫工艺技术应用具有非常大的必要性和重要性。
二、液化气脱硫工艺技术(一)液化气脱硫化氢工艺液化石油气中硫化氢是硫存在的一种主要形式,也是液化气脱硫工艺技术应用目的的一个重要方面。
目前液化气脱硫化氢主要有干法脱硫与湿法脱硫两种工艺。
干法脱硫主要是通过利用固体吸附剂的媳妇作用来达到脱出硫化氢的目的,氧化铁、氧化锌及活性炭等是常用的固体吸附剂。
这种工艺虽然操作比较简单,但是只能应用于含有少量硫化氢气体处理中,对于硫化氢含量较大的砌体并不适用,脱硫效果也并不理想。
湿法脱硫工艺是与干法相对的一种脱硫化氢技术,主要利用液体吸收剂对液化气气中硫化氢进行洗涤脱出,包括物理吸收法、直接氧化法及胺溶剂化学吸收法,其中胺法占据主要地位。
液化石油气工艺流程
《液化石油气工艺流程》
液化石油气(LPG)是一种重要的燃料,广泛应用于家庭烹饪、工业生产和汽车驱动等领域。
液化石油气的生产需要通过一系列的工艺流程来实现,下面将简单介绍一下液化石油气的工艺流程。
首先是原料的提取和净化。
液化石油气主要是从炼油厂的蒸馏塔中提取得到的,随后通过气体分离工艺将天然气中含有的硫化氢、二氧化碳等杂质去除,以保证液化石油气的纯度和品质。
其次是压缩和冷却。
将经过净化的原料气体通过压缩设备压缩并冷却,使其温度降至零下40摄氏度左右,使气体变成液态。
然后是分馏和分离。
通过分馏塔的工艺将液化石油气中的丙烷和丁烷等组分分离出来,使其达到标准的成分比例。
接下来是贮存和装运。
将生产出来的液化石油气储存在液化气罐中,并使用装车设备将其装入液化气瓶中,以备销售和使用。
最后是添加香精和防腐剂。
在液化石油气中添加一定量的香精和防腐剂,以提高其使用时的香味和延长存储时间。
通过以上工艺流程,液化石油气的生产就完成了。
在实际生产过程中,还会涉及安全控制、环保措施等工作,以确保生产过
程安全可靠,同时保护环境。
相信通过不断的技术创新和工艺改进,液化石油气的生产会更加高效和环保。
石油加工中的脱硫与脱氮技术石油加工是指将原油中的有机化合物转化为燃料和化工产品的过程。
在石油加工过程中,脱硫和脱氮是必要的环保措施。
脱硫和脱氮技术的研发和应用对于保护环境、减少大气污染具有重要意义。
一、脱硫技术的发展与应用原油中的硫化物是脱硫的主要目标。
硫化物与空气中的氧气反应会产生二氧化硫,这是一种对环境和人体健康极其有害的气体。
因此,脱硫技术在石油加工中是不可或缺的环保步骤。
随着环保意识的提高和对空气质量的关注,脱硫技术在石油加工中得到了广泛的应用。
目前,常见的脱硫技术包括吸收法、氧化法、催化法等。
吸收法是最常用的脱硫技术之一。
该方法利用溶剂吸收硫化物,从而使其从原油中分离出来。
常见的吸收剂包括醇胺和烷基二醇等。
这些吸收剂具有很高的选择性,能够有效地吸附硫化物,从而达到脱硫的效果。
氧化法是另一种常用的脱硫技术。
该方法利用氧化剂将硫化物氧化为硫酸盐或硫酸,再通过沉淀或离心等方法将其分离出来。
氧化法有着高效、低成本等优点,广泛应用于石油加工领域。
催化法是目前较为先进且具有潜力的脱硫技术。
该方法利用催化剂催化硫化物的氧化反应,使其转化为硫酸盐或硫酸。
催化法能够在较低的温度下催化反应,降低能耗,提高脱硫效率。
二、脱氮技术的发展与应用石油中的氮化物是脱氮的主要目标。
氮化物对环境和人体没有直接的危害,但其在石油加工过程中容易与其他化合物发生反应,形成对环境有害的物质。
因此,脱氮技术也是石油加工中不可或缺的环保措施。
目前,脱氮技术主要包括吸收法、氧化法和催化法。
吸收法是常用的脱氮技术之一。
该方法利用适当的溶剂吸收氮化物,从而将其分离出来。
常见的吸收剂包括醇胺和酮胺等。
吸收法具有高选择性和较低的成本,被广泛应用于石油加工领域。
氧化法是另一种常用的脱氮技术。
该方法利用氧化剂将氮化物氧化为氮气,再通过分离和净化等步骤将其除去。
氧化法具有高效、低成本等优点,是目前较为成熟的脱氮技术之一。
催化法是脱氮技术的新兴方法。
101在炼油过程中,石油液化气是延迟焦化和催化裂化装置的重要产品之一。
随着高硫原油加工量的不断增加,尤其在引入焦化液化气之后,也对液化气脱硫工艺造成了直接影响,在此情况下,必须对该技术加以创新,以此更好地适应发展需求。
