石化公司火炬气脱硫工艺

刘如杰（中国石油天燃气集团公司商业储备油分公司,天津 300280)谢玉强(中国石油大港石化公司,天津 300280）

随着石化分公司加工量的增加，加工的原油品种不断增多。其中大部分进口的原油含硫量非常高，使放空燃料气中H2S的含量上升，目前达到5000-15000mg/m3。这对于公司长远发展目标是相悖的，必须加以改进达到标准。

石化公司现有燃料气回收气来自各个加工装置，其中来自催化裂化装置及加氢装置排放的气体，组分复杂，H2S含量高，对全厂瓦斯管线、设备及各装置的加热炉均能产生一定的腐蚀；同时回收的瓦斯进入全厂瓦斯管网，用于加热炉，含硫较高的燃料使烟气中二氧化硫含量较高，造成环境污染，对加热炉上部形成严重的露点腐蚀；影响生产操作和检维修，不利于节能生产，因此，需对此部分瓦斯进行脱硫处理。

1 工艺说明及流程简述

1.1 工艺说明

各装置生产过程中产生的含硫瓦斯气进入低压瓦斯管网,瓦斯经水封封住后从水封罐前汇合过来，至汽液分离中间罐分离出的凝缩油后，气体从跨线进入原有改造后的老区低压瓦斯汽系统(DN600)。经过气液分离中间罐，分离出的凝缩油、杂质，进入瓦斯过滤罐过滤杂质后，气体首先进入火炬气脱硫装置，在脱硫塔T-101内与催化双脱装置送来的贫胺液反应，脱出气体中的H2S气体后进入气柜储存，经压缩机增压打入高压炼厂气管网。反应后的富胺液通过胺洗泵P-101/A,B送回催化双脱装置，泵出口设有胺液过滤器，可将反应后的结晶体、杂质等固体颗粒过滤下来，防止影响催化双脱装置。

1.2 工艺流程简述

火炬管网的40℃的含硫火炬气进入脱硫塔T-101与来自催化的贫胺液逆向接触脱硫，脱硫后的瓦斯进入气柜，为了使胺液能够充分润湿填料层，保证脱硫效果，T-101底富胺液线经泵加压部分返回脱硫塔，部分返回催化装置。本设施用胺来自55x104t/a干气液化气脱硫，胺再生能力目前尚有富余，可满足本设施要求。

2 选择MDEA作脱硫剂的原因

MDEA法脱硫工艺原理：

2.1 H2S、CO2在醇胺水溶液中的溶解度

H2S及CO2在醇胺溶液中依靠与醇胺的反应而从天然气中脱除。在一定的溶液组成、温度和H2S、CO2分压下，H2S、CO2与溶液之间有一定的酸气平衡溶解度。根据其平衡溶解度的不同来设置溶液循环量的大小。由于不同的组合方式，酸性气体在醇胺溶液中的平衡溶解度是不同的，可以通过半经验的方式进行数学建模方式来解决。

2.2 MDEA与H2S、CO2的化学反应及选择性

在MDEA脱硫溶剂中H2S和CO2的反应速率为以下方式：

R2R′N+H2S D R2R′NH-+HS-+Q(瞬时反应)

CO2+R2R′N→（不反应）

CO2+H2O+R2R′N D R2R′NH++HCO3-+Q(慢反应)

（上式中,R=“-C2H4OH”,R′=“-CH3”）

由于MDEA水溶液与同时含有CO2与H2S的气体接触时，MDEA和H2S的反应是受气膜控制的瞬时化学反应，而MDEA和CO2无直接的反应，只能与其水溶液溶液进行反应，这个反应与CO2在水中的溶解度有很大关系，这种反应机理上的巨大差别造成了反应的速率的不同，构成了选择性吸收的基础，我们可以合理利用以上反应的不同速率，在CO2与H2S共存的情况下达到选择吸收H2S的目的，从而有效利用能源。如果再控制反应的气液比和气液接触方式，还可以更进一步改善H2S的选吸效果。

同时，上述反应是体积缩小的放热可逆反应，在低温高压下，有利于反应向右进行，利用此特点，在吸收塔内使绝大部分H2S和部分CO2从原料气中脱除，从而实现净化天然气的目的；在高温低压下，有利于反应从右向左进行，利用此特点，在再生塔内使H2S和CO2从溶液中解析出来，使溶液得以再生，以便循环使用。

3 脱硫效果及项目效益

火炬气脱硫装置于2009年5月开车，投用运行正常后采样分析净化后火炬气含硫化氢≯20 mg/m3。按照目前每小时4000Nm3的处理量，每年可净化火炬气3500万Nm3。为公司高效、绿色生产有力保障，也带来巨大的经济效益。

项目投用后的主要成效：

3.1 增加火炬气脱硫设施，减少大港石化公司污染物排放总量，有利于环境保护。

3.2 增加火炬气脱硫设施，可降低加热炉的露点腐蚀，进一步降低烟气温度，提高加热炉效率，有利于节能生产。

3.3 增加火炬气脱硫设施，增加硫磺回收的原料量，目前硫磺市场价格不断上涨，增产硫磺有利于平抑市场需求，增加经济效益。