旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器在干氣脫硫裝置上的應(yīng)用

1、旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器在干氣脫硫裝置上的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器在干氣脫硫裝置上的應(yīng)用吳志偉吳志偉王慶元王慶元福建煉油化工有限公司摘要旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器是利用超重力場(chǎng)強(qiáng)化三傳一反化工過(guò)程的新型設(shè)備。本文結(jié)合福建煉化公司干氣脫硫裝置存在的問(wèn)題，認(rèn)真闡述了干氣旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的原理、構(gòu)造以及在福建煉化公司的干氣脫硫系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)際情況。關(guān)鍵詞干氣脫硫裝置旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器福建煉油化工有限公司氣體脫硫裝置目前承擔(dān)著催化干氣、焦化干氣、加氫低分氣、催化液態(tài)烴等煉廠氣體脫硫任務(wù)。氣

2、體脫硫裝置采用胺法脫硫工藝脫除催化干氣中的硫化氫，催化干氣脫硫設(shè)計(jì)處理能力為103.0kta。催化干氣與胺液（主要成分為MDEA）在填料塔內(nèi)逆流接觸，達(dá)到脫硫目的。由于胺法脫硫工藝存在著溶劑降解問(wèn)題，隨著開(kāi)工周期的延長(zhǎng)，填料塔內(nèi)的填料表面易被降解物堵塞，形成溝流，影響傳質(zhì)效率，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)流通通道被降解物覆蓋，造成胺液沉降不下來(lái)；同時(shí)公司加工進(jìn)口原油含硫量高、干氣負(fù)荷大，使得凈化干氣的質(zhì)量難以控制。為解決凈化干氣硫化氫超標(biāo)的問(wèn)題，公司于2

3、002年2月與北京化工學(xué)院合作共同開(kāi)發(fā)了旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器脫硫工藝并在氣體脫硫裝置實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。1干氣旋轉(zhuǎn)床的工作原理旋轉(zhuǎn)床是70年代在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興的工程技術(shù)，是利用超重力場(chǎng)強(qiáng)化三傳一反化工過(guò)程的新型設(shè)備。對(duì)普通的氣相為連續(xù)相的氣液逆流接觸旋轉(zhuǎn)床的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1.旋轉(zhuǎn)床基本結(jié)構(gòu)示意圖氣相經(jīng)氣體進(jìn)口管1沿切向引入旋轉(zhuǎn)床外腔，在氣體壓力作用下由轉(zhuǎn)子3的外緣處進(jìn)入填料層2，液體由液體進(jìn)口管6引入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔經(jīng)噴頭7噴灑在轉(zhuǎn)子內(nèi)緣

4、上，進(jìn)入轉(zhuǎn)子3的液體受到高速旋轉(zhuǎn)的填料的作用周向速度迅速增加，所產(chǎn)生的離心力將其甩向轉(zhuǎn)子3的外緣。在此過(guò)程中，液體被填料分散破碎形成極大的不斷更新的表面積，曲折的流道更加速了表面更新，增大了氣液相的湍流程度。這樣在轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成了極好的傳質(zhì)與反應(yīng)條件，而后液體被轉(zhuǎn)子甩出，由外殼4匯集后經(jīng)液體出口管8離開(kāi)旋轉(zhuǎn)床，氣體與液體逆流接觸后自轉(zhuǎn)子中心引出由氣體出口管5離開(kāi)旋轉(zhuǎn)床。完成了整個(gè)傳質(zhì)或反應(yīng)過(guò)程。2工藝流程改造在原C5001脫硫塔前加入旋轉(zhuǎn)

5、床反應(yīng)器，含硫干氣首先進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，與貧胺液逆流接觸，脫除氣相中的大部分H2S，然后進(jìn)入C5001，與塔頂噴下的貧胺液逆流接觸，脫除剩余的H2S，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)20mgNm3。塔底出來(lái)的胺液引至旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器液相入口與旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器入口的貧液混合后一起進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，與氣相傳質(zhì)后，從旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的出口進(jìn)入液相緩沖罐，然后引至再生系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器設(shè)計(jì)干氣最大處理能力為16th；胺液最大流量為30th；氣相出口凈化氣中硫化氫≤50mg