1 液化气深度脱硫技术措施及特点深度脱硫技术主要就是对传统液化气技术的加工与改进,具体包括抽提剂分离、再生催化剂、三相混合氧化再生、功能强化助剂等工艺设备措施。
其中,功能强化助剂的融入,可最大限度地提升循环溶剂的应用综合性能,并可同时提升溶剂再生活性、羟基硫的溶解性以及硫醇的抽提能力。
三相混合氧化再生反应,可使再生反应过程中形成的二硫化物能够在第一时间转移至到反抽提油中,以此大幅度提升了反应推动能力,并同时提高了再生效果,如此更加有助于常温再生的实现,使得硫液的使用寿命得到延长,对整体的控制流程进行了简化,节约了大量的操作成本。
固定床催化技术的应用,可将氧化催化剂固定于再生塔中,从而有效避免了溶解氧所带来一系列不良影响,同时也减缓了抽提反应过程中所产生的再生副反应问题,减少了抽提过程中所形成的二硫化物。
正常情况下,催化液化气总硫能够达到0.0005%以下,而焦化液化气的总硫能够达到0.005%以下,进而可为深度脱硫的实现奠定良好基础。
2 液化气深度脱硫技术的具体应用本节以甲基叔丁基醚(MTBE)装置为例,分析了液化气深度脱硫技术的具体应用。
某公司采用的为青岛英派尔设计院设计的MTBE装置,设计能力8万t/a,主要功能为对高辛烷值汽油做出调和。
MTBE装置投产至今已经运行7年,采取的工艺技术为混相床-催化蒸馏组合,MTBE生产原料为两套气分装置产生的碳四。
从以往的统计数据可以看出,MTBE产品的硫含量比较高,处于175.16~339.04µg/g,不能用于调合国IV汽油。
基于此种现状,本文应用液化气深度脱硫技术,解决其硫含量过高的问题,方案具体如下。
2.1 碳四原料深度脱硫原理碳四脱硫时,以硫醇弱酸性特征、硫醇负离子易氧化使二硫化合物生成的特性为依据。
炼油化工中气体脱硫技术摘要:近几年我国石油行业迅速发展,在炼油化工中也有需要重点关注的问题。
在炼油的过程中会产生定量的硫化物,硫化物需要进行脱硫技术处理,不然其会对空气产生污染与破坏,另外硫化氢也会造成管道损坏,人们也会导致中毒。
近几年我国对节能环保要求更加严格,如何提高炼油化工中气体脱硫技术为其行业所面临的重点技术之一,本文主要对气体脱硫技术进行探究,为其行业的发展提供有效的措施,进而促使其行业的可持续性发展。
关键词:炼油化工;气体脱硫;技术应用气体脱硫技术主要是炼油化工过程中较为常见的技术工艺,但对炼油化工行业却极为重要。
在炼油化工的过程中如若其气体脱硫技术不高,脱硫效果达不到标准,会对以后的加工环节产生严重的影响,对环境也会造成污染,管道也会受到破坏腐蚀的问题。
炼油化工厂的硫含量不同,所运用的脱硫技术也不相同。
如若硫含量较低就可以运用简单的碱洗方法完成脱硫,如若硫含量较高,用碱洗的方式成本过大,就需要使用其他脱硫技术工艺,对此,气体脱硫技术为炼油化工厂中所面临的主要问题。
1 炼油化工生产概述炼油化工生产的主要工作就是对石油或者渣油进行炼制与生产,从而获得供各个行业使用的成品油,其可以成为炼油化工的主要生产概述。
在炼油化工生产过程中,一方面要保证炼油的质量,另一方面还要确保其炼油的效率,对此,炼油化工生产过程中的脱硫技术极为重要,能够直接影响炼油化工厂的经济效益。
气体脱硫技术会影响成品油的质量,脱硫技术的提高也能够保证炼油厂的进步与发展。
炼油的过程极为法扎,其主要是利用催化裂化技术完成蒸油,而蒸油过程中会产生大量的蒸汽,蒸汽中含有的硫和碳会对空气产生污染,也会对管道进行腐蚀,对此要将其进行脱硫处理,脱硫完成后也更能够提高成品油的纯度,炼油化工市场的需求更便于满足。
炼油化工生产的环境较为恶劣,其生产的过程要较为复杂,生产中多数为高温作业,例如在其生产中使用反应器或者加注催化剂等都是其生产的主要操作步骤,确保其操作质量与安全才能够满足炼油化工生产的需要。
