炼厂轻烃吸附脱硫工艺研究.pdf

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天然气化工
2010年第35卷
炼厂轻烃吸附脱碲工艺硏究
肖瑞',魏海洋2,赵琳
(1.兰州石化公司研究院,甘肃兰州730060
2.兰州石化公司乙烯厂,せ肃兰州730060)
摘要:以降低炼厂轻烃的总硫含量为目标,使用四种吸附剂分别进行吸附脱碗实验,并考察吸附温度、体积空速亿HSWV)、反
应时间对脱硫效果的影响。实验结果表明TCN-2为四种吸附剂中脱硫效果较好的吸附剂,其最佳吸附条件为高温120C,压力
0.6MPa,体积空速1b2-3h1,反应时间16h。在此吸附条件下TCN-2脱硫率达到95%(质量分数)左右,脱硫后轻烃总硫含量降
低至20ugg~30g/ga
关键词:轻烃;吸附;脱硫;总硫含量
中图分类号:1TQ028文献标识码:B文章编号:10019219(2010)05-42-04
随着世界各国对环保的要求日益严格,油品深
对轻烃的硫形态进行了分析,结果如表2所
度脱硫技术成为清洁燃料生产的关键技术。由于加示。
氢脱硫技术存在高温、高压且氢气消耗量大、投资
表2轻烃中的硫形态及含量
和操作费用高、污染环境等间题,因此开发非加氢Tabe2 Sulfur in different forms and their contents i
深度脱硫技术已迫在眉睫。其中,吸附脱硫法具有
light hydrocarbon
简单、方便、投资和操作费用低、无污染等优点而成
硫形恣
wS)/%
为近年来学者比较关注且研究较多的一项技术。石
CH, SSCH
77.542
油炼制和石油化工生产过程中副产大量含硫的轻2
烃,轻烃中硫化物的脱除,对减少环境污染、保护人
羰基硫
4.052
H,S
4.028
类健康等具有十分重要的意义。本文以炼厂轻烃
为原料,针对四种不同吸附剂,进行吸附脱硫实玲S
6
其他
1.125
考察,以期筛选出性能良好的脱硫吸附剂,探索较
好的吸附脱硫工艺条件,并且降低炼厂轻烃的总硫
1.2吸附剂的制备
含量。
以TS-3、TCN-2、HD-1、TS-4为吸附剂载体,在
60℃分别将其浸渍到不同的金属盐水溶液中,浸渍
1实验部分
1h,烘干,120℃真空干燥8h,400C焙烧8h,成型后
1.1实验原料
备用。所制得的吸附剂名称沿用原载体名称。
实验原料为从荆门石化催化裂化气分装置上
3实验方法
直接采集的稳定液化气轻烃,其主要性质见表1。
本实验采用化学吸附方法,在自制的多功能固
表1轻烃的主要性质
定床模拟绝热反应装置上进行,每台反应器均由预
Table I Main properties of light hydrocarbon
热器和反应器本身构成,装置物流的升温全部采用
项
轻烃
电加热。反应器共设置四组电加热:预热、上层、中
u(S)/ug/g
400~-600
部和下层,与之相应的有四组温度测量和控制点,
9(C3- Cs)/%0
99.93
反应器中心设置一组可移动热电偶,可以观察反应
g(器内沿床层高度的温度变化。装置的物料输送全部
使用计量泵,液相物料计量依靠电子天平。其流程
收稿日期:2010-01-25;作者简介:肖瑞(1981-),女,硕土研示意见图1。图中脱硫塔A与脱硫塔B串联,原料
究生,电话0931-7981040,电邮xiaoruiI@petrochina.com,n首先经过脱硫塔A,当一级脱硫不能达到理想效果
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第5期
肖瑞等:炼厂轻烃吸附脱硫工艺研究
43
时,可再通过脱硫塔B进行二级吸附脱硫。
由表3可以看到,TCN-2除了在30℃的吸附条
氮气入1
氮气入1
件下脱硫率略低于HD-1的脱硫率外,高温条件下
产物出A
TCN-2的脱硫率都是四种吸附剂当中脱硫效果最
好的。所以,由四种吸附剂对轻烃的脱硫率的对比,
产物出[B
可以看出TCN-2脱硫效果相对较好,因此本实验选
取TCN-2作为进一步的考察对象。
原料入口
2.2TCN-2吸附条件的考察
脱硫塔A
脱硫塔B
由于压力对液相吸附过程的影响甚小?,所以
仅仅考察吸附剂在同一种固定压力0.6MPa下的脱
氮气出口
氮气出口
硫效果。
图1轻烃吸附脱硫装置流程图
2.2.1吸附温度的影响
Fig1 Flow diagram of light hydrocarbon adsorption
在30℃和120℃,体积空速分别为1h'和3h
desulfurization unit
的吸附条件下,吸附温度对TCN-2脱硫效果的影响
实验过程:将100mL吸附剂装人反应器中,并见表4。
检测装置的密封性能。原料轻烃用微量泵打入系统,
表4吸附温度对TCN-2脱硫效果的影响
预热后通过反应器,与反应器当中的脱硫吸附剂接
Table 4 Effects of absorption temperature on desulfur-
触,脱除其中的含硫化合物,脱硫后的轻烃经分离器
ization performances of TCN-2
下端进入到产物接收罐中,系统压力由背压阀进行
附剂
温度fC
空速h
脱硫率'/%
调节,保持整个装置压力恒定,压力始终保持
65.1
0.6MPa。系统经过12h稳定后,后面每隔2h取样分
28.3
94.96
析。脱硫后的轻烃收集于产物接收罐中。从产物接收
120
96.13
罐中取样分析轻烃的总硫含量,并计算脱硫率。
1h测得的脱硫率
轻烃中的总硫含量由德国耶拿公司生产的
EA3100总硫/总氯元素分析仪测定。
由表4可见,在体积空速相同的情况下,TCN-2
2结果与讨论
在120℃的吸附温度下,轻烃的脱硫率高于30℃下
的脱硫率,表明TCN-2在120℃的吸附条件下脱硫
2.1吸附剂的选择
效果较好,这说明温度较高更有利于本实验中的轻
选择TS-3、TCN-2、HD-1、IS-4四种脱硫吸附剂烃吸附脱碗。因为温度较低时,轻烃粘度较大,扩散
为考察对象,在不同温度和空速下对轻烃进行脱碗速率相对较慢,而温度升高,一方面有利于提高反
实验,脱硫效果如表3所示。
应速率?,另ー方面轻烃部分气化,使得难以气化的
表3吸附剂的脱硫效果
液体含硫分子扩散速率加快,扩散系数DAP增大,
Table3 Desulfurization performances of the adsorbents扩散通量增加,轻烃与吸附剂的接触也随之增加,
吸附剂温度C
空速h
脱硫率/%
从而提高脱硫率;但由于吸附反应是放热反应,温
14h18h
度的升高使得反应往逆方向进行,对吸附不利。所
11.81
以综合以上影响因素,120℃为较适宜的吸附温度。
66.86