影响炼厂干气胺法脱硫效率的几个因素

 ,李鹏,赵晓东

中国石油哈尔滨石化公司 

文摘：炼厂干气体无论是用作燃料气体或化学原料，都必须除去含硫化氢的化学成分。以一家小型加氢精炼厂的干气法脱硫装置为实例，从吸附工艺动力学的角度出发，并对各种因素进行了研究。

关键词 干气脱硫 影响因子

干气是指从工厂生产的一种精炼气，它来自催化裂化、加氢裂化等设备，作为燃料、制氢原料、化工原料等。炼厂气体中除了包含碳氢化合物之外，还含有大量的酸性物质，如H2S、CO2、 COS、R-SH等，这些都会导致煤气的热能下降，造成装置及管道的腐蚀。为了满足我国环境保护和生产气体品质的要求，必须对焦炉煤气中的酸性成分进行再利用。对含硫酸组分的再循环应用有：①向下游的硫磺生产企业供应原材料，提高经济效益，实现资源化；②预防催化中毒；③降低废水对环境的污染，降低废水中的酸雨作用；④减少管道和装置中的煤气侵蚀。

1醇胺脱硫机理研究

采用醇胺法化吸附脱酸工艺是目前世界上应用最多的大型烟气脱硫工艺，采用醇氨水作溶剂（即所谓的“贫胺液”），在塔中与精炼气进行反向反应，以吸附炼厂煤气中的酸组份。目前，已广泛用于工业化生产的醇胺类化合物有四类：醇胺类、二乙醇胺类、二异丙醇胺类、二异丙醇胺类以及 MDEA类。MDEA的体系具有较强的碱度，且与硫磺无反应，且极难分解，且对氨体系的侵蚀极少；当有CO2时， MDEA对H2S的选择性吸收能力更强；不同的醇胺类溶剂中，反应温度最低，对应的水蒸气用量小，可以降低再生过程的能耗；而且 MDEA溶液可以使用更高的浓度，从而可以减少装置的氨液循环，从而减少设备和管道的大小，从而节约投资。综合考虑，在此情况下，建议选用 MDEA法进行脱硫。

2生产过程的说明

通过分离槽将含硫物料中的固相和碳氢化合物等杂质除去后，由下往上流入脱硫柱，在塔中由下往上与从脱硫柱上供给的乙醇胺水进行多段反向流动，使其中的酸组分被乙醇胺水所吸附。除去含酸成分的纯化气体通过分离机将所含的胺液体从该设备中分离出来；含酸物质的高浓度氨溶液从塔底处排放到氨溶液中。

3影响干气法脱硫效率的几个因子

3.1干气工艺对烟气脱硫效率的影响

按照亨利原理，稀释液上面的溶质分压与其在液相中的平衡分子量呈比例关系，增大干气体的压强等于提高H2S气体的分压，从而促进吸附。但是，在实践中，由于烟气中的烟气浓度和烟气浓度都会受到烟气的影响，通常不会采用调整烟气的工作压力和工作环境来改善烟气的脱硫效率。

3.2贫氨溶液的质量分数对脱硝效率的作用

在此基础上，对设备投资、运行费用、运行稳定性和可靠性进行了比较。从化学反应的均衡观点出发，反应速度受反应物质的浓度的控制。提高氨溶液的质量分数，当正比的反应速度大于反向的反应速度时，则会发生向好的反应，有利于吸附。可见，随着低浓度的氨氮溶液的加入，其脱硫效率提高。若要获得同样的纯化气体H2S，则采用 MDEA溶液可减少氨液体循环，减少氨液循环的能量消耗。然而，当氨溶液的质量分数较高时，每单位容积的H2S就会被更多的H2S所吸附，从而使富水的腐蚀性大大提高，从而大大提高了泡沫的产生和破坏的可能性。

3.3氨基浓度对脱硝效率的影响

通过调节贫胺剂的掺入量，也就是在一定程度上影响了塔中的传质驱动力。吸附是一种动态的平衡，如果H2S的数量刚好等于氨溶液中的H2S，则该体系的质量传递速度为0，即为吸附工艺的最大限度。当在脱硫塔中到达此限度时，需要的溶剂的流动速度是氨水的最大流速。在生产过程中，要确保每个板片都有足够的传质推力。在选择合适的氨液种类和质量分数后，应对其加入量进行合理的计算，并对其进行优选。贫胺剂的添加是基于该实例所述的进料气体的输入情况和所决定的胺溶液的浓度而变化的。

