提高富硫溶剂再生装置效果的研究

第１１卷第４期　兰州石化职业技术学院学报　Ｖｏ１．１１　Ｎｏ．４　２０１１年１２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｇｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｃ．，２０１１　文章编号：１６７１—４０６７（２０１１）０４—０００１—０４　提高富硫溶剂再生装置效果的研究　罗资琴　，王学平　，冯琛然。　（１．兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州７３００６０；２．兰州石化三叶公司机动设备科，甘肃兰州７３００６０；３．兰州　理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３００５０）　摘要：针对气体精制车间溶剂再生装置，具体分析了影响溶剂再生效果的因素，结合装置　实际生产数据，提出优化方案，使装置总硫回收率达到９９．８％以上。　关键词：溶剂再生；脱硫；ＥＤＴＡ　中图分类号：ＴＥ６２４．５　文献标识码：Ａ　溶剂再生装置主要处理炼油厂其它生产装置脱　硫单元产生的脱硫富溶剂。判断其工艺设计的优劣　２数据采集　主要参考溶剂是否具有选择吸附性能好、酸性气负　荷大、腐蚀轻、溶剂使用浓度高、循环量小、能耗低的　为掌握该装置的溶剂再生效果现状，本文对生　特点…。该装置的投运，将大大提高炼油厂的溶剂　产操作的主要指标进行了数据采集。采集２０１０年　利用率，环保和经济效益显著。兰州石化公司炼油　６月～２０１０年１２月装置溶剂Ｈ：Ｓ含量进行数据分　厂气体精制车间６Ｏ吨／小时溶剂再生装置承担着为　析（见表１、图１）。　１２０万吨／年柴油加氢装置、１２０万吨／年延迟焦化装　表１溶剂Ｈ　Ｓ含量分析数据表　置、ＰＡＳ装置、２万吨／年硫磺尾气回收装置提供合　时间　６月　７月８月　９月　１Ｏ月１１月１２月　格品溶剂，确保产品氢气、干气等质量及硫回收率。　贫溶剂（均值）　２．５６　３．４７　３．２　２．８９　３．０１　２．３１　２．２２　Ｈ２ｓ／ｓ／Ｌ　１　研究的目的　富溶剂（均值）　２８．３Ｏ　２２．４４　２５．３４　１９．３５　２７．０４　２６．１２　１７．９８　Ｈ２Ｓ／ｇ／Ｌ　从环保的角度讲，我国大气污染相当严重，大面　积酸雨的出现对人类安全构成威胁，其中一个原因　Ｈ２Ｓ脱除率９０．９％８４．５％８７．４％８５．１％８８．９％９１．２％８７．７％　在于硫磺回收率低，造成烟气排放超标所致。这就　要求溶剂脱硫效果要好，相应对溶剂再生效果提出　了更高的要求。从腐蚀及产品质量角度讲，炼油厂　随着原油加工量的不断增加，成品中最常见的污染　物ＣＯ：、Ｈ：Ｓ、硫醇、ＣＯＳ、ＣＳ：和单质硫，都会导致产　品中质量问题，同时对设备造成严重腐蚀。从装置　生产角度讲，使装置总硫回收率达到９９．８％以上，　溶剂质量满足上游各脱硫单元的气体净化要求，保　证上游装置的产品脱硫效果　Ｊ。　图１　Ｈ　Ｓ脱除率含量趋势图　收稿日期：２０１１—１１—０６　．　由图ｌ可知溶剂Ｈ　Ｓ脱除率在８４．５％一　基金项目：２０１１甘肃省科技支撑计划（１１０４ＧＫＣＡ０５６）　９０．９％之间，波动较大且脱除率低，说明溶剂再生效　作者简介：罗资琴（１９６６一），女，河南商城人，砘Ｉ教授，硕士．　果不理想。　・２・　兰州石化职业技术学院学报　２０１１生　４．２主要影响因素的核实　３　目标值的确立及可行性分析　３．１　目标值　４．２．１工艺参数不合理　随着原料硫形态的变化，有机硫含量上升，溶剂　提高溶剂再生效果，降低溶剂中Ｈ　Ｓ含量，提　高脱除率。溶剂中Ｈ　ｓ脱除率Ｉ＞９５％。　３．２可行性分析　参考其它装置操作经验。加拿大的普拉塞尔道　姆石油公司北卡罗来纳装置：溶剂ＥＤＴＡ（３３％）中　吸收硫化氢的同时还吸收了羰基硫、硫醇、硫醚和其　他不明硫的化合物，在再生操作过程中，为了达到溶　剂再生效果，仅通过单一参数再生温度的调节已不　能很好满足溶剂再生的目的。如表３所示。　表３再生塔的操作与贫液中Ｈ　Ｓ含量分析表　Ｈ　Ｓ脱除率≥９９．８％。广州石化：溶剂ＥＤＴＡ　（３０％）中Ｈ２ｓ脱除率≥９９．５％。且兰州石化公司　炼油厂该套溶剂再生装置在运行过程中，贫液（溶　剂ＥＤＴＡ吸收了氨称之为富溶剂，反之称之为贫溶　剂）中硫化氢含量有时可以达到１．０　Ｌ，说明运行　进一步降低贫溶剂中的硫化氢含量是可行的。　４影响因素分析　针对溶剂再生效果差的诸多原因，本文根据实　际生产情况，从人、机、料、法、环五个方面查找影响　因素后进行筛选　Ｊ，确定工艺参数不合理、溶剂浓　度、溶剂过滤量小、溶剂降解这四个因素是导致溶剂　再生效果差的主要原因。　