專利名稱：常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣體管道在線脫除硫化 氫方法，具體涉及常減壓裝置“三頂”氣在 線脫硫及增壓利用的方法。
背景技術：
在常減壓裝置生產過程中，原油中部分硫化物在高溫條件下轉化成硫化氫，存在 于常減壓裝置“三頂”氣中(初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣)，硫化 氫含量高達幾萬 幾十萬ppm(v)。硫化氫具有極強毒害性，潮濕的硫化氫對碳鋼極具腐蝕 性，燃燒后生成二氧化硫對大氣造成污染；含硫化氫瓦斯氣體泄露和排放，會產生廠區(qū)惡臭 現象，威脅著人身安全和裝置安全生產。常減壓裝置生產時產生的“三頂”氣是熱值很高的可燃性氣體，其中初餾塔頂氣帶 壓排放，采用的處理工藝是直接進本裝置加熱爐燃燒，或者是密閉排放出常減壓裝置；常壓 塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣的排放壓力為微正壓，采用的處理工藝是高點放空。目 前各煉油企業(yè)出于安全環(huán)保要求，部分常減壓裝置增設了 “三頂”氣回收設施，采用氣體緩 沖罐、氣體壓縮機、冷卻器等設備，將常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣密閉集中回 收升壓至燃料氣脫硫裝置。一些常減壓裝置受場地條件制約，無法增設“三頂”氣回收設施。燃料氣脫硫裝置采用的生產工藝大部分為塔式胺法脫硫工藝，工藝設備包括氣 體緩沖罐、氣體壓縮機、冷卻器、脫硫塔、胺液罐、胺液泵、胺液分離器。氣體緩沖罐一般定壓 為250kPa (絕)，收集各裝置排放壓力大于250kPa (絕)氣體，利用氣體壓縮機升壓、冷卻后 進氣體脫硫塔，脫除氣體中硫化氫，氣液分離后進300 600kPa (絕)全廠燃料氣管網，作 為燃料氣供煉油廠各裝置加熱爐使用。氣體脫硫塔有填料塔、板式塔和噴淋塔等多種類型， 脫硫塔采用的脫硫劑絕大部分為甲基二乙醇胺溶劑，脫硫塔內胺液與含硫化氫氣體接觸， 甲基二乙醇胺與硫化氫發(fā)生縮合反應，吸收氣體中的硫化氫，達到凈化氣體的目的。吸收硫 化氫后的胺溶去胺液再生裝置，在再生塔內加熱解析出高濃度的酸性氣，去硫磺回收裝置 作為原料，獲取經濟效益，再生后的胺液循環(huán)使用。由上可以看出目前采用的常減壓裝置“三頂”氣回收及利用方法，工藝流程長、工 藝設備多、系統(tǒng)管道長、占地廣、投資大、運行時需要消耗大量的電能和循環(huán)冷卻水。2006年廣州石化800萬噸/年常減壓裝置采用實用新型專利“減頂增壓脫硫成 套設備”(專利號ZL200520134557. 0)，對減壓塔頂氣進行增壓脫硫回收利用。其工藝流 程是胺液自系統(tǒng)管網至胺液罐儲存，通過高壓胺液泵升壓去胺液冷卻器冷卻，利用高壓胺 液作為工作流體，采用噴射器引流減壓塔頂氣，進行混合脫除硫化氫，氣液混合物回到胺液 罐分液，脫硫后減頂氣有一定的升壓，經胺液聚結器再次脫除胺液后，氣體壓力為微正壓， 進減壓爐四個專用低壓燃氣火嘴燃燒，胺液通過胺液泵升壓至胺液再生裝置。該套設施將 減壓塔頂氣硫化氫含量由二十萬ppm(v)降至幾百個ppm(v)，未達到燃料氣中硫化氫含量 > IOOppm(ν)的煉油行業(yè)標準；胺液耗用量大大超出了正常胺液耗用量；運行時出現過胺 液發(fā)泡、跑胺現象；同時也未解決初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、后冷凝器尾氣含硫化氫的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題一是提供一種對常減壓裝置“三頂”氣在線脫除硫化 氫的方法，脫硫后的“三頂”氣達到燃料氣中硫化氫含量氺IOOppm(ν)的煉油行業(yè)標準；二 是提供一種對“三頂”氣進行增壓方法，滿足加熱爐燃氣火嘴穩(wěn)定燃燒的壓力要求。