液化石油气脱硫石油化工环境保护lENVIR0NMENTPR0TECTIoNINPETRoCHEC矾DUsTRY,,液化石油气脱硫赵莹莹,——————一一(中国石化北京设计院,100011)擅蔓■连了醇胺法液化石油气脱硫体系的特点.TT6系抗ASPENPLUS软件.开发了液一液平衡计算KLL子程序.已成功地实理了与ASPENPLUS联机运行.所建模型适用于以MDEA为溶剂的液化石油气脱硫工艺过程计篓.…鞴竺一程序;花淀,『,美■词液化石油气脱硫液一液平衡摸垄用户子程序寸'17jI)————————llLPGDesulfurizationZhaoYingying(SINOPECBeijingDesignInstitute,100011)Abstract ItdescribesthefeaturesofLPGdesulfurizationwithaminessystem.Theliquid--liquidequi —librimcalculationuserKLLsubroutingwasdevelopedwiththeaidoftheASPENPLUSsoft —ware.TheuserKLLsubroutingwasrunningw.ithASPENPLUSauccesfuly.Themodelcansimu—lationtheprocessoftreatingLPGwithMDEA.Also,somesimulationresulesweregiven. Keywords;LPG,Desulfurization,Liquid--Liquidequilibrim,Model,Usersubrouting 1前言近年来,我国进口原油逐年增加.进口原油多属于含硫或高含硫原油.随着所加工原油中硫含量的增加,设备和管线的腐蚀,产品质量的保证以及环境保护的严格要求等一系列问题日益引起有关人士关注.含硫原油经过加工,原料中一部分硫转移(收藕目期}1998--07--03)'''七'''''''''''''''''|电'''''''专'''t'tttt|''''施确保了埋管的正确定位,为塔的顺利安装创造了有利条件.目前第六循环水场已正式投用,冷却塔运行情况良好,受到有关专家的好评.充分体现了先进的工艺设计,优化选型和高水平的施工质量,进一步说明严格的质量控制和施工中各专业的完美结合,才能创造出如此的优质工程.第3期赵莹莹:液化石油气脱硫到干气和液化石油气中.对于干气,液化石油气脱硫,硫的回收以及含硫污水处理等效果的好坏,直接关系到设备的腐蚀和环境污染问题,也将影响到炼厂对含硫原油加工的适应能力.加工含硫原油必须重视环保问题拥有先进的脱硫,制硫技术,满足环境保护的要求是加工含硫原油的必备条件之一故有效地从炼厂气,液化石油气中清除硫化氢是工业部门及技术领域中急待解决的重要课题.液化石油气脱硫,当其中酸性气含量很少时,简单碱洗既有效也经济.当酸性气含量升高时,该法不易采用.两种通用而可选择的方法是:分子筛法和醇胺法处理分子筛法具有的优点是在液化石油气被净化的同时,也被干燥.但是该法投资大,操作费用高相比之下,醇胺法更具吸引力]近年来,采用醇胺法进行液化石油气脱硫的装置日益增多,然而有关数据和设计信息在文献中少见报导.用醇胺法脱硫,该体系属弱电解质体系,化学平衡与相平衡同时存在,且液相热力学性质呈现高度非理想性,故建立模型难度大.目前国外已研制出用于胺法脱硫工艺过程模拟计算的商业化软件有TSWEET及AMSIM等.由于涉及商业秘密,仅是一般性介绍,未有实质内容和基础数据发表国内尚无同类商品软件推出. 为了适应设计工作的需要,解决醇胺法液化石油气脱硫工艺模拟计算问题,建立严格的模型是十分必要的.为此,我院与石油大学合作开展了"醇胺水溶液及酸性气,含硫液化石油气相平衡研究及建模"课题研究.以此为基础,借助于大型通用流程模拟软件ASPENPLUS (9.2版),建立了萃取塔EXTRACT液一液平衡用户KLL子程序模型,并已成功地实现与ASPENPLUS软件联机运行,用于以MDEA为溶剂的胺法石油液化气脱硫工艺模拟计算2EXTRACT液一液平衡用户KLL子程序模型建立2.1EXTRACT):~EXTRACT是ASPENPLUS软件中一个严格模型,用于模拟液一液萃取塔.EXTRACT 可有多股进料,多个加热器或冷却器以及多股侧线流股.见图1L1侧线进Ll圈1EXTRACT示意图1中N指理论塔盘数塔中的两相指Ll相和L2相,Ll相是自第一块塔盘流向最后一块塔盘,而L2相流动是按相反方向进行.用户须说明每一相中的关键组分.用关键字L1--COMPS 和L2--COMPS分别标识这两个液相. EXTRACT使用的液一液平衡K值,或分配系数可以用以下方法之一计算.(1)一个活度系数模型}(2)用一个能够描述两液相的状态方程;(3)内置的与温度有关的多项式}(4)用户FORTRAN子程序.2.2液一液平衡K值计算方法确定酸性气与醇胺水溶液体系的相平衡热力学比较复杂.