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C3/C4分離裝置異丁烷硫含量超標(biāo)原因及對(duì)策

2021-07-06 11:12魏文
煉油與化工 2021年3期
關(guān)鍵詞:丙烷硫含量精制

魏文

(浙江石油化工有限公司,浙江 舟山 316000)

140×104t/a C3/C4分離裝置是對(duì)輕烴回收裝置、柴油加氫裂化裝置、重整裝置液化氣和C1/C2分離裝置液化氣進(jìn)行處理,分離其中的丙烷、異丁烷和正丁烷,操作彈性:60%~110%。裝置為丙烷、異丁烷和正丁烷的3組分分離,采用“脫丙烷塔—脫異丁烷塔”工藝流程。液化氣進(jìn)脫丙烷塔,塔頂分出丙烷產(chǎn)品,作為丙烷脫氫裝置的原料;塔底餾分進(jìn)脫異丁烷塔,塔頂分出異丁烷產(chǎn)品,1部分作為烷基化裝置原料、1部分作為產(chǎn)品銷售;塔底分出正丁烷產(chǎn)品,作為乙烯裂解原料,可使裂解性能明顯改善,3烯收率顯著提高排[1]。該裝置于2019年底投產(chǎn)運(yùn)行后,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,運(yùn)行平穩(wěn)。

異丁烷是1種重要的化工原料,是制備甲基丙烯腈或甲基丙烯酸的重要原料,同時(shí)也可作為許多化工生產(chǎn)過(guò)程的促進(jìn)劑、冷凍劑等[2]。異丁烷可以與混合C4中的烯烴進(jìn)行烷基化反應(yīng),生產(chǎn)高辛烷值汽油組分;也可用于制備環(huán)氧丙烷、異丁烯等化工原料。異丁烷經(jīng)過(guò)氧化、脫水步驟,可以制備碳酸二甲酯[3]。

1 工藝流程

液化氣原料進(jìn)入脫丙烷塔進(jìn)料緩沖罐,經(jīng)脫丙烷進(jìn)料泵升壓,經(jīng)換熱后進(jìn)入脫丙烷塔。丙烷和混合C4組分在脫丙烷塔內(nèi)進(jìn)行分離。塔頂油氣經(jīng)過(guò)脫丙烷塔頂空冷器冷卻,進(jìn)入脫丙烷塔頂回流罐。罐底丙烷由脫丙烷塔頂回流泵抽出升壓后,1部分作為塔頂回流返回脫丙烷塔頂,另1路經(jīng)丙烷冷卻器冷卻后進(jìn)丙烷精脫硫罐脫硫后送出裝置。塔底混合C4組分抽出分為2部分,1部分進(jìn)脫異丁烷塔底重沸器加熱后進(jìn)脫異丁烷塔底,另1部分作為脫異丁烷塔進(jìn)料,經(jīng)過(guò)脫丙烷塔進(jìn)料換熱器換熱后進(jìn)異丁烷塔分離。

自脫丙烷塔底來(lái)的液態(tài)烴進(jìn)脫異丁烷塔分離出異丁烷和正丁烷。塔頂油氣經(jīng)過(guò)脫異丁烷塔頂冷卻器冷卻后,進(jìn)入脫異丁烷塔頂回流罐。

罐底異丁烷由脫異丁烷塔頂回流泵抽出后分為2路,1路作為塔頂回流返回脫異丁烷塔頂,另1路經(jīng)冷卻至40℃后送出裝置。塔底異丁烷抽出分為2部分,1部分進(jìn)脫異丁烷塔底重沸器加熱后進(jìn)脫丙烷塔底;另1部分作為產(chǎn)品抽出,經(jīng)正丁烷提壓后經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻后送出裝置。C3/C4分離裝置的工藝流程見圖1。

圖1 C3/C4分離裝置工藝流程圖

2 異丁烷產(chǎn)品分析

該裝置投產(chǎn)后運(yùn)行平穩(wěn),丙烷、異丁烷和正丁烷產(chǎn)品純度均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

丙烷供應(yīng)丙烷脫氫裝置,正丁烷供應(yīng)乙烯裂解裝置,而由于市場(chǎng)限制,異丁烷產(chǎn)品長(zhǎng)期用來(lái)?yè)交炀埔夯瘹?,以民用液化氣形式銷售,產(chǎn)品附加值低。

隨著2020年市場(chǎng)變化,當(dāng)異丁烷產(chǎn)品有銷路時(shí),發(fā)現(xiàn)硫含量超過(guò)10 mg/m3,無(wú)法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求,遂對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了分析,結(jié)果見表1。

表1 異丁烷產(chǎn)品分析

3 原因分析

由于該裝置自身并無(wú)任何形態(tài)的硫注入,因此異丁烷產(chǎn)品硫含量超標(biāo)只能是原料液化氣中硫含量超標(biāo)引起,因此,對(duì)裝置各股原料進(jìn)行硫含量分析,結(jié)果見表2。

由表2可以看出,該裝置的幾股原料中,只有C1/C2分離裝置液化氣中的硫含量超過(guò)了10 mg/m3,高達(dá)52.2 mg/m3。因此,C1/C2分離裝置液化氣硫含量超標(biāo)是導(dǎo)致異丁烷硫超標(biāo)的直接原因。

