产品精制脱硫装置减少溶剂损失和降低设备腐蚀的措施

2022-09-12

炼厂干气与液化石油气中存在的硫, 特别是硫化氢能够对下游装置加工、产品质量、环境产生巨大的影响。假若不能有效脱除H2S, 环境保护、下游装置加工、设备腐蚀等方面产生破坏作用。因此干气以及液化石油气用于化工装置的原料或燃料, 脱硫十分必要。再用于化工装置原料时表现得更为明显, 因为催化剂的活性与寿命都会深受硫化物影响, 所以在硫含量方面一定要严格控制。

一、产品精制脱硫装置简介及工艺流程

1. 产品精制脱硫装置简介

中国石油长庆石化公司产品精制装置2005年扩建为140万吨/年重油催化裂化配套精制装置。主要包括汽油精制、干气液化气脱硫和液化气精制处理三部分。

2. 脱硫方法简介

干法与湿法是气体脱硫的两类方法, 现阶段干法脱硫在工业上应用得已经特别少了, 醇胺法脱硫是湿法脱硫中应用最普遍的, 这种方法在炼厂干气与液化石油气脱硫中广泛应用。醇胺是一种弱碱, 在25℃~40℃时, 醇胺能吸收气体中的硫化氢和二氧化碳, 分别生产硫化去和酸式硫化及碳酸盐和酸式碳酸盐。当温度升高到105℃或更高时, 则分解逸出原吸收的硫化氢和二氧化碳, 醇胺得到再生。目前, 产品精制干气和液化气脱硫均采用醇胺法脱硫, 在MDEA (甲基二乙醇胺) 溶液中加入阻泡剂进行脱除H2S。

二、溶剂损失和设备腐蚀原因分析及解决措施

1. 减少溶剂损失

夹带、蒸发、降解是对影响气体脱硫溶剂损失的主要原因, 溶解、乳化和夹带是对液化石油气脱硫溶剂损失产生影响的主要因素。胺的蒸发损失与溶解损失一直都有, 两者比较, 溶解损失量高于蒸发损失量。工业上降低溶解损失与蒸发损失可以利用设置水洗措施来实现[3]。发泡损失是除胺的蒸发损失与溶解损失外最主要的损失。

(1) 发泡损失

脱硫塔发泡, 一方面会造成脱硫效果变差, 影响净化度, 也会由于冲塔使得溶剂发生巨大的损耗, 严重时会使得装置不得不停工。

(2) 对发泡损失降低的措施

(1) 原料的预处理:先经预处理原料, 再进入脱硫系统, 固体杂质与冷凝烃等杂质能够有效避免带入。

(2) 控制合适的脱硫操作温度:脱硫塔的温度由原料气和贫液进塔温度的高低多决定。

(3) 如果脱硫装置停工时间比较长, 然后开工, 一定要置换、吹扫、水洗, 努力清除系统杂质, 如此胺液循环才可以进行。

2. 对设备腐蚀降低

(1) 管道油相腐蚀机理

硫化氢对碳钢存在强烈的腐蚀作用。腐蚀反应为:Fe+H2S→Fe S+H2↑。油气以气态存在时, 一般腐蚀较小;以液态存在时, 腐蚀较重;气液两相产生相变部位的腐蚀是最严重的。再生塔的塔盘和内件、检修发现吸收塔、酸性气空冷气管束、重沸器管束、贫富液管道等腐蚀最为严重, 管壁上充满疏松的腐蚀产物, 管束表面出现蚀坑。

(2) 影响腐蚀的因素

溶剂种类

试验结果与装置操作表面不同溶剂的腐蚀程度, 按照从大到小的顺序排列是:MEA>DEA>MDEA, 现阶段国内炼厂脱硫装置采用的复配溶剂大部分以MDEA溶剂或以MDEA为主体, 对节能降耗外、选择性吸收充分考虑, 同时也十分注重装置腐蚀降低。

脱硫气分组成中CO2的影响

由于催化干气中含有CO2, CO2与水反应生成碳酸, 它会促进H2S溶液腐蚀;在脱硫塔底部及胺液回收器位置, 受胺液存在影响, CO2可以和碳钢出现非常强烈的化合, 也CO2是造成这一系统发生腐蚀的主要原因。并随CO2含量的提高不断加剧。

溶液中的污染物

酸性组分 (H2S与CO2) 本身是最主要的腐蚀剂, 干燥的H2S与CO2对金属材料均无腐蚀作业, 但在水里溶解后能够产生很大的腐蚀性。第二种腐蚀剂是由于溶剂发生降解产生的, 就MDEA溶液而言, 生产的酸性热稳定性盐是最主要的降解物。其他如溶液中悬浮的固体颗粒 (主要是硫化铁) 会造成设备出现磨蚀。