４．１　主要影响因素的确定　为查找影响溶剂再生效果的主要原因，本文收　集以上各因素的影响频数，绘制因素统计表和因素　排列图（见表２、图２）。　表２因素统计表　频　７０　６０　５０　４０　３０　２０　ｌ０　０　图２因素排列图　由图２可以看出，影响溶剂中Ｈ　Ｓ脱除率低的　主要原因是工艺参数不合理和溶剂浓度低。　嗍　由表３可知：再生塔底温度、再生塔底压力、再　生塔底液位以上三参数的变化对溶剂中Ｈ：ｓ含量　有不同程度的影响，所以优化再生塔的操作是确保　溶剂再生效果的关键。　４．２．２溶剂浓度　为了了解溶剂浓度对溶剂再生的影响，本文采　集了２０１０年６月一ｌ０月不同溶剂浓度下的溶剂　Ｈ　Ｓ含量化验数据进行分析（见表４、图３）。　表４不同溶剂浓度下脱硫化氢效果对比表　时间　富溶剂Ｈ　ｓ／ｇ／Ｉ溶剂浓度／％贫溶剂Ｈ　ｓ／ｇ／Ｌ　３５　３０　２５　２Ｏ　１５　ｌ０　５　０　６．１６　７．０７　８．２ｌ　９．１５　ｌ０．２２　图３不同溶剂浓度下脱硫化氢效果对比图　其操作条件是（１）再生塔底液位：４０～６０％；再　生塔顶温度：１００—１ｌＯ℃；再生塔底温度：１２０～　１３０￣Ｃ；冷却后酸性气温度：≤４５￣Ｃ。（２）液位，温　罗资琴，王学平，冯琛然．提高富硫溶剂再生装置效果的研究　・３・　度、压力的稳定性主要是ＤＣＳ控制系统实现的，公　用工程的稳定供应也是必要条件，例如蒸汽压力、循　环水压力、循环水温度、风压力等等。（３）如果发生　波动，则波动范围为：蒸汽压力≥０．５ＭＰａ；循环水压　力ｔ＞０．３５ＭＰａ；循环水温度≥２６℃；风压力≥０．３５　ＭＰａ。　．　由图３可以看出在溶剂处理量一定的情况下，　随着溶剂浓度的变化，贫液中Ｈ：Ｓ含量有明显的变　化。因此溶剂浓度是影响溶剂再生的主要原因。　５方案与实施　５．１　制定方案　针对溶剂中Ｈ　ｓ脱除率低的主要因素，使用正　交实验的方法解决工艺参数不合理的问题，以优化　操作条件。再使用优选法确定最佳溶剂浓度，降低　溶剂消耗。　５．２实施方案　５．２．１因素位级表　由于再生温度、再生塔液位、再生塔压力、塔顶　回流量对再生塔的操作均有影响，实验在征求该车　间管理人员意见后，确定因素位级表５。　表５因素位级表　５．２．２正交试验表　选择正交表并制定方案进行实验（见表６）。　表６正交试验表　５．２．３实验结果分析　极差Ｒ的大小决定了因素的名次顺序，即再生　塔温度对溶剂再生的影响最大，压力、液位次之，回流　量最小。因素主次为Ａ—Ｄ—Ｃ—Ｂ。从上表可以看　出，本试验应该选取每个因素中Ｋｌ、Ｉ（２、ｌ＜３最小的那　个水平，即Ａ３Ｂ２Ｃ２Ｄ２，同时绘制指标因数图４。　Ａｌ　＾２　＾３　Ｂｌ　Ｂ２　Ｂ３　Ｃ１　Ｃ２　Ｃ３　Ｄ１　ＩＩ２　Ｄ３　因数　图４因数图　同时可以估计，随着Ａ的增加，指标还有向下　的趋势。对主要因素，选择指标最好的那个水平，因　此本例中Ａ选Ａ３，Ｃ选Ｃ２，Ｄ选Ｄ２。对次要因素，　以节约方便原则选取水平，因此本例中Ｂ可选Ｂ２　或者Ｂ３。用Ａ３Ｂ２Ｃ２Ｄ２、Ａ３Ｂ３Ｃ２Ｄ２各做一次验证　试验，结果如表７所示。　表７实验表　依据降本增效的原则，参考该车间管理人员的　建议，确定最优生产条件为：Ａ３Ｂ３Ｃ２Ｄ２。通过正交试　验，得到最佳组合方案：再生塔温度１２２￣Ｃ，再生塔顶　回流量１．５ｔ／ｈ，再生塔液位５０％，再生压力０．１０　ＭＰａ。　５．２．４优选溶剂最佳浓度范围　为确定溶剂最佳浓度范围，本文采集相关数据　资料，利用优选法确定适宜的溶剂浓度范围。　１．６　１．４　１．２　１　０．８　０．６　０．４　０．２　０　１０　２０　３０　４０　５０　６０　图５溶剂浓度与ＣＯ　、Ｈ　Ｓ含量关系图　由图５可知溶剂浓度增加到５０％时，溶剂对硫　化氢的选择性提高，随着溶剂浓度降低至２０％时，　对ＣＯ　的吸收速度增加，对Ｈ：Ｓ的吸收速度会减　小，降低了溶剂的有效利用，使溶剂吸附Ｈ　ｓ的效　果变差　。　・４・　兰州石化职业技术学院学报　年硫磺增效：２３７０×１０００＝２３７万元　瑶曷｝　糕　彗　煳抛　∞０　年节约溶剂：１５　Ｘ２１０００＝３１．５万元　累计年增效效益：２３７＋３１．５＝２６８．５万元　０．３　Ｏ．５　Ｏ　１　＇０　１０１）５０ｏ　ＢＯＯ　话化氢怅卿ｍ　７　结束语　图６装置能耗与出口ＨｚＳ浓度含量关系图　由图６可知硫化氢浓度降低，能耗增大，装置　通过本研究，Ｈ　ｓ脱除率由８５％提高到　成本增加，同时，也会对设备造成严重腐蚀。因此溶　９６．０３％，确保了其他脱硫装置的脱硫效果，提升了　剂浓度≤２０％时，不能满足溶剂的再生的要求。