[发明专利]用于在线分离脱硫溶剂中烃类和固体颗粒的旋流分离技术

说明书

技术领域

本发明属于石油加工领域，特别涉及气体脱硫装置加工工艺的改进。

背景技术

在石油加工领域含硫原油二次加工过程中，原油中相当大的一部分硫转化为硫化氢气体。在以这样性质的含硫气体作为石油化工原料或燃料时，会引起化工生产设备和管线的腐蚀，造成催化剂中毒，同时还会污染环境，危害人体健康。另外，气体中的硫化氢也是制造硫磺和硫酸的原料。因此需要将炼厂气中硫化氢脱除，再作为石油化工生产的原料或燃料。

我国大部分炼厂气气体脱硫装置采用化学吸收法脱硫，即使用与硫化氢反应的碱性物质(如二乙醇胺等)进行化学吸收收，吸收了硫化氢的脱硫溶剂在脱硫溶剂再生塔内通过降压、加热的方法脱出硫化氢气体。

在现有技术中气体脱硫工艺为：

含硫化氢的炼厂气先进硫化氢吸收塔，塔顶排出脱除硫化氢的气体作为石油化工原料或燃料，塔底排出吸收了硫化氢的脱硫溶剂(石油加工行业通常称为富液)降压后进闪蒸罐闪蒸出部分低沸点烃类(气相)的同时依靠重力沉降分离出部分沸点较高烃类(液相)，然后进入脱硫溶剂再生塔。再生塔塔顶排出含高浓度硫化氢的酸性气去硫磺装置生产硫磺，塔底排出再生后脱硫溶剂(石油加工行业通常称为贫液)分两路，一路直接进储罐，另一路(占总流量的15-20％)去脱硫溶剂净化系统。这些脱硫溶剂先经机械过滤器去除脱硫溶剂中的固体颗粒，再经过活性碳吸附过滤器去除烃类和降解产物，最后再经过一个机械过滤器脱除上游带来的活性碳等固体颗粒后进入脱硫溶剂储罐。

闪蒸罐设计停留时间一般小于20分钟，部分装置实际停留时间小于10分钟。

由于炼厂气中的烃类液体和腐蚀产生的硫化亚铁等固体颗粒无法在上游装置全部脱除，这些物质在炼厂气经过硫化氢吸收塔时大部分进入吸收了硫化氢的脱硫溶剂(石油加工行业通常称为富液)中。

脱硫溶剂中的烃类物质按颗粒大小分为四种状态：悬浮、分散、乳化、溶解，对应的颗粒粒径分布为：大于100微米、15～100微米(以60微米为界，不大于60微米的称为细分散烃类，大于60微米的称为粗分散烃类)、0.5～15微米、小于0.5微米。对于悬浮烃类和粗分散烃类，一般使用常规沉降罐(沉降时间较长，通常为几个小时)可以有效的收集；对于细分散烃类，大于30微米颗粒通过长时间(通常为几天)重力沉降也可以回收，但15-30微米的颗粒难以回收；对于乳化状态烃类，应用重力分离方法难以去除，一般采用气浮选方法；对于溶解烃类，采用物理方法难以回收，一般采用生物化学法去除。

脱硫溶剂中的烃类主要为悬浮、分散、乳化状态烃类。

脱硫溶剂中的固体颗粒主要为腐蚀产生的硫化亚铁和铁屑等，这些固体颗粒大部分悬浮于脱硫溶剂中，密度大于脱硫溶剂，可通过重力分离方法去除，但也有一部分固体颗粒与烃类结合在一起，密度与脱硫溶剂相当，无法通过重力分离方法去除。

由于脱硫溶剂中烃类和固体颗粒直径较小(大部分为5～100微米)，并且闪蒸罐液体一直处于流动状态，闪蒸罐脱除脱硫溶剂中烃类和固体颗粒物质的效率很低，很多装置脱硫溶剂闪蒸罐出口脱硫溶剂中烃类物质含量仍大于1000PPM，从而带来一系列问题：

1、脱硫溶剂发黑，发泡：脱硫溶剂中含硫化亚铁等固体颗粒和烃类液体时颜色发黑，另外在硫化亚铁等固体颗粒和烃类液体同时存在时还会造成脱硫溶剂(如二乙醇胺等)发泡(硫化亚铁等机械产物是发泡的诱因，烃类是实际发泡物质)，从而影响脱硫溶剂再生塔的正常运行；

2、溶剂再生塔塔顶酸性气中烃类含量超标(最高烃类含量超过10％)，下游硫磺生产装置生产不正常：由于酸性气热值为3.54GJ/m³，而烃类的热值约为酸性气热值十二倍，两者差别较大，含较高浓度烃类的塔顶酸性气进入下游硫磺装置会致使该装置燃烧炉温度难以控制，转化系统无法维持自热平衡，设备发生腐蚀，产品不合格(生产出硫磺颜色发黑)，装置无法正常生产。

3、酸性气带走大量烃类，企业加工损失增加：以酸性气中烃类浓度10％(重量)，年产4万吨硫磺生产装置为例，一年酸性气带走的烃类约为4000吨。

4、再生后脱硫溶剂净化系统无法正常运行，被迫大量置换脱硫溶剂或更换脱硫溶剂，易造成环境污染的同时大大增加了脱硫溶剂的损耗。由于再生塔塔底液体一直处于扰动状态且停留时间不够，进入塔底的大部分沸点较高的烃类和固体颗粒随塔底再生后脱硫溶剂一起进入脱硫溶剂净化系统，这些烃类和固体颗粒的含量大大超过活性碳吸附过滤器的吸附能力，致使该过滤器由于反冲洗过于频繁而无法投用，脱硫溶剂长期走旁路，系统内脱硫溶剂质量明显下降，被迫对系统内溶剂进行置换或更换，造成剂耗增加的同时带来环境问题；