3.4 H2S在贫氨溶液中的作用

该指标的重要作用是测定脱硫塔顶H2S气体和液相的均匀性。当贫液的品质较好，也就是在贫氨溶液的H2S含量较少的情况下，获得的纯化气体品质较好，这时，纯化气体的含酸率与贫氨溶液进口塔的液相H2S的浓度相当。研究了 MDEA溶液的浓度和适当的氨酸掺量对H2S富集的影响。

在脱硫过程中，H2S浓度的降低有利于提高脱硫效率。污泥脱水的优劣与氨溶液的回收装置的结构和操作条件有关。

4项目建设中的一些问题

溶剂发泡会使设备的正常运行受到很大的制约，不仅会使系统的脱硫效率降低，而且还会使烟气的纯化水平降低，甚至会使设备发生故障，甚至使设备停产。所以，在进行泡沫处理时要充分考虑，对引起泡沫的各种影响，并采用相应的处理方法，尽量减少泡沫发生的可能性。

4.1原材料前加工

为避免固体杂质、冷凝烃、油等被引入到脱硫塔中，需要对其进行冷凝、分离。在烟气进入烟气时，要注意保持干燥气体进入烟气的35摄氏度，干燥气体的分液槽高度低于50%，并将凝结的碳氢化合物和油脂迅速排出，避免将其带入到烟气中，对该溶剂产生影响。

4.2对贫胺水进入塔中的温度进行调控

在确保干气分液质量的前提下，对贫液进入塔中的温度进行有效的调控也是至关重要的。MDEA对H2S的吸附是一种可逆性的放热反应，其温度越低越有利于H2S的吸附；另外， MDEA的碱度也会随著温度的下降而增加，从而使其具有较高的脱硫能力，因而在较低的温度下，对其进行脱硫。但是，由于低的低温会造成进入塔中的少量碳氢化合物在塔中凝结，造成氨溶液在体系中的泡沫，进而影响到吸附效率；另外，低温的贫液会增加氨溶液的粘度，使干燥气体在脱除后带入氨，从而导致溶液的损耗。

4.3提高溶剂的筛选能力

管道和装置产生的 FeS, Fe (OH)3等在流体和气体的侵蚀下，会慢慢脱落，并渗入到体系中；此外，从下游携带的粉料也会带入水中，使气泡的气泡变得更高，使其保持更长的稳定性。所以，在循环贫液一侧增设三级滤池，可以减少由于混入固相而导致的泡沫发生。一节机器过滤器使用10微米的过滤精确度来去除大的固相粒子；二部分通过活化碳进行滤池，以去除细小的固相粒子，并吸收水中的表面活性剂和胺类的分解产物；三部分使用5微米的过滤精确度来去除活性碳颗粒和其他固体物质。

4.4胺类分解的预防

MDEA与体系中的氧气和酸等物质发生化学反应，形成了一种不易再生的盐类，也就是耐热性盐类。当它们积累到某个临界点时，就会产生气泡，从而提高泡沫的稳定性。为了预防胺类物质的分解，应尽量减少氧气的流入，如：保持溶液体系的水分均衡，使用软质的水；使用氮技术对氨液贮箱进行防护；避免在添加新的溶剂或泡沫时，加入气体等。若该体系已被氧气所污染，应加入适量的脱氧物，以去除水中的氧气。

4.5降低氨溶液的吸水损

由于烟气速度大于设定或压强小于设定，导致氨液卷吸的主要因素是烟气在烟气中的流速。在烟气流率不变时，烟气速度随塔筒直径的增大而降低。在进行塔内构件的设计时，系统因素对塔直径影响较大，系统系数较小时，其计算速度较慢。对于发生剧烈泡沫的胺水，其体系系数通常为0.5~0.6。

5结论

(1)对脱硝效率的影响主要是：

结果表明：操作压力、操作压力、贫胺液中H2S、塔板数、塔板数等因素对硫化氢的影响。调整富胺溶液的掺入量和减少H2S的浓度是调整纯化气体的酸的最好方法；在吸附工艺趋于均衡的情况下，如果继续增加贫胺剂的加入量，则对吸附性能的影响不显著。

(2)氨液体系是一种容易产生泡沫的体系，因此，在实际操作中，经常会出现因溶液起泡而造成的纯化气体品质不达标、脱除效果降低等问题。所以，在设计时，要充分地分析影响到整个体系的起泡性，并制定相应的预防对策，并在生产过程中强化管理，确保了整个系统的长期、平稳的运转。

参考文献

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3.王开岳.天然气的纯化技术[M].中国石化出版社，2005.

4.石亚华.炼油工艺烟气脱硫的研究.中国化工学报，2009.