浅议轻烃脱硫加工工艺

2022-09-12

1 轻烃的基本特征

轻烃是一种重要的基本有机化工原料, 其基本特征是:无色澄清、易燃、易爆、易挥发, 系混合有机化合物液体, 不溶于水, 其蒸汽与空气形成爆炸性混合物遇明火、高温、氧化剂有燃烧爆炸危险。

2 轻烃脱硫加工技术的应用

2.1 天然气脱硫技术现状

目前, 国内在天然气脱硫技术上, 主要分为湿法脱硫和干法脱硫两类。一是湿法脱硫, 主要包括物理脱硫与化学脱硫, 这两种脱硫的流程类似, 主要都是采用吸收加上再生模式, 吸收剂吸收与天然气中的含硫组进行反应, 富液到再生塔后, 再生出吸收剂并循环使用, 但是在这一过程之中需不断地补充脱硫剂, 不仅装置设备多, 而且能耗较大, 流程颇为复杂, 还有生产过程中产生的脱硫剂废液需要进行处理, 主要适用于天然气处理量大且气体含硫量较高, 但是脱硫精度要求不高的物料。一般来说, 进料含硫量在60mg/m3以上, 脱硫后天然气含硫量仍然在10mg/m3以上。二是干法脱硫, 主要是采用固体脱硫剂, 这样一来, 硫化物在脱硫剂上被吸附后发生反应, 脱硫精度较高, 一般是采用三塔或两塔串并联工艺。干法脱硫装置不仅投资少、设备少、能耗小, 而且流程简单, 生产过程中无废液和废气产生, 适用于天然气处理量较小, 含硫量在20mg/m3以下, 同时脱硫精度要求在0.05至1.0mg/m3范围内的物料。当前, 国家标准要求气雾剂产品的硫含量在5mg/m3以下, 而国际标准则要求硫含量在1mg/m3以下。只有采取脱硫精度较高的干法精脱硫工艺, 才能达到这一标准要求。

2.2 选择脱硫剂

笔者通过对多家科研院所或企业的干法脱硫剂进行对比后发现, 中科院大连化学物理研究所所生产的3018脱硫剂不仅具有反应温度低、能耗低、精度高和硫容量高等优点, 而且技术比较先进所以, 3018脱硫剂较为适宜作为脱硫装置的填装料。这种脱硫剂是一种高硫容催化剂浸渍的活性炭, 天然气中的硫化物, 在催化剂的作用之下, 在床层上与氧气反应, 从而转变为单质硫, 随后再存贮在脱硫剂的活性炭孔之中。

2.3 确定工艺路线

丙烷和丁烷产品硫含量之所以超标, 其原因是由于原料气中含有硫, 如果原料气在进处理装置之前就进行脱硫, 那么仅仅需要建设一套脱硫装置, 就可以完成脱硫要求, 不仅操作简单, 而且流程较短, 便于操作。经过开展模拟试验与计算, 确定原料气脱硫后, 硫的含量当在0.1mg/m3以下, 脱硫剂的最佳反应温度则为25℃±2℃。具体工艺流程如下:原料气在经过低点排液后, 进入到原料气加热器, 并在换热器中将被辅助装置引来的导热油加热至25℃, 换热后的原料气在与氧气进行混合后, 分成两路分别进入原料气脱硫塔A、B, 反应温度控制在25℃±2℃, 补空气量按处理的原料气量严格控制在60至100Nm3/h, 脱硫后的原料气可直接或经过原料气脱硫塔C后进入到原料气过滤器, 通过脱硫净化后, 再将天然气输送到气体处理装置。由于3018脱硫剂的硫容高, 所以正常情况下, 装置要使用2到3年才会达到硫饱和, 因此寿命较长。

2.4 明确脱硫装置的关键参数

一般来说, 干法脱硫技术适用于处理量比较低的工艺, 即要求天然气的日处理量最大为240万m3, 因为原料气压力较低, 为确保下游装置的正常生产, 脱硫塔压降要严格控制在0.05MPa以下。只要调整填充床层的高径比与脱硫剂的孔隙度, 最近就能将高径比H/D控制为10∶6, 外孔隙度控制在30%至35%之间。为确保孔隙度调整后的硫含量不会超标, 需要设计一个保驾塔, 从而按照前两塔的脱硫效果, 经过在线分析的结果来决定是否投用, 以充分保证脱硫的精度, 从而使装置的压降控制在0.02MPa至0.05MPa之间, 以解决干法脱硫技术在大处理量工艺中遇到的问题。

为确定3018脱硫剂的最佳反应温度, 可通过模拟试验得出不同温度下硫化氢和有机硫的转化率, 当温度5℃以上时, 天然气中的硫化氢就已基本转化完全。当温度在10℃以下时, 天然气之中的有机硫就会基本不转化, 而且仅存在部分吸附。当温度在17℃时, 天然气中的有机硫转化率就达到了80.5%。当温度在26℃时, 天然气中有机硫的转化率已达到了97.7%。因此, 确定最佳反应的温度为25℃±2℃。脱硫反应中所需要的氧气来自于装置中的仪表风, 因而可以采用流量控制、仪表风与原料气间的压差来进行控制。当仪表风压力偏低时, 仪表可以及时切断气源, 以防止天然气倒流进入到仪表风管线。在仪表风的压力偏低时, 应当及时切断气源, 空气的加入量可视原料气量的不同而定, 具体可控制在60至100m3/h之间, 总体积只占原料气量的1/1000, 可以说远远小于天然气的爆炸极限可以确保绝对安全。

2.5 脱硫装置技术指标

脱硫装置的技术指标详见表1。

2.5 脱硫装置应用效果

脱硫装置应用效果详见表2。

3 轻烃加工产品的利用

轻烃加工产品有多方面的利用价值比如可用作汽车用气、雾化产品、化工溶剂等。一是汽车用气。脱硫处理后的轻烃加工产品, 由于不含烯烃, 因而用作汽车用气汽车火化塞不容易产生积炭, 而且清洗周期变长, 同时也可作液化石油气来使用。二是雾化产品。因为脱硫处理后的轻烃加工产品不含烯烃, 性质又较为稳定, 且无臭味, 也可用于制造发胶、摩丝、杀虫剂与灭害灵等雾化系列产品的抛射剂, 为防止臭氧层受到破坏, 还可以用来取代传统氟里昂制冷剂。三是化工溶剂。轻烃是一种优良的化工原料, 可作为裂解原料来使用。

4 结语

综上所述, 干法精脱硫工艺的脱硫精度较高, 适用于总硫含量在5至20mg/m3之间的天然气, 脱硫之后的净化气总硫含量低于0.1mg/m3, 不仅能脱除无机硫, 而且还可脱除有机硫, 从而较好地解决因为硫化物的成分较为复杂, 总硫含量和硫化物成分随时间变化比较频繁, 导致硫化物不易脱除的困境, 具有很好的应用价值。

摘要：本文从轻烃的基本特征入手, 着重论述了如何应用轻烃脱硫加工工艺, 并介绍了轻烃加工产品的利用。

关键词：轻烃,脱硫加工,工艺