為解決上述技術問題，本發(fā)明常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法，包 括如下步驟①分別在常減壓裝置“三頂”氣(初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣)的輸送管道上安裝氣體流量計、胺液霧化噴頭，自系統(tǒng)管網來的胺液進入胺液罐 中，胺液由胺液泵升壓至每個胺液流量調節(jié)閥，調節(jié)每股胺液流量后，分別進入安裝在“三 頂”氣輸送管道中心位置的胺液霧化噴頭，噴射霧化胺液，霧化胺液與氣體混合，脫除每股 氣體中的硫化氫；②脫硫后的初餾塔頂氣經過胺液分離器旋流分液處理后，利用其自身的壓力進常 減壓裝置加熱爐燃燒；③脫硫后的常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣分別自流進胺液罐，液滴在 胺液罐內進行自然沉降分離，利用進常減壓裝置加熱爐壓力為300 600kPa(絕)的燃料 氣作為工作流體，由噴射器引流胺液罐內氣液分離后的氣體，經提高壓力的氣體與燃料氣 混合后進常減壓裝置加熱爐燃燒。甲基二乙醇胺吸收硫化氫的化學機理在酸性氣體中，硫化氫是一種提供質子的 酸，在與甲基二乙醇胺反應時會經由質子轉移反應形成硫化氫根離子，此反應快速，幾乎瞬 間反應，反應為縮合反應，反應式=(CH3)N(CH2CH2OH) 2+H2S = (CH3) N. H2S. (CH2CH2OH)20 本發(fā) 明利用甲基二乙醇胺與硫化氫發(fā)生縮合反應，反應快速機理，在氣體輸送管道中心位置安 裝胺液霧化噴頭噴射霧化貧液，加大傳質表面積，使甲基二乙醇胺與氣體中的硫化氫充分 接觸，脫除氣體中的硫化氫。霧化噴頭產品成熟、規(guī)格型號齊全、體積小巧，通常運用于氣體 脫硫噴淋塔中，其噴霧角度一般在90° 130°之間。本發(fā)明步驟①所述的胺液霧化噴頭采用空心圓錐噴頭，將噴霧角度設計在10° 60°之間，胺液進入該噴頭內腔，形成強烈旋轉，噴射出一個均勻的空心霧化錐體，噴射出 的胺液霧化液滴直徑在0. 3 1. 2mm之間，胺液噴射方向同氣體流向，最大限度減少流體壓 力損失。本發(fā)明步驟①所述的氣體流量信號控制胺液流量調節(jié)閥的自動控制方法，是因為 常減壓裝置加工的原油中硫含量一定時，“三頂”氣中硫化氫含量基本穩(wěn)定，當常減壓裝置 加工量發(fā)生變化時，“三頂”氣的氣量也隨之波動。通過氣體流量計監(jiān)控氣體流量的變化量， 并將監(jiān)控信號傳輸至胺液流量調節(jié)閥，及時調整胺液流量，控制胺液霧化噴頭噴射量，即能 確保凈化后氣體中硫化氫含量氺lOOppm(v)，又能減少胺液消耗量。本發(fā)明步驟②所述的胺液分離器內部由若干個旋流管集成，旋流管主要由分離 錐、尾管和溢流口等部分組成。含液氣體在一定的壓力作用下從旋流管進口沿切線方向進 入旋流管的內部進行高速旋轉，經分離錐后因流道截面的改變，使液流增速并形成螺旋流 態(tài)，當氣體進入尾錐后因流道截面的進一步縮小，旋流速度繼續(xù)增加，在分離器的內部形成 了一個穩(wěn)定的離心力場和壓力變化區(qū)域，氣體在錐管的中心區(qū)聚結成氣芯，自溢流口排出，從而液體和氣體的分離。C4以上的烴類易造成胺液發(fā)泡，旋流管針對泡沫進行破泡分液，避 免胺液的“跑損”。該旋流胺液分離器已成功運用于多套燃料氣脫硫裝置，旋流胺液分離器 分液的壓力降氺5kPa，脫液后氣體中帶液量氺20mg/L。