因Hs及CO均属于弱电解质,具酸性?醇胺也属弱电解质,为碱性在液相中,它们都会离解,并发生反应,在平衡体系中包含多种离子以及未离解的分子.如Hs在液相中离解和反应以后,存在分子态的Hs及离子态的HS一,S.对CO,液相中有分子态CO及离子态HC03,c0l一,R:NCOO一(以仲胺R2NH为例);对水,在液相中有分子态H.O及离解产物H.O及OH一.对醇胺,液相中也有分子态RNH及离子态R2NH2+,R2NCOO一.由于各种离子的存在,液相热力学性质呈现高度非理想性.为了处理此类体系,必须使用特殊的活度系数模型.在ASPENPLUS软件中设置了电解质活度系数模型,名为ELECNRTL该模型能够描述水溶液电解质体系,以及混合溶剂电解质体系.能计算水溶液电解质体系中以及混合溶剂电解质体系中各种离子以及各种分子的活度系石油化工环境保护数.所以对于醇胺法液化石油气脱硫的整个系统模拟,选择电解质活度系数模型是合适的.但是,由于缺乏必要的基础实验数据,我院目前使用的ASPENPLUS9.2版中,缺少水与烃类分子一分子之间的二元参数,故不能模拟液化石油气脱硫.若要补充这些参数,则需要由相平衡数据回归.从文献上查到的数据相当有限,若由实验获得数据,不论是样品采集,实验仪器设备的建立,实验工作量都相当大.短期内难以完成.鉴于EXTRACT模型提供了多种手段,确定通过测定醇胺水溶液一液化石油气一Hs体系相平衡数据.建立用户KLLFORTRAN子程序.2.3溶剂种类选择醇胺溶剂有单乙醇胺(MEA),二乙醇胺(DEA),二异丙醇胺(DIPA),甲基二乙醇胺(MDEA)等.MDEA与MEA,DEA与DIPA相比较,具有选择性好,能耗低,投资省,降解性好和腐蚀性低等优点.近年来国内外也多采用MDEA或以MDEA为主体的新型溶剂.根据工程设计需要,选择甲基二乙醇胺.2.4用户KLLFORTRAN子程序简介参照炼厂液化石油气脱硫工况,确定溶剂MDEA浓度,液化石油气中Hzs浓度范围,温度等条件,进行了多组实验,在实验测得液一液平衡数据的基础上建立液一液平衡分配系数关联式.ASPENPLUS中组分i的液一液平衡K值定义如下:v【lK.(T,P,X,X')一iAi式中T一温度;P压力;xL-液相1中各组分之分子分率,向量;墨"一液相2中各组分之分子分率,向量;x一在液相2中组分i之分子分率}x一在液相1中组分i之分子分率.用户KLLFORTRAN子程序的哑元须按照ASPENPLus软件要求编写.3液化石油气脱硫模括f计算3.1如何实现用户子程序与ASPENPLUS联机运行用户子程序与ASPENPLUS程序间的通讯,采用了公用块通讯的方法以及哑实结合的方法.用户子程序采用FORTRAN语言编制.在RS/6000工作站上用FORTRAN77编译通过.EXTRACT模型对用户子程序调度必须在EXTRACT模块输人语言中增加有关的语句,举例如下:BLOCKC501EXTRACTL1一COMPSHOL2--COMPSC3H6SUBROUTINEKLL=USRKLLUVECNREAL一2REAL8.02.03.2模拟计算建模后用相同工艺条件,原始数据对液化石油气脱硫塔模拟计算.并与国外专用软件AMSIM模拟计算结果进行对比.列出了某厂液化石油气进料组成,工艺条件.对比计算主要结果见表1.由表1可见,计算结果吻合较好.在贫液中酸性气负荷相同,贫液流量相同情况下,富液中酸性气负荷相近,净化后液化石油气中Hs含量很接近.某厂液化石油气组成,流率及工艺条件如下:组分H2OH2SCO2MDEAC2H6C3H8iC4HloNC4HloNC5Hl.C2H4C3H6 组成,封子0.091.050.000.001.3810.3113.9130.586.421.4434.82流率235.84kgmol/h,温度40"C,噩力1.65MPa.第3期赵莹莹;液化石油气脱硫液化石油气脱硫模拟计算结果对比见表1.表1模拟计算结果对比软件名称AMSIMASPENPLus+用户子程序塔盘数18l8溶剂MDEAMDEAMDEA质量百分数t(w)34.8634.856流率t/kg?h..3829.03829.0酸性气负荷贫液分子Hzs/分子MDEA0.0120.012分子CO/分子MDEAO.0000.0OO富液分子Hzs/分子MDEAO.233O.2336分子CO/分子MDEA0.0000.OOO液化石油气流率/kg?hll928.2l19l9.0液化石油气中H2S含量,ppm2.192.234.