旋流脫烴內(nèi)件在富液處理中的應(yīng)用

嚴(yán)科輝

（鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司，浙江 寧波 315042）

引言

近年來(lái)，煉油事業(yè)在我國(guó)蓬勃發(fā)展，原油加工量逐年增加，煉廠裝置處理規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，尤其伴隨著原油中含硫量的增加，油品質(zhì)量和環(huán)保要求也越來(lái)越嚴(yán)格，需要脫硫的介質(zhì)也越來(lái)越多。在催化裂化裝置、常減壓裝置、延遲焦化裝置和加氫裂化裝置等一般都需要配套溶劑再生裝置，脫硫后吸收了硫化氫的富液須通過(guò)溶劑再生裝置進(jìn)行再生，溶劑再生效果的好壞直接影響到上游裝置的脫硫效果，所以溶劑再生是胺液脫硫中最關(guān)鍵的一個(gè)部分[1]。

上游裝置含硫氣體在脫硫吸收塔與富液接觸吸收脫硫時(shí)，會(huì)有一部分烴類(lèi)氣體溶解吸收在脫硫富液中。溶解在富液中的烴類(lèi)氣體需要在富液進(jìn)入再生塔再生前去除，否則過(guò)多的烴類(lèi)進(jìn)入溶劑再生塔容易導(dǎo)致再生塔溶劑發(fā)泡，造成塔板堵塞，影響塔板效率和再生效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致裝置停工[2]。同時(shí)，輕烴與硫化氫等酸性氣一起進(jìn)入下游硫磺回收裝置容易造成燒嘴積碳，影響燒嘴使用壽命；且烴類(lèi)物質(zhì)熱值高，造成反應(yīng)爐超溫，增加副反應(yīng)，甚至?xí)a(chǎn)生“黑硫磺”。

為了去除富液中含有的烴類(lèi)物質(zhì)，一般溶劑再生裝置會(huì)在富液進(jìn)裝置后先設(shè)置閃蒸脫烴罐，對(duì)富液進(jìn)行脫烴處理。但目前溶劑再生裝置中一般富液閃蒸采用重力沉降閃蒸罐，閃蒸脫烴的效果及其有限。同時(shí)單純的重力沉降對(duì)富液中夾帶的液相烴類(lèi)分層效果非常有限，夾帶著液相烴類(lèi)的富液在進(jìn)入再生塔后，仍會(huì)造成富液發(fā)泡沖塔。為了防止富液發(fā)泡沖塔危害的發(fā)生，經(jīng)常需要在富液中增加消泡劑，從而造成了脫硫成本的上升。

另外，為了除去閃蒸出的烴類(lèi)氣體中夾帶出來(lái)的一部分酸性氣，需要在閃蒸罐氣相出口使用貧液洗滌吸收該部分酸性氣。但傳統(tǒng)的噴淋吸收方式不僅對(duì)酸性氣的吸收效率十分有限，而且會(huì)造成烴類(lèi)氣體中夾帶大量胺液，導(dǎo)致了胺液消耗的增加，并對(duì)烴類(lèi)氣體的后續(xù)利用帶來(lái)困難。

某煉廠通過(guò)在富液閃蒸脫烴罐增加旋流脫烴內(nèi)件，從而有效的脫除了烴類(lèi)，降低了富液的損失量，滿(mǎn)足了目前劣質(zhì)原油加工中脫硫系統(tǒng)的環(huán)保經(jīng)濟(jì)要求，更加保證了裝置的穩(wěn)定良好的運(yùn)行。

1 溶劑再生裝置工藝流程

某煉廠500 t/h 溶劑再生裝置采用常規(guī)蒸汽汽提再生工藝，再生塔底重沸器熱源采用0.35 MPa 蒸汽。采用復(fù)合型甲基二乙醇胺（MDEA）溶劑作為脫硫劑，工藝流程，如圖1 所示。