本發(fā)明步驟②所述的脫硫后初餾塔頂氣體利用方法初餾塔頂氣體經過冷卻、初 頂回流罐氣液分離后，排放壓力約為250 450kPa(絕)。初餾塔頂氣經過在線脫硫、胺液 分離器旋流分液處理后，壓力降氺20kPa ；扣除接至加熱爐輸送管道、阻火器等的壓力降， 進加熱爐燃氣火嘴前壓力可保證在200 400kPa (絕)，滿足加熱爐燃氣火嘴穩(wěn)定燃燒的壓 力要求。本發(fā)明步驟③所述的采用燃料氣引流胺液罐內凈化氣體混合、增壓利用方法常 減壓裝置生產時常壓爐、減壓爐燃料氣來自300 600kPa(絕)全廠燃料氣管網，需減壓后 方可使用；常壓爐、減壓爐消耗的燃料氣量，一般高于常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器 尾氣發(fā)生量的十幾倍以上，足以滿足引流常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣用量。本 發(fā)明利用常壓爐、減壓爐使用的300 600kPa(絕)燃料氣作為工作流體，采用噴射器引流 胺液罐中分離出的凈化后氣體，保持胺液罐的壓力為微負壓；凈化后氣體經過胺液罐上部 設置帶破沫網的分離器進行再次氣液分離，確保凈化后的氣體帶液量氺20mg/L ；凈化后氣 體與燃料氣混合后壓力高于200kPa(絕)，可滿足加熱爐燃 氣火嘴穩(wěn)定燃燒的壓力要求?！俺p壓裝置‘三頂’氣體在線脫硫及增壓利用方法”與現有的“常減壓裝置‘三 頂’氣回收利用工藝”相比具有以下有益效果常減壓裝置“三頂”氣脫硫及利用直接在本 裝置完成，無系統(tǒng)管道；工藝流程短、設備少、占地面積小、投資低，尤其適合對老裝置改造； 電能消耗低、無循環(huán)冷卻水消耗、運行費用低。與現有的“減頂增壓脫硫成套設備”相比具 有以下有益效果增加了初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔后冷凝器尾氣的脫硫回收利用； 凈化后“三頂”氣體達標；脫硫效率高、胺液消耗量??；無高壓胺液泵、冷卻器、胺液聚結器， 電能消耗小、無循環(huán)冷卻水消耗，運行費用低。本發(fā)明全面系統(tǒng)解決了常減壓裝置“三頂”氣中硫化氫造成的危害，并使之得到最 經濟有效利用，完全符合常減壓裝置清潔生產標準，同時也降低了“三頂”氣排放的背壓，有 利于初餾塔、常壓塔、減壓塔操作穩(wěn)定。國內尚無先例，是一種切實可行、新的技術方案。


附圖1 是本發(fā)明常減壓裝置‘三頂’氣在線脫硫及增壓利用方法工藝流程圖。圖中10_氣體流量計，11-初頂氣胺液霧化噴頭，12-初頂氣胺液流量調節(jié)閥， 13-胺液分離器，14-液位調節(jié)閥，21-常頂氣胺液霧化噴頭，22-常頂氣胺液流量調節(jié)閥， 31-后冷尾氣胺液霧化噴頭，32-后冷尾氣胺液流量調節(jié)閥，41-減頂氣胺液霧化噴頭， 42-減頂氣胺液流量調節(jié)閥，51-燃料氣噴射器，52-高壓瓦斯分液罐，61-胺液罐，62-胺液 泵，63-胺液液位調節(jié)閥，64-胺液流量調節(jié)閥。