结束语由于醇胺法浈化石油气脱硫体系中汽液平衡,液液平衡均很复杂.不可能用理想溶液的平衡关系预测高度非理想性的HsMDEA一液化石油气(LPG)液液平衡关系,必须通过实验手段进行测定.在实验,回归得到Hs—MDEA—LPG—HO液液分配系数关联式基础上,开发建立了用户KLL子程序.已成功地实现了与ASPENPLUS联机运行,用于液化石油气脱硫工艺计算.扩大了ASPENPLUS 9.2版EXTRACT模型的功能,为干气,液化石油气脱硫装置全流程模拟模型建立迈出了可喜的一步.由于模拟的实现是建立在ASPEN PLUS软件基础上,所以ASPENPLUS软件的功能都能获得充分的应用.所建立的模型与国外专用软件AMSIM模拟计算结果对比,数据吻合好但是还需要通过现场数据核算,对模型作一进步验证尽管在收集到现场标定数据基础上已做了不少工作,但由于双脱装置标定涉及干气,液态烃组成,含硫化氢量分析等,数据的不一致性存在,模拟计算拟合l不易.为此要选择合适的工厂.并达成共识,标定生产装置获取准确,完整,一致性好的生产数据,对所建模型进步验证,以便更好推广应用.参考资料lR.B.Nielsen,J.Rogers,J.A.BullinandK.JDue walj.TteatLPGSwithamines".Hydrocarloon Processing.SEPTEMBERl997.49~592王开岳."气体净化工艺的国外发展动向".天然气与石油.1987.5卷第2期tl8~293ASPENPLUSReferenceMantia1一V olumelUnit OperationModelsASPENPLUSRe[ease94ASPEPLUSReferenceMaOlla1一V olume6Us- erModelsASPENPLUSRe[ease9。
炼油厂液化气深度脱硫浅析摘要:为了能够有效提升炼油厂液化气深度脱硫质量,重点分析了炼油厂液化气深度脱硫的意义,炼油厂液化气深度脱硫特点,炼油厂液化气深度脱硫工艺分析,炼油厂液化气深度脱硫技术存在问题。
关键词:炼油厂液化气深度脱硫伴随着我国高硫进口原油量的不断增加,炼油厂中裂化装置产生的液化气硫含量也迅速加大。
这些液化气中的硫对于产品质量造成极大的影响,假如脱硫不能取得很好的效果,将会直接影响下阶段加工、装置腐蚀性等工作。
一、炼油厂液化气深度脱硫的意义炼油厂液化气重要来源主要是裂化催化装置与焦化延迟装置,其中石油气裂化液化是MTBE与丙烯的重要原料。
近些年来,伴随着不断对综合资源的深入应用,液化焦化石油气也成为了MTBE与丙烯的生产原料。
MTBE生产的整体过程与甲醇基本上一致,异丁烯和硫醇也可以产生醚化反应,与此同时还有可能产生子醚化的化学反应。
相较于烃MTBE硫化物具有更加高的溶解特性,在分离蒸馏碳四醚后和MTBE之后,存在于原料碳四中的全部硫化物几乎被MTBE 聚集。
因为液化气中含有较低的异丁烯,假如液化气脱硫操作不彻底,这样会造成MTBE含有较大含量的硫。
因为MTBE具备了硫化物不稳定的分子构成、溶解特点以及自身与水溶解等一些列原因,液化气进行深度脱硫工作具有重要的意义。
二、炼油厂液化气深度脱硫特点液化气深度脱硫技术具体是指改进与强化传统液化气氧化抽提方法脱硫醇技术,重要包含了具有强化功能的助剂、再生氧化三相混合、催化剂再生以及分离抽提剂等工艺。
添加强化功能剂能够有效提升抽提循环溶剂综合性的再生功能,提升循环溶剂中抽提硫醇的能力、再生溶剂具备的活性、氧化三相混合反应,促使反应再生出现的二氧化硫能够有效转移至反抽提油之中,对于反应再生发挥了强大的推动能力,进而提升了再生的效果,充分实现了再生常温,并且对碱液延长了使用时间,简化了控制过程,降低了操作投资的具体费用。
催化剂相关的固定床工艺,在再生塔中固定了催化氧化试剂,进一步减轻了溶解氧产生的影响,有效消除了发生抽提反应时副反应再生的重要条件,避免了形成抽提二氧化硫的产生。