圖1 溶劑再生裝置工藝流程圖

裝置外來(lái)的富液經(jīng)過(guò)濾后，經(jīng)貧富液一級(jí)換熱器換熱后進(jìn)入富液閃蒸脫烴罐，閃蒸出大部分溶解烴，閃蒸烴經(jīng)貧液洗去閃蒸出的部分硫化氫后，壓控送至低瓦系統(tǒng)。閃蒸脫氣后的富液經(jīng)富液加壓泵升壓后再和貧富液二級(jí)換熱器換熱后進(jìn)入溶劑再生塔再生。塔底由塔底重沸器供熱，熱源由0.35 MPa 蒸汽提供。溶劑再生塔底出來(lái)的貧液經(jīng)再生貧液泵提升與富液經(jīng)貧富液二級(jí)換熱器、貧富液一級(jí)換熱器兩次換熱降溫后，由再生貧液空冷器冷卻后進(jìn)入溶劑儲(chǔ)罐。溶劑儲(chǔ)罐出來(lái)的貧液經(jīng)泵升壓后外送出裝置[3]。

溶劑再生塔酸性氣經(jīng)再生塔頂空冷器及再生塔頂水冷器冷卻后進(jìn)入塔頂回流罐進(jìn)行氣液分離，酸性氣送至酸性氣管網(wǎng)進(jìn)入硫磺回收裝置。塔頂回流罐底的酸性水經(jīng)塔頂回流泵升壓后返回溶劑再生塔上部作回流。

2 旋流脫烴簡(jiǎn)介

2.1 旋流脫烴內(nèi)件簡(jiǎn)介

該煉廠500 t/h 溶劑再生裝置富液閃蒸脫烴罐旋流脫烴內(nèi)件主要分為兩部分，第一部分為富液入口設(shè)置的旋流分離器組，此部分內(nèi)件用于烴類(lèi)氣體以及部分酸性氣與富胺液分離，并使富胺液與液相烴類(lèi)分層，具體結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 富液入口旋流分離器組結(jié)構(gòu)圖

第二部分為罐頂?shù)男魑镀鹘M，用于旋流吸捕強(qiáng)化氣相中酸性氣的吸收，并脫除夾帶的胺液，有效防止胺液跑損，具體結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。

圖3 罐頂?shù)男魑镀鹘M結(jié)構(gòu)圖

2.2 旋流脫烴原理

來(lái)自各脫硫裝置的脫硫富液經(jīng)過(guò)濾單元后進(jìn)入富液閃蒸脫烴罐，富胺液經(jīng)富液閃蒸脫烴罐入口分配罐后進(jìn)入旋流分離器組，對(duì)富液中溶解的氣態(tài)烴和酸性氣、液態(tài)烴進(jìn)行旋流脫氣除油處理，并使富胺液與液相烴類(lèi)分層，旋流脫氣分離出的烴類(lèi)氣體以及部分酸性氣在旋流分離器的旋流場(chǎng)作用下與富胺液分離，分離后的富胺液經(jīng)旋流分離器組液腿進(jìn)入塔底的閃蒸腔進(jìn)行進(jìn)一步閃蒸脫氣，隨后經(jīng)過(guò)重力沉降，液態(tài)烴逐漸在富液表層析出并通過(guò)界位控制從排油口間歇排出，富液則經(jīng)由塔底出口進(jìn)入后續(xù)溶劑再生塔進(jìn)行再生操作[4]。

分離后的烴類(lèi)氣體及部分酸性氣由旋流分離器組溢流口進(jìn)入第一溢流匯集腔，氣體繼續(xù)上行至由貧胺液浸潤(rùn)的填料層初步吸收酸性氣，之后進(jìn)入位于塔頂?shù)男魑镀鹘M，烴類(lèi)氣體及部分酸性氣在旋流吸捕器的旋流場(chǎng)強(qiáng)化作用下經(jīng)貧胺液洗滌將酸性氣吸收，同時(shí)脫除夾帶的胺液液滴，防止胺液跑損，凈化后的烴類(lèi)氣體由旋流吸捕器組溢流口進(jìn)入第二溢流匯集腔，并從富液閃蒸脫烴罐塔頂排出進(jìn)入低壓瓦斯系統(tǒng)[5]。