具體實施例方式現有的常減壓裝置初餾塔頂氣體經過冷卻、初頂回流罐氣液分離后，排放壓力為 250 450kPa(絕)；常壓塔頂氣體經過冷卻、常頂回流罐氣液分離后，排放氣壓力為微正 壓；減壓塔頂氣體經過蒸汽抽射、冷卻至減頂油水分離罐氣液分離后，排放氣壓力為微正壓；減壓塔后冷凝器排放氣壓力為微正壓；這四股氣體排放的背壓直接影響到初餾塔、常 壓塔、減壓塔的塔頂壓力。因此在回收利用“常減壓裝置‘三頂’氣時，首要考慮的問題是不 能提高這四股氣體排放的背壓。本發(fā)明采用優(yōu)選方式一是利用初餾塔頂氣排放壓力，增加了在線脫硫、氣液分離 工序，達標后直接作為燃料氣供本裝置加熱爐使用。二是分別對常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及 后冷凝器尾氣進行單獨在線脫硫處理，氣液混合物分別自流進胺液罐，液滴在胺液罐內進 行自然沉降分離，利用常壓爐、減壓爐使用的300 600kPa(絕)燃料氣作為工作流體，采 用噴射器引流胺液罐中分離出的凈化后氣體，與燃料氣混合、增壓后進常減壓裝置加熱爐 燃燒，并保持胺液罐的壓力為微負壓。
具體實施方式
如下1、初餾塔頂氣在線脫硫及利用工藝技術方案本發(fā)明在初餾塔頂回流罐氣體出口壓控閥后管道上接一分支管，分支管安裝氣體 流量計10，依據初頂氣實際的變量，控制安裝在胺液管道上的初頂氣胺液流量調節(jié)閥12， 調節(jié)初頂氣胺液霧化噴頭11噴射量，初頂氣胺液霧化噴頭11安裝在初頂氣分支管道中心， 胺液霧化噴射方向同初頂氣流向一致，減少阻力降。夾帶有胺液的初頂氣進入胺液分離器 13中分液，凈化后的初頂氣自胺液分離器13頂部出至加熱爐火嘴燃燒。分離的胺液進入胺 液分離器13下部胺液區(qū)，胺液分離器13底部排液管上安裝液位調節(jié)閥14，自動控制胺液區(qū) 液位高度，形成一個液封，防止初頂氣竄入胺液罐61，胺液流入胺液罐61儲存。初頂氣胺液霧化噴頭11 胺液霧化噴頭部件設計成一個帶法蘭蓋三通部件，方便 維修和快速更換。胺液分離器13 采用旋流分離技術來對氣體中夾帶的胺液進行回收。工藝性能保證脫硫、分液工序的壓力降氺20kPa ；凈化后的初頂氣中硫化氫含量 > IOOppm(ν)；初頂氣脫液后氣體中帶液量氺20mg/L。2、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣在線脫硫及增壓利用工藝技術方案本發(fā)明分別在常壓塔常頂回流罐、減壓塔減頂油水分離罐、減壓塔減頂后冷凝器 放空管道上接一分支管，并在各自分支管上安裝氣體流量計10 (常頂氣流量計、減頂氣流 量計、減頂后冷尾氣流量計)，依據常頂氣、減頂氣、減頂后冷尾氣實際的變量，分別控制安 裝在胺液管道上常頂氣胺液流量調節(jié)閥22、減頂氣胺液流量調節(jié)閥42、后冷尾氣胺液流量 調節(jié)閥32，從而調節(jié)常頂氣胺液霧化噴頭21、減頂氣胺液霧化噴頭41、后冷尾氣胺液霧化 噴頭31的噴射量。胺液霧化噴頭21/41/31分別安裝在各自氣體分支管道中心，胺液霧化 噴射方向同氣體流向一致，減少阻力降；該三段脫硫管道靠近胺液罐61布置，保持一定的 坡度坡向胺液罐61，不允許出現液袋現象。夾帶有胺液的氣體在流速、重力以及壓差作用 下，分別自流進胺液罐61，液滴在胺液罐內進行自然沉降分離。本發(fā)明利用進常減壓裝置常壓爐、減壓爐使用的300 600kPa(絕)全廠燃料氣 管網中的燃料氣作為工作流體，采用燃料氣噴射器51引射胺液罐61內凈化后的常壓塔頂 氣、減壓塔頂氣及減頂后冷凝器尾氣，胺液罐61上部設置帶破沫網的分離器進行二次氣液 分離，胺液罐61內壓力可保持在微負壓狀態(tài)下。凈化后的氣體經過燃料氣噴 射器51與燃 料氣混合、增壓后，進已有的高壓瓦斯分液罐52，分液后進加熱爐燃燒。常頂氣胺液霧化噴頭21、后冷尾氣胺液霧化噴頭31、減頂氣胺液霧化噴頭41 胺 液霧化噴頭部件設計成一個帶法蘭蓋三通部件，方便維修和快速更換。
工藝性能保證凈化后的氣體中硫化氫含量氺IOOppm(ν)；凈化后的瓦斯氣中帶 液量氺20mg/L ；常頂回流罐、減頂油水分離罐及后冷凝器排放氣背壓不增加。3、胺液儲運部分
