[发明专利]一种MDEA选择性脱硫工艺和系统

说明书

本发明涉及一种MDEA选择性脱硫吸收再生节能型新工艺。在吸收剂MDEA水溶液中添加一定量的水溶性共沸有机物，利用再生塔底贫液热量实现共沸物的脱除，从而实现了溶剂中水分的部分分离，减少了进解析塔富液的量，降低了解析塔液相负荷，减少塔底蒸汽消耗。在保证净化气产品指标不变的情况下，和传统工艺相比，本发明工艺能够节约能耗10%～30%。

技术领域

本发明涉及石化化工领域，特别是涉及一种脱硫工艺和系统。

背景技术

天然气和炼厂气（两者总称石油气）的主要成分为C1-C3气态烃，其主要有两种用途：一是做化工产品的原料气，另一做燃料气。石油气中含有一定量的硫化物，主要为硫化氢(H₂S)和有机硫化物，如羰基硫（COS）、二硫化碳（CS₂）等，若含硫的石油气未经脱硫处理直接作为原料气使用时，不仅会对设备造成腐蚀，而且会使合成反应和聚合反应中的催化剂中毒，催化剂失活后，反应将无法进行。作为燃料气燃烧时，石油气中的硫化物会转化为硫的氧化物（SOx）排放到大气中，形成酸雨，污染大气，破坏生态环境。所以，石油气作为原料气或者燃料气使用前，必须经过脱硫净化处理。

目前，石油气的脱硫技术主要采用胺液吸收再生成套技术，炼厂使用的吸收剂主要为DEA、MEA、MDEA、DEPA等碱性水溶液。由于MDEA（甲基二乙醇胺）具有腐蚀性小，对同时具有硫化氢和二氧化碳气体的体系有选择性脱除硫化氢和不易降解变质的特点，国内外脱硫剂普遍采用MDEA进行脱硫。典型的MDEA脱硫工艺流程为原料气从吸收塔塔底进入吸收塔，在填料层与从塔顶留下的溶液逆向接触，气相中的酸性气体被吸收剂吸收，吸收后的尾气从塔顶到分离器再排出。吸收酸性气体后的富液由吸收塔底流出，在富液泵的驱动下从再生塔塔顶进入再生塔，贫液经水冷却器后从吸收塔顶进入吸收塔。富液在再生塔中进行热再生，释放出酸性气体，并从再生塔塔顶排出，经冷却器冷却后，酸性气体排出系统。通常，MDEA脱硫液与含H₂S气体的吸收脱硫过程在填料塔/板式塔中进行。

目前，MDEA选择性脱硫工艺中所使用的贫吸收剂（简称贫液）浓度为20wt%～35wt%，其余组分为H₂O，通过吸收塔后的富吸收剂（简称富液）浓度将更低。MDEA溶液的再生过程能耗较大，再生塔重沸器消耗的能量占胺液脱硫系统能耗的90%以上。现有工艺中采用了再生塔进出料换热的方式尽可能回收系统所耗能量。富液经贫/富液换热器与从再生塔底来的贫液换热，温度升至约80℃～95℃后进入再生塔，而贫液温度则从123℃降低到100℃左右，还需要使用循环冷却水对贫液进行冷却，使贫液温度降低至40～50℃，大量的热量被带入冷却水中。同时，再生塔顶酸气出口含有大量的潜在热能，温度为100～110℃，其中水蒸气含量约为70%。典型MDEA脱硫工艺使用风冷、水冷将其冷却至约40℃，冷却后酸气送至硫磺回收装置，液体回流至再生塔顶进行循环。在此过程中，水蒸汽的潜热不仅没有被有效回收利用，而且消耗了电能及大量循环冷却水。同时，胺液属于易发泡体系且随着运行时间的增加，有机胺液中杂质含量逐渐累积，进一步改变了溶液的表面张力和弹性，使得天然气脱硫塔和胺液再生塔内经常发生因突发性的严重发泡导致的液泛冲塔现象，而这一问题已经成为天然气、炼厂瓦斯气脱硫脱碳过程普遍存在的共性问题，其带来的危害主要表现在以下几个方面：胺液损失加大，同时胺被带入下游导致下游产品质量降低；降低了酸性气体的脱除效率，并且达不到产品出厂的合格指标，在生产中不得不降量处理；整个吸收塔或再生塔的压力快速上升，影响长周期安全操作；拦液造成整个系统波动较大，并对其他并行装置，如硫磺回收单元、SCOT单元、蒸汽系统等装置平稳运行带来较大危害。

现有的脱硫工艺针对系统能耗较高的问题提出以下几个解决方式：一是选用新型高效的换热设备，尽可能回收热量；二是尽可能回收闪蒸汽中的烃类物质，减少燃料气消耗等。但这些技术不能从根本上解决胺液吸收-再生系统能耗较高的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有采用胺液MDEA选择性脱硫工艺技术中存在的能耗较高和发泡严重的问题，提供一种新型脱硫工艺和系统，在保证脱硫效率的同时有效降低胺液再生过程中的能耗和发泡严重现象。