液化石油气脱硫技术的研究张永胜1发布时间:2021-10-14T07:47:23.678Z 来源:《防护工程》2021年18期作者:张永胜1 李燕灵2 蒋毅3 [导读] 我国的原油进口量正在逐年递增,但是大多数都是高硫原油,导致重质化原油一天比一天严重,而含硫化合物因为自身的危险性,人们必须重视起来。
1 玉门油田炼油化工总厂气分MTBE车间甘肃省玉门市 7350002 玉门油田炼油化工总厂组织人事科甘肃省玉门市 7350003 玉门油田炼油化工总厂安全环保科甘肃省玉门市 735000摘要:随着我国经济的不断发展,对于环保也越来重视,而液化石油气中所具备的含硫化合物就是一种相当危害环境的种类,所以怎么降低含硫量是目前我国的研究重点和思考重点。
本文对当前主要的几种脱硫技术进行优缺点的探讨、工艺的探讨以及原理的探讨。
关键词:脱硫技术;液化石油气;技术研究我国的原油进口量正在逐年递增,但是大多数都是高硫原油,导致重质化原油一天比一天严重,而含硫化合物因为自身的危险性,人们必须重视起来。
一、含硫化合物的危害(1)加工设备被腐蚀原油在精制和加工过程中,一旦含硫化合物含量过高,直接造成设备的腐蚀以及催化硫的中毒现象,活性硫化物主要分为露点低温烟气腐蚀和清油低温腐蚀两种,它与金属可以直接起反应,而原油加工设备是金属,所以直接大面积腐蚀设备。
露点低温烟气腐蚀是通过燃料加热炉燃烧而形成的二氧化硫被氧气直接氧化为三氧化硫,凝结水与烟气露点位置被三氧化硫形成硫酸,更进一步加剧对设备的腐蚀,这种腐蚀经常发生于预热器风道、弯头箱、预热器冷风口和对流段炉管等。
清油低温腐蚀是通过周边环境中硫化氢和水蒸气进行的,当减压塔顶冷却冷凝装置系统的问题小于200度,碳钢设备会出现硫化氢腐蚀开裂、均匀的点蚀以及均匀的腐蚀。
一些非活性硫化物具有较差的热稳定性,容易造成设备腐蚀,而原油加工设备是需要连续、长期运行的,是一个危害性巨大的隐患。
(2)影响石油质量和品质原油脱硫一旦结果不彻底,可以直接影响石油品质和石油质量,硫化合物容易出现成胶反应,尤其是硫醇对成胶反应更敏感,这就造成石油胶质现象的出现,如果含硫化合物总含量超过标准,就必须对石油进行二次加工甚至更深层次的加工,不仅成本极高,还浪费时间。
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 液化石油气脱硫工艺概述课程名称:前沿讲座结课论文考生姓名:张言斌学号: 2014210721 所在院系:新能源研究院专业年级: 2014 化学工程指导教师:周广林完成日期:2015年1月9日前沿讲座结课论文摘要液化石油气的杂质中除含有H2S和CO2等酸性组成外,还含有硫醇、硫醚、二甲基二硫醚、CS2等有机硫,这些硫的存在会对下游产品加工、环境保护和设备防腐蚀等方面造成非常不利的影响。
因此,液化石油气的脱硫及其硫化物的检测是液化石油气生产与检测中的重要环节。
脱除硫化物的方法和技术日渐发展和成熟,液化石油气脱硫的方法很多,在工业上应用的主要有湿法和干法两大类[1],近年来又发展了液膜脱硫技术,分子筛吸附脱硫,ThiolexSM技术,催化氧化-吸附结合法,等离子体法,生物脱硫法[2],电子束照射法和微波法等[3]。
关键词:液化石油气;含硫物;脱硫工艺;液化石油气主要来源于炼油厂催化裂化、延迟焦化、常减压、加氢裂化、连续重整等装置,其主要组分是C3和C4烃及少量C2和C5烃类,还含有硫化氢(质量浓度约0.01%~4%)、硫醇(质量浓度约1~9000mgS/Nm3)、硫醚(质量浓度0~100mgS/Nm3),COS 等硫化物。
常减压、加氢裂化、连续重整装置的液化气因烯烃含量少,大部分是丙烷、丁烷等饱和烃。
如果作为民用液化气,则精制后的总硫质量浓度满足不大于343 mgS/Nm3产品质量标准即可;如果作为下游装置的化工原料,如生产丙烷、正丁烷、异丁烷等,则总硫质量浓度通常控制在100 mgS/Nm3以下,越低越好;催化裂化、焦化装置产的液化气因含有高附加值的丙烯、异丁烯,为满足气体分离装置分离丙烯、丙烷和C4,必须将精制液化气总硫质量浓度脱除至小于100 mgS/Nm3以下[4]。
由以上产品的质量标准可以看出,液化石油气的脱硫是液化石油气净化精制工艺中极为重要的步骤,液化石油气的脱硫工艺也成了研究、探索、优化的重点。