表2 原料液化氣分析

按照設(shè)計(jì)原料性質(zhì),C1/C2分離裝置液化氣硫含量小于1 mg/m3。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中該液化氣中的硫形態(tài)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)總硫含量58.2 mg/m3,硫醇達(dá)到了50.1 mg/m3(占86%)。

對(duì)C1/C2分離裝置的原料和生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行追溯,發(fā)現(xiàn)C1/C2分離裝置的原料干氣中攜帶甲硫醇引起液化氣硫含量超標(biāo)。

C1/C2分離裝置的原料干氣為精制后的催化干氣和焦化干氣,精制裝置采用MDEA脫硫技術(shù),該技術(shù)只能脫除干氣中的H2S,無(wú)法脫除硫醇[4]。那么從精制裝置去解決該問(wèn)題難度較大,且周期長(zhǎng),影響市場(chǎng)銷售。

4 處理措施

4.1 短期處理措施

從表2可以看出,C1/C2分離裝置液化氣在原料組成中占比僅為15.5%,理論上只要C3/C4分離裝置減少這股液化氣的加工,異丁烷的硫含量便可以降到10 mg/m3以下。異丁烷產(chǎn)品質(zhì)量要滿足客戶需求,短期內(nèi)工藝流程改造無(wú)法完成,根據(jù)現(xiàn)有工藝流程情況,可以打開C1/C2分離裝置輕烴塔頂回流罐去燃料氣管網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥,見圖2。

圖2 C1/C2分離裝置液化氣流程圖

將1部分液化氣補(bǔ)入燃料氣系統(tǒng),以減少外送C3/C4分離裝置的流量。經(jīng)過(guò)操作調(diào)整,當(dāng)液化氣去C3/C4分離裝置的量降至15 t/h時(shí),異丁烷產(chǎn)品硫含量合格,且損失的液化氣量最少。

4.2 長(zhǎng)期處理措施

通過(guò)短期處理措施,雖然可以保證異丁烷產(chǎn)品滿足客戶要求,但是液化氣損失10 t/h,尤其是該股液化氣中含有76.26%的丙烷,分離后是非常好的丙烷脫氫裝置原料,直接補(bǔ)入燃料氣非常浪費(fèi)。綜合全廠液化氣的加工情況,精制裝置的液化氣處理單元尚有裕量,因此,增設(shè)1條C1/C2分離裝置液化氣去精制的管線,見圖3。

圖3 液化氣流程改造圖

將10 t/h液化氣改去精制處理,精制后的液化氣再到氣分裝置進(jìn)行分離,回收其中的丙烷,減少經(jīng)濟(jì)效益損失。此管線投用后C1/C2分離裝置液化氣全部進(jìn)行了回收利用,丙烷脫氫裝置的原料丙烷每小時(shí)增加約7 t/h。在精制裝置液化氣加工量不超設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí),此對(duì)策有效解決了C3/C4分離裝置異丁烷的硫含量超標(biāo)問(wèn)題,也最大程度減少了效益損失。

4.3 遠(yuǎn)期處理措施

以上2個(gè)辦法短期內(nèi)保證了異丁烷產(chǎn)品的出廠和丙烷的回收,但還是會(huì)影響到精制及氣分裝置的生產(chǎn)。(1)當(dāng)精制或者氣分裝置的設(shè)計(jì)原料達(dá)到滿負(fù)荷后,它們就很難再加工C1/C2分離裝置液化氣;(2)飽和液化氣中烯烴含量非常低[5],經(jīng)過(guò)氣分裝置分離后的混合C4對(duì)MTBE的生產(chǎn)沒(méi)有貢獻(xiàn),增加了能耗。因此,異丁烷硫含量超標(biāo)的問(wèn)題須在C3/C4分離裝置上解決,重點(diǎn)考慮直接對(duì)異丁烷產(chǎn)品脫硫。在異丁烷產(chǎn)品流程上增加2臺(tái)脫硫反應(yīng)器,使用分子篩與活性氧化鋁、硅膠、活性炭等搭配的形式,脫除異丁烷產(chǎn)品中的少量的H2S和有機(jī)硫[6]。此干法脫硫流程短、投資低、操作簡(jiǎn)單,可作為遠(yuǎn)期改造的技術(shù)方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

C3/C4分離裝置將飽和液化氣中的丙烷、異丁烷和正丁烷3組分分離,高附加值的產(chǎn)品分類利用。丙烷作為丙烷脫氫裝置的原料,正丁烷作為乙烯裂解裝置原料,異丁烷作為烷基化裝置原料或外銷產(chǎn)品,3種組分物盡其用,效益最大化。其中異丁烷單獨(dú)銷售時(shí)的利潤(rùn)遠(yuǎn)大于液化氣,針對(duì)異丁烷產(chǎn)品硫含量超標(biāo)的情況,文中通過(guò)對(duì)裝置的加工流程、原料組成情況進(jìn)行分析,確定是由其中1股原料引起,經(jīng)過(guò)追根溯源分步采取了臨時(shí)、長(zhǎng)期的措施,同時(shí)提出了遠(yuǎn)期技術(shù)改造方案,保證異丁烷合格外銷,同時(shí)降低丙烷損失。

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