富液閃蒸脫烴罐頂部旋流吸捕器工作原理示意圖，見(jiàn)圖4 所示。其中a 為胺液液滴運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；b 為胺液液滴在旋流場(chǎng)中公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)示意圖；c 為胺液液滴旋流吸捕酸性氣小分子示意圖。

圖4 富液閃蒸脫烴罐頂部旋流吸捕器工作原理示意圖

3 旋流脫烴內(nèi)件實(shí)例

3.1 旋流脫烴內(nèi)件參數(shù)

在一個(gè)4 000 萬(wàn)t/a 煉化一體化硫磺回收聯(lián)合工藝過(guò)程中，其中4 套500 t/h 溶劑再生裝置采用脫硫富液閃蒸脫烴旋流強(qiáng)化方法與內(nèi)件，對(duì)脫硫富液的閃蒸過(guò)程進(jìn)行旋流強(qiáng)化，深度脫除其中夾帶的氣相、液相烴類(lèi)，深度強(qiáng)化塔頂酸性氣的吸收。

該煉廠溶劑再生裝置富液閃蒸脫烴罐入口旋流分離器參數(shù)，如表1 所示。

表1 富液閃蒸脫烴罐入口旋流分離器參數(shù)

該煉廠溶劑再生裝置富液閃蒸脫烴罐頂部旋流分離器參數(shù)，如表2 所示。

表2 富液閃蒸脫烴罐頂部旋流分離器參數(shù)

3.2 旋流脫烴內(nèi)件技術(shù)要求

3.2.1 富液閃蒸脫烴罐入口旋流分離器要求

1）在正常操作工況下進(jìn)出口氣相壓降不大于0.01 MPa，液相壓降不大于0.1 MPa，應(yīng)盡可能小。

2）在正常操作工況下應(yīng)避免油水乳化。

3）在設(shè)計(jì)條件和操作彈性范圍內(nèi)應(yīng)保證所提供產(chǎn)品的機(jī)械性能、操作性能。

4）旋流芯管進(jìn)口、出口面積不小于管道出口面積。裝置檢修時(shí)，應(yīng)保證旋流管可以正常檢修或更換。

3.2.2 富液閃蒸脫烴罐頂部旋流分離器要求

1）在設(shè)計(jì)條件和操作彈性范圍內(nèi)應(yīng)保證所提供產(chǎn)品的機(jī)械性能、操作性能。

2）在正常操作工況下，壓降均不大于1kPa，應(yīng)盡可能小。

3）旋流芯管進(jìn)口、出口面積不小于管道出口面積。裝置檢修時(shí)，應(yīng)保證旋流管可以正常檢修或更換。

4）內(nèi)件結(jié)構(gòu)上應(yīng)有檢修通道。

5）內(nèi)件位于罐的上部。

3.3 旋流脫烴內(nèi)件效果

該煉廠溶劑再生裝置富液閃蒸脫烴塔增加旋流脫烴內(nèi)件后，效果如下：

3.3.1 烴類(lèi)脫除效果

經(jīng)所述富液閃蒸脫烴罐入口旋流分離器組處理后，富胺液中氣相烴類(lèi)脫除率達(dá)到了98%，油類(lèi)脫除率達(dá)到了90%。

3.3.2 H2S 脫除效果

經(jīng)所述富液閃蒸脫烴罐塔頂旋流吸捕器組處理后，氣相中H2S 質(zhì)量濃度在100 mg/m3以?xún)?nèi)，H2S 的脫除率達(dá)到90%；氣相中H2S 質(zhì)量濃度在100 mg/m3以上，H2S 的脫除率達(dá)到70%。

3.3.3 胺液回收效果

經(jīng)所述富液閃蒸脫烴罐塔頂旋流吸捕器組處理后，對(duì)3 μm 以上的胺液液滴脫除率達(dá)到96%，胺液相比其他未采用此類(lèi)內(nèi)件的同規(guī)模裝置損失量減少75%。

4 結(jié)語(yǔ)

在富液閃蒸脫烴罐增加旋流脫烴內(nèi)件能有效的脫除了烴類(lèi)，降低輕烴中H2S 含量，減少了富液的跑損量，滿(mǎn)足了當(dāng)前劣質(zhì)化原油加工過(guò)程脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)保要求，保證了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。