1.液化石油气湿法脱硫工艺1.1脱除液化石油气中硫化氢工艺目前液化石油气脱除硫化氢,湿法主要采用胺洗或者碱洗脱硫;胺洗脱硫主要用脱硫剂为醇胺类,如:一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺等;碱洗脱硫主要使用脱硫剂为强碱氢氧化钠水溶液。
胺洗脱硫的工艺原理为弱酸与弱碱反应生成水溶性盐类,醇胺是一种弱的有机碱,在20~45℃下可与液化石油气中硫化氢反应生成硫化物和酸式硫化物,当温度升高到100℃或者更高时生成物分解生成胺硫化物同时分解逸出原吸收的硫化氢,醇胺得以再生。
碱洗脱硫工艺原理为弱酸与强碱反应生成水溶性盐类,氢氧化钠水溶液是一种强碱,在常温下与液化石油气中硫化氢反应生成无机盐硫化钠,消耗氢氧化钠水溶液,需定期更换和补充氢氧化钠水溶液来满足液化石油气中脱除硫化氢效果;存在问题是产生难以处理的含杂质的低浓度碱液。
1.2脱除液化石油气中有机硫工艺目前液化石油气脱除有机硫硫醇主要是Merox抽提氧化工艺、Merichem纤维膜工艺或者两者结合工艺;Merox抽提氧化工艺脱出硫醇原理是液化石油气与剂碱溶液(磺化酞菁钴碱液)在抽提塔逆流接触,硫醇与碱反应生成硫醇钠并转移到碱相中;与液化气分离后的剂碱液进入氧化塔,在空气作用下,碱液中的硫醇钠被氧化成二硫化物,以实现硫醇的脱除,剂碱液再生后循环使用,并将二硫化物分离出去。
该工艺流程简单、成熟可靠、脱后液化气中硫醇可小于20μg/g。
存在问题:需间断排放碱液;操作波动造成液化气携带碱液,剂碱液催化剂的流失等。
Merichem纤维膜工艺脱出硫醇原理为纤维膜接触器是一种全新的传质设备,两相在接触器内的接触方式是特殊的非分布式液膜之间的平面接触,当液化石油气和碱液分别顺着金属纤维向下流动,因表面张力不同,它们对金属纤维的附着力就不同,碱液的附着力要大于烃类。
当碱液顺着交叉的网状金属纤维流动时,就会被纵横的金属纤维拉成一层极薄的膜,从而使体积的碱液扩展成极大面积的碱膜,此时如果让烃类从已被碱液浸润湿透的金属纤维网上同时流下,则烃类与碱液之间的摩擦力使碱膜更薄,两相之间的接触是平面膜上接触,在接触过程中便进行酸碱反应,在一定的时间内就能完成传质的过程,完成脱除硫醇和硫化氢的功能;从纤维膜接触器底部排出的带有硫化钠和硫醇钠碱液进入氧化塔,液化气分离后的碱液进入氧化塔,在空气及催化剂的作用下氧化再生,再生后的碱液使用溶剂反抽提碱液中二硫化物后循环使用。
依据纤维膜的性能特点,纤维膜接触器具有传质效率高、接触面大、设备投资省和处理能力大等优点,此工艺具有较高的碱洗效率,碱液夹带量小,碱液利用率有较大提高,同时能很好进行碱液再生,降低新鲜碱液的消耗量,降低环保治理费用; 目前存在问题: 需间断排放碱液;纤维膜接触器容易堵塞。
2.液化石油气干法脱硫工艺干法工艺脱硫即固定床脱硫工艺,采用各种脱硫剂来达到脱硫的效果;工艺过程简单,脱硫精度高,无废渣、废液排放。
2.1 脱除无机硫硫化氢原理硫化氢的脱除一般采用金属氧化物类脱硫剂,以氧化锌法脱硫为例,其脱硫机理可表示为:ZnO + H2S→ZnS + H2O。
2.2 脱除有机硫化物原理干法脱硫原理主要是利用固体吸附剂与气体中所含H2S、CO2、CS2、小分子硫醇和硫醚发生吸附和化学反应,从而达到脱除硫的目的,常用固体吸附剂有铁系、锌系、锰系氧化物、分子筛和离子交换树脂等。
干法脱硫优点是脱后气体硫含量低;主要缺点是设备庞大,脱硫剂不能再生而废弃,造成新的环境污染,增加脱硫成本,因此其常用于低含硫气体的精细脱硫。
目前,干法脱硫工艺以其工艺简单和技术成熟而得到广泛应用,其脱硫剂主要是氢氧化铁,亦即多种结晶形态的水合氧化铁,其中α-Fe2O3·H2O最有效。
生产实践表明,水合氧化铁的活性随再生次数的增加而提高,而新配制的脱硫剂活性反而比再生后的低。
3.液化石油气液膜脱硫技术液膜脱硫技术[5]其实质是液膜分离技术的分支,该技术最早形成于上世纪60 年代末,其主要原理是利用液相膜(两种不同液体之间存在的界面),将两种物质分开,然后经过选择性的渗漏,将实际需用的物质提取出来。
液膜脱硫技术主要用于溶液类的分离工程中,其所具备的优点有很多,比如投资成本低、分离速度快、脱硫效果显著等。
经过多次实践,目前液膜脱硫技术已经进入到医学、石油、化工等领域的应用阶段,并取得了显著的成效。
