炼厂气胺法脱硫置的工艺设计.docVIP

炼厂气胺法脱硫装置工艺设计 燕为民 中国石化工程建设公司炼油工艺室 北京 100101 摘要 基于安全及环保考虑、产品气规格要求、降低腐蚀速率等方面的考虑，炼厂气体中含有的酸性气组分通常采用胺法脱硫工艺予以脱除。影响脱硫装置平稳运行的因素有装置构造、参数选择、溶剂性质、操作条件等。本文的目的是对脱硫装置的工艺过程、工艺参数、主要设备等工艺设计中的一些要点进行探讨与总结，以优化装置的设计及操作。 关键词：酸性气，脱硫，醇胺，工艺设计，吸收，再生，腐蚀，过滤 1. 前言 炼厂气（包括各种干气、循环氢气、硫磺回收尾气等）中常含有H2S、COS和CO2 等酸性气组分，基于如下几点原因，这些酸性气组分必须从炼厂气当中予以脱除至满足要求的规格：安全及环保考虑（H2S、COS都是剧毒的物质，很少量的存在就会对人造成严重危害）；产品气规格要求（当净化气的酸性气含量高时会降低气体的热值，且燃烧后的气体中含有的SO2和CO2也会带来环境污染）；降低腐蚀速率（酸性气与水反应会造成设备、管线材料的腐蚀）。利用醇胺法化学吸收脱除酸性气是目前世界上气体脱硫处理装置中应用最广的一种工艺技术，该法选用一种醇胺或者两种/多种醇胺混合的水溶液作为溶剂，在吸收塔中将酸性气组分（H2S和CO2）吸收下来，之后这些酸性气在再生塔中通过热解吸的方法被汽提出来，从而实现了脱硫溶剂的循环使用。 国内外炼厂气胺法脱硫装置在实际生产中时常会发生脱硫后的产品气不合格、脱硫用的胺液损耗较大、设备管线等因腐蚀穿孔而导致装置被迫停车检修等现象，造成这些现象的原因可能是生产操作不当，也有可能是设计考虑欠佳。本文基于多年的设计经验及现场反馈，对炼厂气胺法脱硫装置工艺设计中的一些要点进行探讨及总结，优化装置的设计及操作，以实现装置的长周期稳定操作，降低装置的操作成本。 2. 工艺说明 醇胺是指含有至少一个氮胺基和醇羟基的化合物，其中的氮胺基使得醇胺分子具有了一定的碱性，醇羟基则降低了醇胺分子的蒸汽压，这将使得在再生塔中的醇胺损失最小化。根据其分子结构中与氮原子相连的氢原子数量的多少，醇胺可以分为伯醇胺，仲醇胺，叔醇胺。炼厂气中的酸性气组分（H2S和CO2）在醇胺水溶液中与醇胺发生反应而被脱除，其基本反应如下： 伯醇胺 仲醇胺 叔醇胺 其中的R代表－CH2－CH2－OH 上述醇胺与H2S、CO2的主要反应均为可逆反应。在吸收塔较低温度下反应向右进行，原料气所含酸性气组分被脱除；在再生塔较高温度下反应平衡向左移动，醇胺溶剂中所吸收的酸性组分被释放出来而得以再生。 醇胺法脱硫的典型工艺流程如图1所示。 含酸气组分的原料气经原料气分液罐和/或过滤分离器脱除可能携带的烃类液体及固体杂质，从下部进入吸收塔。气体在塔内自下而上与从塔上部进入的醇胺贫溶液在塔内多级逆流接触，原料气中的酸性组分被醇胺液吸收，脱除H2S等酸气后的净化气经分离器分出携带的胺液后出装置。 从吸收塔底排出的富胺液进入闪蒸罐，在此尽可能降压以闪蒸出溶解于富胺溶液中的烃类，以免影响作为下游硫回收装置原料的再生酸气质量。闪蒸出的烃类经贫胺液胺洗回收H2S后进入火炬系统。 闪蒸罐排出的富液经升压、与来自再生塔底部的贫液在贫富液换热器换热升温后进入再生塔的上部。在再生塔内，含H2S和CO2的醇胺溶液向下与上升蒸汽逆流接触，酸性气被解吸出来。上升的汽提蒸汽来自再生塔底重沸器，其热源采用低压蒸汽。 再生后的贫胺液由再生塔底泵抽出经贫／富液换热器与富液换热降温后并在贫液冷却器进一步冷却，部分经过滤器过滤后由贫胺液泵升压返回吸收塔循环使用。从再生塔解吸出的酸性气体和水蒸汽从塔顶流出，经再生塔顶冷凝器冷凝冷却，冷凝水作为回流液返回再生塔，回流罐分出的酸性气送往下游作为硫磺回收装置的原料。 图1 胺法脱硫装置典型工艺流程图 3. 主要工艺参数的选择 3.1 醇胺溶剂的选择 脱硫溶剂的选择对醇胺法脱硫装置非常关键，它不仅直接影响装置各项工艺参数的选取，而且关系到装置的操作性能及操作费用。在选择用什么样的胺液来作为脱硫剂时，首先考虑的是要能够满足对脱硫后的炼厂气硫含量要求，其次是使所用的设备大小最优、装置的操作费用最低。据分析，醇胺法脱硫装置固定投资中的大部分（约60-90%）取决于溶液循环流率的大小及再生时的能量需求，操作费用的大部分（约70%）则源自再生过程。选择合适的胺液可以显著的降低溶液循环量及再生所需的能量，所以醇胺吸收溶液的选择对醇胺法脱硫装置的各项费用有着巨大的影响。 3.1.1 几种胺醇溶剂的性质 单乙醇胺（MEA） MEA是醇胺法脱硫工艺中应用最早也曾最广泛的溶剂。MEA是伯胺，在醇胺类溶剂中碱性最强，与酸性气体反应最迅速。受装置操作压力及原料气中H2S与CO2比值的影响较小，气体净化度高，特别适合于脱硫严格及同时需脱除H2S与CO2的场