石化公司火炬氣脫硫工藝

劉如杰（中國石油天燃氣集團公司商業儲備油分公司,天津 300280)謝玉強(中國石油大港石化公司,天津 300280）

隨著石化分公司加工量的增加，加工的原油品種不斷增多。其中大部分進口的原油含硫量非常高，使放空燃料氣中H2S的含量上升，目前達到5000-15000mg/m3。這對于公司長遠發展目標是相悖的，必須加以改進達到標準。

石化公司現有燃料氣回收氣來自各個加工裝置，其中來自催化裂化裝置及加氫裝置排放的氣體，組分復雜，H2S含量高，對全廠瓦斯管線、設備及各裝置的加熱爐均能產生一定的腐蝕；同時回收的瓦斯進入全廠瓦斯管網，用于加熱爐，含硫較高的燃料使煙氣中二氧化硫含量較高，造成環境污染，對加熱爐上部形成嚴重的露點腐蝕；影響生產操作和檢維修，不利于節能生產，因此，需對此部分瓦斯進行脫硫處理。

1 工藝說明及流程簡述

1.1 工藝說明

各裝置生產過程中產生的含硫瓦斯氣進入低壓瓦斯管網,瓦斯經水封封住后從水封罐前匯合過來，至汽液分離中間罐分離出的凝縮油后，氣體從跨線進入原有改造后的老區低壓瓦斯汽系統(DN600)。經過氣液分離中間罐，分離出的凝縮油、雜質，進入瓦斯過濾罐過濾雜質后，氣體首先進入火炬氣脫硫裝置，在脫硫塔T-101內與催化雙脫裝置送來的貧胺液反應，脫出氣體中的H2S氣體后進入氣柜儲存，經壓縮機增壓打入高壓煉廠氣管網。反應后的富胺液通過胺洗泵P-101/A,B送回催化雙脫裝置，泵出口設有胺液過濾器，可將反應后的結晶體、雜質等固體顆粒過濾下來，防止影響催化雙脫裝置。

1.2 工藝流程簡述

火炬管網的40℃的含硫火炬氣進入脫硫塔T-101與來自催化的貧胺液逆向接觸脫硫，脫硫后的瓦斯進入氣柜，為了使胺液能夠充分潤濕填料層，保證脫硫效果，T-101底富胺液線經泵加壓部分返回脫硫塔，部分返回催化裝置。本設施用胺來自55x104t/a干氣液化氣脫硫，胺再生能力目前尚有富余，可滿足本設施要求。

2 選擇MDEA作脫硫劑的原因

MDEA法脫硫工藝原理：

2.1 H2S、CO2在醇胺水溶液中的溶解度

H2S及CO2在醇胺溶液中依靠與醇胺的反應而從天然氣中脫除。在一定的溶液組成、溫度和H2S、CO2分壓下，H2S、CO2與溶液之間有一定的酸氣平衡溶解度。根據其平衡溶解度的不同來設置溶液循環量的大小。由于不同的組合方式，酸性氣體在醇胺溶液中的平衡溶解度是不同的，可以通過半經驗的方式進行數學建模方式來解決。

2.2 MDEA與H2S、CO2的化學反應及選擇性

在MDEA脫硫溶劑中H2S和CO2的反應速率為以下方式：

R2R′N+H2S D R2R′NH-+HS-+Q(瞬時反應)

CO2+R2R′N→（不反應）

CO2+H2O+R2R′N D R2R′NH++HCO3-+Q(慢反應)

（上式中,R=“-C2H4OH”,R′=“-CH3”）

由于MDEA水溶液與同時含有CO2與H2S的氣體接觸時，MDEA和H2S的反應是受氣膜控制的瞬時化學反應，而MDEA和CO2無直接的反應，只能與其水溶液溶液進行反應，這個反應與CO2在水中的溶解度有很大關系，這種反應機理上的巨大差別造成了反應的速率的不同，構成了選擇性吸收的基礎，我們可以合理利用以上反應的不同速率，在CO2與H2S共存的情況下達到選擇吸收H2S的目的，從而有效利用能源。如果再控制反應的氣液比和氣液接觸方式，還可以更進一步改善H2S的選吸效果。

同時，上述反應是體積縮小的放熱可逆反應，在低溫高壓下，有利于反應向右進行，利用此特點，在吸收塔內使絕大部分H2S和部分CO2從原料氣中脫除，從而實現凈化天然氣的目的；在高溫低壓下，有利于反應從右向左進行，利用此特點，在再生塔內使H2S和CO2從溶液中解析出來，使溶液得以再生，以便循環使用。

3 脫硫效果及項目效益

火炬氣脫硫裝置于2009年5月開車，投用運行正常后采樣分析凈化后火炬氣含硫化氫≯20 mg/m3。按照目前每小時4000Nm3的處理量，每年可凈化火炬氣3500萬Nm3。為公司高效、綠色生產有力保障，也帶來巨大的經濟效益。

項目投用后的主要成效：

3.1 增加火炬氣脫硫設施，減少大港石化公司污染物排放總量，有利于環境保護。

3.2 增加火炬氣脫硫設施，可降低加熱爐的露點腐蝕，進一步降低煙氣溫度，提高加熱爐效率，有利于節能生產。

3.3 增加火炬氣脫硫設施，增加硫磺回收的原料量，目前硫磺市場價格不斷上漲，增產硫磺有利于平抑市場需求，增加經濟效益。