6、nm3。圖3旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器投用后干氣硫化氫脫除率一個(gè)月生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表3旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器后干氣脫硫操作參數(shù)一個(gè)月生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)胺量(th1)胺液J5001a干氣量(th1)H2S濃度，%16～209～111.5620.154.2流程靈活，操作彈性大旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器流程可根據(jù)處理量及脫前干氣硫化氫含量的情況進(jìn)行變化。干氣流程：可走反應(yīng)器J5001a、干氣脫硫塔C5001的串聯(lián)，也可單獨(dú)走反應(yīng)器或干氣脫硫塔；胺液流程：可走串聯(lián)，降低系統(tǒng)總循環(huán)量，也可與干氣流程配套

7、，單獨(dú)走反應(yīng)器或干氣脫硫塔。因此大大提高了操作的靈活性，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)確定操作方案。旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的在干氣處理量8～12th時(shí)均可保持質(zhì)量合格，因此有很大的操作彈性。同時(shí)反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)不易堵塞，胺液不易發(fā)泡，因此傳質(zhì)效率高，操作穩(wěn)定。旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器解決了胺液熱降解物堵塞填料造成液體分布不均、傳質(zhì)效果降低而停車進(jìn)行干氣脫硫塔清洗的問(wèn)題。4.3投資少，占地面積小旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器與脫硫塔的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。表4旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器J5001與脫硫塔C500

8、1的技術(shù)參數(shù)對(duì)比項(xiàng)目超重力脫硫反應(yīng)器脫硫塔J5001C5001高m1.45324.4%直徑m0.91.275%空塔體積m30.5727.812%填料體積m30.0905140.6%填料更換費(fèi)用(周期3～5a)0.5萬(wàn)元42萬(wàn)元1.2%電機(jī)功率kW150材料與物料接觸全部為不銹鋼殼體為碳鋼，填料為不銹鋼投資萬(wàn)元458751.7%從表4可見(jiàn)，旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的投資僅是塔C5001的51.7%，體積是塔C5001的2%，填料體積是塔C5001的0

9、.6%。旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)較干氣脫硫塔具有明顯的投資少占地面積少的特點(diǎn)。5存在的問(wèn)題及對(duì)策從旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器運(yùn)行情況來(lái)看，存在的主要問(wèn)題是從旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器出來(lái)的干氣霧沫夾帶量較大。霧沫夾帶量大對(duì)旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器脫硫效果有一定不利影響，嚴(yán)重時(shí)還加劇系統(tǒng)胺液的損耗。造成霧沫夾帶量大的主要原因是旋轉(zhuǎn)床設(shè)計(jì)干氣氣相流速過(guò)高，胺液出噴嘴的流速過(guò)低等。為此，可從旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器轉(zhuǎn)子的氣體出口與設(shè)備的氣體出口之間設(shè)置霧沫捕集器或脫硫工藝流程進(jìn)行改進(jìn)兩個(gè)方面來(lái)解

10、決霧沫加大嚴(yán)重的問(wèn)題。車間準(zhǔn)備在本周期停工檢修期間在旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的外部設(shè)置汽液沉降罐，內(nèi)部設(shè)置破沫填料，增強(qiáng)汽液沉降分離效果，解決干氣的霧沫夾帶問(wèn)題。6結(jié)論a)旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器具有投資少，占地面積小，開(kāi)停工容易等特點(diǎn)。b)旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器脫硫效率高，且流程靈活、操作彈性大，能夠滿足生產(chǎn)要求。c)解決了胺液熱降解物堵塞填料造成液體分布不均，降低傳質(zhì)效果而停車清洗的問(wèn)題。d)將旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器進(jìn)一步改造成具有帶有捕沫功能的結(jié)構(gòu)，可在解決霧沫夾帶問(wèn)題后，