液化氣脫硫塔改造

陳國鵬，陳曉寒

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 淄博 255434)

液化氣脫硫塔改造

陳國鵬，陳曉寒

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 淄博 255434)

針對某石化公司催化裂化裝置液化氣量增加，脫硫不合格的問題，改造了液化氣脫硫塔。調整了開孔直徑和開孔率。改造后裝置運行數據顯示，液化氣脫處理量增加，脫硫效果良好。

液化氣；脫硫；篩板塔

某石化公司催化裂化裝置采用MDEA法脫除液化氣中的硫化氫。多年運行正常，脫硫后硫化氫能夠達標。近期由于上游裝置改造，液化氣量增大，造成脫硫后液化氣中硫化氫含量超標，且液化氣帶液現象較為嚴重，胺液損失大。為滿足液化氣處理量擴大的需要，保證液化氣產品質量，減少胺液消耗，需要改造液化氣脫硫塔。

1 設計基礎

原有液化氣脫硫塔為篩板塔，塔體直徑φ2200 mm。篩孔為φ13 mm孔，升氣孔總面積與塔截面積之比為0.35%，降液管總面積與塔截面積之比為4.53%。

原有液化氣脫硫塔結構為液化氣經篩孔上升，胺液通過降液管下降。液化氣為分散相。胺液為連續相。

本次改造盡量利用原有塔體，改造塔內構件，在滿足工藝要求的前提下，減少投資。連續相、分散相設置不做改變。

液化氣及胺液性質見表1。

表1 液化氣及胺液性質

2 塔的水力學計算

2.1 篩孔的選擇

篩板塔的篩孔大小會直接影響連續相和分散相在兩層塔板間的分布，改變兩相的接觸面積。選擇較小的篩孔直徑，減小了分散相的液滴直徑，有助于提高兩相接觸面積，對傳質過程是有利的。但篩孔直徑過小，就要求有較大的塔徑和較大的塔板間距，以滿足兩相分離的要求，加大了裝置投資。

按近年萃取塔的使用經驗，篩板孔徑一般選擇為3～8 mm。對于液化氣-胺液這樣界面張力較大的物系，宜取較小的孔徑。原塔直徑和板間距較大，能夠滿足小孔徑對其的要求。但孔徑過小可能被物料中的固體雜質堵塞。綜合考慮，初步選擇孔徑為4 mm。

2.2 篩板開孔數及開孔區面積

液化氣的過孔流速v0可按式(1)計算。

(1)

公式中d0為篩孔直徑，cm；dp為當量直徑，cm；σ為兩相界面張力，dyne/cm；ρD為分散相密度，g/cm3。

其中dp/d0可由式(2)計算。

(2)

根據液化氣的處理量、孔徑及孔速，篩板所需開孔數可由式(3)計算。

(3)

公式中QD為分散相體積流率，cm3/s。

篩孔按正三角形排列，可按式(4)計算篩板開孔區面積F1。

F1=0.866nt2

(4)

公式中t為篩孔間距，取值2 cm。

2.3 降液區面積

降液管的面積由連續相在降液管中的流速所決定。連續相在降液管中的流速可以通過所容許帶走的最大液滴直徑而求得。通常，先假定連續相所帶走的最大液滴直徑為dpm(一般取dpm=0.08 cm)，直徑為dpm的分散相液滴在連續相中的沉降速度，可用Stokes公式(式5)計算：

(5)

公式中μc為連續相黏度，g/cm·s。

為使大于dpm的液滴不被連續相帶走，連續相在降液管中的流速vdc不得大于分散相液滴(直徑dpm)在降液管中的沉降速度，取vdc≤v。則降液管的面積F2由式(6)計算：

(6)

2.4 塔內徑

在接近降液管處，為使上升的分散相液滴不進入降液管，在開孔區與降液管之間應留有一定空隙La，一般可取3 cm。為了支撐和固定篩板，篩板周邊要有一定的余度Ls，一般取3～5 cm。塔的內徑可按式(7)計算初值。

(7)

2.5 計算結果

表2 水力學計算結果

根據以上公式，計算結果見表2。從表中數據可以看出，0.08cm液滴沉降速度為11.85 cm/s，連續相降液管流速為1.27 cm/s，滿足塔板正常操作的要求。

2.6 塔板結構

根據以上計算結果可知，原塔徑尚能滿足要求。最終確定的塔結構參數為：塔直徑為φ2200 mm，15層篩孔塔盤，塔板間距600 mm，降液管面積占空塔截面積的4.53%，塔盤開孔直徑為φ4 mm，開孔率1.5%。

3 改造效果

脫硫塔改造完成后，裝置運行平穩。液化氣處理量由12000 kg/h，提高至18000 kg/h。脫后液化氣中硫化氫含量低于5μg/g，低于設計指標10 μg/g。同時液化氣帶胺減少，脫硫塔下游液化氣緩沖罐分液包排胺液量也大幅下降，改造前每班均需要排放胺液，到改造后基本不需要排放。

4 結論

針對液化氣處理量增加的問題，對液化氣脫硫塔進行改造。在滿足工藝要求的前提下，盡量保持原有塔的結構，減少改造工程量。主要調整篩板開孔直徑和開孔率。改造后裝置運行平穩，液化氣處理能力增加，液化氣殘余硫化氫含量低于設計控制指標。

[1] 劉思明.液態烴脫硫篩板抽提塔的工藝設計[J].化工設計，1990,10(3):59-64.

[2] 馮伯華,陳自新,李步年,等.化學工程手冊[M].北京:化學工業出版社,1989:159-166.

(本文文獻格式：陳國鵬，陳曉寒.液化氣脫硫塔改造[J].山東化工,2017,46(13):103-104.)

Modification of LPG Desulfuration Tower

ChenGuopeng,ChenXiaohan

(Shandong Sunway Petrochemical Engineering Share Co., Ltd. ,Zibo 255434,China)

The yield of LPG increased from a FCC plan, thus the sulfur content in LPG after desulfuration is not stable. A modification project of desulfuration tower was carried out. The diameter of sieve hole and open area was adjusted. The operation data after modification showed that the throughput of LPG increased, and the quality of LPG was stable.

liquefied petroleum gas;desulfuration;sieve tray tower

2017-04-28

陳國鵬(1976—)，男，高工，長期從事石油化工裝置設計工作。

TQ053.5

B

1008-021X(2017)13-0103-02