液膜脱硫技术是将“纤维—液膜接触器”应用于液化石油气脱硫中得来的,其主要目的是将石油气中的硫醇分离出来,以此保证液化石油气中的有机物含量达到国家的相应标准。
“纤维—液膜接触器”有较强的吸附能力,与液化石油气的接触面积极广,可以将其中所含的硫元素以及硫离子分离出来,不需要太多的碱,也不需要重新设置碱液聚合器,对降低投资成本有着极为重要的作用。
要了解液膜脱硫技术,首先需对液膜技术的原理进行了解。
液膜技术是将相液膜应用到反萃相与料液相之间,且不会和反萃相和料液相融合,只是有选择性的将两种相中的分子进行传递,以此将两相分离开来。
通过两相的“浓差”推动作用,可以将料液相中的溶质分子传到相液膜内,经过相液膜中的扩散作用,然后再传到反萃相中,该过程的实现主要是利用反萃相与料液相之间的浓度差,进而推动溶质分子的传递。
关于液膜技术在液化石油气脱硫中的应用,脱硫过程所发生的化学反应可用化学式:RSH + NaOH → NaSR + H2O。
在该反应中,由于纤维膜表面有很强的亲水性,当碱液通过液膜脱硫反应器时,会均匀的分布开来,使纤维膜与液化石油气的接触面增大,可以帮助碱液与液化石油气中含硫元素的有机物以及硫分子充分发生化学反应。
因为碱液的密度和液化石油气中的油相存在着一定的差别,这就使得碱液与油相可以在短时间内分离,可以让RSH、H2S 等化合物能与NaOH 进行充分的接触,帮助化学反应的发生,生成硫醇钠、Na2S 等新化合物,再使这些新化合物进入液膜中,完成反萃取工艺。
随着液膜技术在液化石油气脱硫中的全面应用,能有效的减少碱液的使用,对保证脱硫后产品的质量有着关键的作用。
4.液化石油气分子筛吸附法分子筛是一种合成沸石,具有选择吸附特性,可同时将H2S和有机硫脱除至很低水平,其特点是物理吸附,无化学反应。
13X分子筛是脱硫醇最好的吸附剂[6,7],分子筛法具有无须预碱洗、无污染、能在常温吸附等优点,但须在300℃左右高温再生,因而增大了操作成本,且资金投入较大。
因此,分子筛用于液化石油气脱硫醇受到限制,一般欧美国家应用较多,国内也有初步应用。
申永谦等[7]研究了分子筛脱硫的影响,研究表明,因分子筛对水等极性小分子具有极强的吸附能力,因此,液化石油气脱硫醇工序一定要严格控制水的含量。
三聚环保公司用一种经高价态金属阳离子,如镧、铈或混合轻稀土元素交换后的改性X 型或Y 型分子筛物理吸附,脱除液化石油气中的有机硫化物[8],该工艺操作简单、效率高, 催化剂可反复使用,但再生至少要在200 ℃以上进行。
Peter等用0.3nm 、0.4nm、0.5nm分子筛分别脱除水分和硫化氢,13X分子筛用Zn2+等过渡金属离子改性后脱硫醇[9]。
Yoshitsugi也利用分子筛来脱除气流中的硫化氢[10]。
5.ThiolexSM技术硫醇提净(THiolexSM)技术是美利肯公司开发的一种利用纤维-薄膜接触器来提取H2S、CO2和硫醇的专利技术。
它可用于丙烷/丙烯、丁烷/丁烯等脱硫处理过程。
其接触面积大、碱用量低、废碱产生少,操作费用与投资都相应较低,特别对于碱液处理液化石油气的场合,不会发生碱液的携带现象,也不需在下游设置碱液聚合器。
国内金陵石化于1999年最早引进该技术,目前已基本国产化[11]。
茂名石化应用该技术处理从焦化装置产出的液化气,经纤维液膜脱硫系统后,脱硫率达到95%以上,出厂液化气的总硫质量分数由原来的5000mgS/Nm3降至目前的200mgS/Nm3以下,这一数据远远低于国家新标准规定的要求。
6.催化氧化-吸附结合法液化气无碱脱臭工艺以复合金属氧化物为催化剂,利用液化气中所溶解的微量氧将硫醇氧化成二硫化物,在总硫超标的情况下可通过精馏除去二硫化物,同时预碱洗过程使用固定床脱硫剂脱硫化氢,使整个工艺过程不存在碱渣排放问题,具有很好的应用前景。
其原理是通过催化氧化与吸附结合的方法[12]来脱硫。
常用的有铁系催化剂、MnO-CuO催化剂、稀土金属催化剂、贵金属催化剂系列等,其脱硫机理类似。
该类催化剂可在常温常压下将液化石油气中的甲硫醇、乙硫醇等转化成二硫化物和三硫化物,然后再用活性炭或用冷凝方法除去;且铁能与液化石油气中的H2S 反应生成稳定的硫化物,除去硫化氢。
齐鲁石化研究院和石油大学合作研制了以分子筛为载体、非贵金属为活性组分的脱硫剂,能有效地脱除液化石油气中较难脱除的二硫化物。