溶　下游装置的产品质量，缓解了兰州石化公司炼油的　剂浓度／＞４０％时，装置能耗高，不利于节能。以上结　设备硫腐蚀问题。同时，使该厂硫磺回收装置烟气　论结合生产实际最佳溶剂浓度确定为：３５—４０％。　ＳＯ　排放达到国家大气污染物综合排放标准　（ＧＢ１６２９７—１９９６），为该厂千万吨炼量做强有力的　６优化后的效果及经济效益分析　后盾保障。具有一定的推广和参考价值　Ｊ。　通过采集２０１１年元月连续六天的优化后Ｈ２Ｓ　参考文献：　含量数据，绘制数据表８。　表８优化后Ｈ２Ｓ含量分析数据表　［１］　于海霞，李菁菁．炼油厂溶剂再生装置及其主要控制　时间　第一天第二天第三天第四天第五天第六天　方案［Ｊ］．中外能源，２０１０，（１Ｏ）：７６—８０．　溶剂（均值）Ｈ２Ｓ／ｇ／Ｌ　１．７７　２．１　１．５９　２．０８　１．９８　１．６９　［２］　汪优华，孙学锋．溶剂再生装置的流程模拟与优化　［Ｊ］．中外能源，２０１１，（９）：８６—８９．　原料（均值）Ｈ２Ｓ／ｇ／Ｌ　１８．３０　２２．０４　１６．３５　２１．１２　２０．５６　１７．８２　［３］ＱＢ　Ｑｌ／ｓＹ　ＬＳ（ＣＧ）０１—０９—２００６，中国石油兰州石化　Ｈ２Ｓ脱Ｉ涂率　９６．９％９５．５％９７．４％９５．１％９６．１％９５．２％　分公司气体精制装置操作规程［ｓ］．　由表８可知，通过优化达到了预期的目标值。　［４］魏志强，张冰剑，陈清林．溶剂再生装置模拟分析与用　从经济效益角度分析，由于提高了溶剂质量，使　能改进［Ｊ］．石油炼制与化工，２０１１，（７）：６１—６５．　溶剂消耗降低。２０１１年１—４月份较去年同期下降　［５］赵字鹏，金松，姜恒．催化干气脱硫和溶剂再生系　５吨，这样可以年节约溶剂１５吨。也使硫磺收率得　统改造［Ｊ］．当代化工，２００７，（１Ｏ）：４５２—４５３．　到进一步的提高，２０１１年１—４月份较去年同期提　高硫磺产量７９０吨，年增产硫磺２３７０吨。　Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　Ｓｕｌｆｕｒ—Ｉ１ｃｈＳｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｂｏｏｓｔｅｄ　ｂｙ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ＬＵＯ　Ｚｉ—ｑｉｎ　，ＷＡＮＧ　Ｘｕｅ—ｐｉｎｇ　，ＦＥＮＧ　Ｃｈｅｎ—ｒａｎ　（１．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ＣｏＨｅｇｅ　ｏｆ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００６０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００６０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ａｌｌｕｓｉｏｎ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｒｅ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇａｓ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｐｌａｎｔ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｈａｖｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｒｅ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｉｔ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｓｕｌｆｕｒ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ　ｃｏｍｅ　ｔｏ　ｂｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　９９．８％．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｖｅｎｔ　ｒｅ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｄｅｓｕｌｆｉｄａｔｉｏｎ；ＥＤＴＡ