旋轉床反應器在干氣脫硫裝置上的應用

1、旋轉床反應器在干氣脫硫裝置上的應用旋轉床反應器在干氣脫硫裝置上的應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床反應器是利用超重力場強化三傳一反化工過程的新型設備。本文結合福建煉化公司干氣脫硫裝置存在的問題，認真闡述了干氣旋轉床反應器的原理、構造以及在福建煉化公司的干氣脫硫系統(tǒng)應用的實際情況。關鍵詞干氣脫硫裝置旋轉床反應器福建煉油化工有限公司氣體脫硫裝置目前承擔著催化干氣、焦化干氣、加氫低分氣、催化液態(tài)烴等煉廠氣體脫硫任務。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，催化干氣脫硫設計處理能力為103.0kta。催化干氣與胺液（主要成分為MDEA）在填料塔內逆流接觸，達到脫硫目的。由于胺法脫硫工藝存在著溶劑降解問題，隨著開工周期的延長，填料塔內的填料表面易被降解物堵塞，形成溝流，影響傳質效率，嚴重時整個流通通道被降解物覆蓋，造成胺液沉降不下來；同時公司加工進口原油含硫量高、干氣負荷大，使得凈化干氣的質量難以控制。為解決凈化干氣硫化氫超標的問題，公司于2

3、002年2月與北京化工學院合作共同開發(fā)了旋轉床反應器脫硫工藝并在氣體脫硫裝置實現(xiàn)了工業(yè)應用。1干氣旋轉床的工作原理旋轉床是70年代在國際上發(fā)展起來的一項新興的工程技術，是利用超重力場強化三傳一反化工過程的新型設備。對普通的氣相為連續(xù)相的氣液逆流接觸旋轉床的基本結構如圖1所示。圖1.旋轉床基本結構示意圖氣相經(jīng)氣體進口管1沿切向引入旋轉床外腔，在氣體壓力作用下由轉子3的外緣處進入填料層2，液體由液體進口管6引入轉子內腔經(jīng)噴頭7噴灑在轉子內緣

4、上，進入轉子3的液體受到高速旋轉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子3的外緣。在此過程中，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。這樣在轉子內部形成了極好的傳質與反應條件，而后液體被轉子甩出，由外殼4匯集后經(jīng)液體出口管8離開旋轉床，氣體與液體逆流接觸后自轉子中心引出由氣體出口管5離開旋轉床。完成了整個傳質或反應過程。2工藝流程改造在原C5001脫硫塔前加入旋轉

5、床反應器，含硫干氣首先進入旋轉床反應器，與貧胺液逆流接觸，脫除氣相中的大部分H2S，然后進入C5001，與塔頂噴下的貧胺液逆流接觸，脫除剩余的H2S，使之達到設計指標20mgNm3。塔底出來的胺液引至旋轉床反應器液相入口與旋轉床反應器入口的貧液混合后一起進入旋轉床反應器，與氣相傳質后，從旋轉床反應器的出口進入液相緩沖罐，然后引至再生系統(tǒng)。旋轉床反應器設計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旋轉床反應器投用后干氣硫化氫脫除率一個月生產(chǎn)統(tǒng)計表3旋轉床反應器后干氣脫硫操作參數(shù)一個月生產(chǎn)統(tǒng)計胺量(th1)胺液J5001a干氣量(th1)H2S濃度，%16～209～111.5620.154.2流程靈活，操作彈性大旋轉反應器流程可根據(jù)處理量及脫前干氣硫化氫含量的情況進行變化。干氣流程：可走反應器J5001a、干氣脫硫塔C5001的串聯(lián)，也可單獨走反應器或干氣脫硫塔；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、，單獨走反應器或干氣脫硫塔。因此大大提高了操作的靈活性，可根據(jù)生產(chǎn)實際情況來確定操作方案。旋轉床反應器的在干氣處理量8～12th時均可保持質量合格，因此有很大的操作彈性。同時反應器運行時不易堵塞，胺液不易發(fā)泡，因此傳質效率高，操作穩(wěn)定。旋轉床反應器解決了胺液熱降解物堵塞填料造成液體分布不均、傳質效果降低而停車進行干氣脫硫塔清洗的問題。4.3投資少，占地面積小旋轉床反應器與脫硫塔的技術參數(shù)見表4。表4旋轉床反應器J5001與脫硫塔C500

8、1的技術參數(shù)對比項目超重力脫硫反應器脫硫塔J5001C5001高m1.45324.4%直徑m0.91.275%空塔體積m30.5727.812%填料體積m30.0905140.6%填料更換費用(周期3～5a)0.5萬元42萬元1.2%電機功率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元458751.7%從表4可見，旋轉床反應器的投資僅是塔C5001的51.7%，體積是塔C5001的2%，填料體積是塔C5001的0

9、.6%。旋轉床反應較干氣脫硫塔具有明顯的投資少占地面積少的特點。5存在的問題及對策從旋轉床反應器運行情況來看，存在的主要問題是從旋轉床反應器出來的干氣霧沫夾帶量較大。霧沫夾帶量大對旋轉床反應器脫硫效果有一定不利影響，嚴重時還加劇系統(tǒng)胺液的損耗。造成霧沫夾帶量大的主要原因是旋轉床設計干氣氣相流速過高，胺液出噴嘴的流速過低等。為此，可從旋轉床反應器旋轉床反應器轉子的氣體出口與設備的氣體出口之間設置霧沫捕集器或脫硫工藝流程進行改進兩個方面來解

10、決霧沫加大嚴重的問題。車間準備在本周期停工檢修期間在旋轉床反應器的外部設置汽液沉降罐，內部設置破沫填料，增強汽液沉降分離效果，解決干氣的霧沫夾帶問題。6結論a)旋轉床反應器具有投資少，占地面積小，開停工容易等特點。b)旋轉床反應器脫硫效率高，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，降低傳質效果而停車清洗的問題。d)將旋轉床反應器進一步改造成具有帶有捕沫功能的結構，可在解決霧沫夾帶問題后，