胺液罐61容積按不小于15分鐘胺液需求量與氣液分離所需氣體空間之和考慮， 胺液罐61上安裝有液位儀，液位儀與胺液入口管道上胺液液位調節(jié)閥63連鎖，可以自動控 制胺液罐61液位高度，保證胺液需求量與氣液分離所需氣體空間。胺液泵62功能之一是控制胺液流量調節(jié)閥12/22/32/42閥前壓力，保證胺液霧化 噴頭噴射量和胺液霧化需要的壓力。功能之二是將胺液升壓至胺液再生裝置，胺液出裝置 管道上設置了胺液流量調節(jié)閥64，用于控制胺液的流量，保證胺液罐61內胺液有足夠濃度 吸附氣體中的硫化氫。
權利要求
一種常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法，該方法包括如下步驟①自系統(tǒng)管網來的胺液進入胺液罐中，胺液由胺液泵升壓至每個胺液流量調節(jié)閥，調節(jié)每股胺液流量后，分別進入安裝在初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣輸送管道中心位置的胺液霧化噴頭，噴射霧化胺液，霧化胺液與氣體混合，脫除每股氣體中的硫化氫；②脫硫后的初餾塔頂氣經過胺液分離器旋流分液處理后，利用其自身的壓力進常減壓裝置加熱爐燃燒；③脫硫后的常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣分別自流進胺液罐，液滴在胺液罐內進行自然沉降分離，利用進常減壓裝置加熱爐絕對壓力為300～600kPa的燃料氣作為工作流體，由噴射器引流胺液罐內氣液分離后的氣體，經提高壓力的氣體與燃料氣混合后進常減壓裝置加熱爐燃燒。
2.根據權利要求1中所述的常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法，其特征在 于所述的胺液霧化噴頭為空心圓錐噴頭，并將噴霧角度設計在10° 60°之間，胺液霧 化液滴直徑控制在0. 3 1. 2mm之間，胺液噴射方向同氣體流向。
3.根據權利要求1中所述的常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法，其特征在 于在所述的初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣的輸送管道上分別安裝 氣體流量計，利用每個氣體流量信號控制對應的胺液流量調節(jié)閥，通過胺液流量調節(jié)閥及 時調整胺液霧化噴頭噴射量，控制凈化后氣體中硫化氫含量氺100ppm(v)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種常減壓裝置“三頂”氣在線脫硫及增壓利用方法，用于解決目前常減壓裝置的初餾塔頂氣、常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣中硫化氫含量高、回收利用成本高、高點放空等問題。本發(fā)明選用胺液霧化噴頭分別安裝在“三頂”氣輸送管道中心位置，采用氣體流量計信號自動控制胺液霧化噴頭噴射量，使得霧化胺液與氣體充分混合，脫除每股氣體中的硫化氫；脫硫后的初餾塔頂氣旋流分液后，利用其排放壓力直接供本裝置加熱爐使用；脫硫后的常壓塔頂氣、減壓塔頂氣及后冷凝器尾氣，采用燃料氣噴射器引流增壓、混合后供本裝置加熱爐使用，從而全面系統(tǒng)解決常減壓裝置“三頂”氣中硫化氫造成的危害，并使之得到最經濟有效利用。
文檔編號B01D53/14GK101862578SQ201010199498
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2010年2月11日
發(fā)明者張志宏, 董月勝, 陳群 申請人:安慶實華工程設計有限責任公司;陳群;張志宏