本发明属于石油化工行业中一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，主要涉及燃料气硫含量比较高，为提高加热炉效率，酸露点腐蚀限制了排烟温度进一步降低的炼油及化工装置。
背景技术：
在石油炼制及石油加工过程中副产大量干气，干气经过胺液(mdea)脱除硫化氢后少部分去作为制氢原料或化工原料，大部分去作为加热炉用燃料气。由于胺液(mdea)脱硫工艺技术的局限性和操作费用的限制，干气经过胺液脱硫后的硫含量一般在20-100mg/nm3。干气作为燃料气在加热炉燃烧时，其中的硫全部生成so2，由于燃烧室中有过量的氧气存在，so2再与氧化合形成so3。通常烟气中的硫浓度为燃料气中硫浓度数值的6％左右，通常有1-3％的so2进一步转化为so3，当烟气温度降低到400℃以下时，so3将与燃烧产物中的水蒸汽化合生成硫酸蒸汽，当烟气温度降低到露点时，加热炉炉体和加热炉空气预热器的金属表面就会发生硫酸露点腐蚀，同时硫酸液体还会粘附烟气中的灰尘形成不易清理的酸性黏灰，腐蚀设备或堵塞烟气通道。烟气中硫酸的露点和燃烧的过剩空气系数、水蒸气含量及燃料气中的硫含量有关，其中燃料气中的硫含量是最重要的因素。燃料气中的硫含量越高，烟气中的so2含量越高，烟气中形成的so3含量越高，烟气的温度露点就越高。
为提高加热炉的热效率，大型加热炉都设有空气预热器，通过新鲜空气和烟气换热，预热空气的同时降低烟气温度，回收烟气热量。烟气温度降的越低，回收的烟气热量越多，加热炉热效率越高。烟气温度降的太低就存在露点腐蚀问题，因此排烟气温度设计值须在烟气露点温度以上至少15℃，虽然各炼油化工厂都采用了许多措施，包括改变空气预热器的材质和形式，投资增加了很多，但是设备的露点腐蚀问题没有彻底解决。降低燃料气中的硫含量，从而降低烟气中的硫含量，降低烟气的酸露点温度，是降低排烟温度提高加热炉效率的有效手段。
现有的燃料气脱硫装置如附图1所示，燃料气在胺液脱硫塔内和胺液逆流接触，燃料气中的硫化氢被吸收，脱硫塔塔顶出口燃料气得到净化。吸收硫化氢的富胺液自流至富胺液闪蒸罐，在此脱除部分溶解的轻烃后，由泵抽出经换热器换热后至胺液再生塔。胺液再生塔底由蒸汽加热重沸器提供热量，吸收硫化氢的胺液由于温度升高，吸收的硫化氢被解析，富胺液得到再生成为贫胺液，贫胺液由泵抽出经换热及冷却后至脱硫塔，吸收硫化氢，循环利用。再生塔顶气体经过冷却器冷凝冷却后进入回流罐，液体由泵抽出打回流至再生塔，酸性气去硫磺回收。现有燃料气脱硫装置采用的溶剂为n-甲基二乙醇胺，其碱洗性比较弱，脱硫效果较差，通常经过胺液脱硫后，燃料气中的硫含量一般为20-100mg/nm3。
综上所述，现有加热炉用燃料气存在如下问题：
其一，现有燃料气胺液脱硫装置不能实现深度脱硫，燃料气中的硫含量很难达到5mg/nm3以下。
其二，燃料气中的硫含量较高，加热炉烟气的酸露点无法进一步降低，加热炉的热效率进一步提高受到限制。
其三，现有燃料气胺液脱硫装置产生的酸性气需要至硫磺回收装置进一步处理，投资较高。
其四，现有燃料气胺液脱硫装置流程复杂，设备台数较多，占地面积较大，无法实现撬装设计，针对炼油厂单装置加热炉的燃料气深度脱硫不经济。
技术实现要素：
本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提供一种基于上述现有技术存在的问题，开发一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，工艺装置包括燃料气碱液脱硫塔、碱液再生塔、硫膏液离心脱水机和相关辅助设备。主要是针对燃料气进行深度脱硫，降低加热炉烟气的酸露点，以降低加热炉排烟温度来提高加热炉的热效率。
碱液脱硫塔是燃料气和碱液逆流接触传质传热的设备，在碱液脱硫塔内，燃料气中的硫化氢被碱液吸收，燃料气得到深度净化脱硫。碱液再生塔是碱液氧化再生的设备，来自碱液脱硫塔底的含硫化物的碱液，在碱液再生塔内由催化剂作用和空气中的氧气进行氧化反应，生成再生碱液和单质硫膏液，再生碱液至碱液脱硫塔循环利用。硫膏液离心脱水机是对碱液再生塔产生的单质硫膏液进行脱水的设备，具体的说是硫膏液经离心脱水机分离后，轻相碱液返回碱液再生塔，重相硫膏作为产品外送。
碱液脱硫塔内部为传热传质设置喷淋式再生碱液分布器和填料或塔板，碱液脱硫塔上部设置破沫网以减少雾沫携带，破沫网上部设置冲洗喷头，碱液脱硫塔下部设置格栅，以减少碱液中的气体携带。碱液再生塔下部设置含硫化物碱液进料分布器和空气进料分布器；碱液再生塔中部设置两层烟囱塔板，下一层烟囱塔板的下部为反应区；下一层至上一层烟囱塔板的区域为沉降区，用于再生碱液和硫膏液的分离；上一层烟囱塔板上部为缓冲区，用于缓冲再生碱液进泵的流量稳定，缓冲区上部设置破沫网以减少雾沫携带，破沫网上部设置冲洗喷头。硫膏离心脱水机为一台离心分离设备，硫膏液通过离心分离实现硫膏和碱液的分离，减少硫膏的含水率，回收硫膏液中的再生碱液。碱液再生塔设置有新鲜碱液、软化水和催化剂的补充设施，以及碱液的排出设施，根据碱液再生塔内的ph值调节新鲜碱液、软化水和催化剂补充量和碱液的排出量。
更具体的说明：
一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置按照撬装设计制造，便于运输和安装。来自燃料气管网的燃料气自压至碱液脱硫塔，在碱液脱硫塔内和塔顶进入的再生碱液逆流接触，燃料气中的硫化氢被吸收，反应生成硫氢化钠，碱液脱硫塔顶的燃料气自压去加热炉作燃料，其中硫化氢含量由20-100mg/nm3降低到5mg/nm3以下。含硫氢化钠的待生碱液自压至碱液再生塔，在碱液再生塔内设置反应区、沉降区和缓冲区，反应区为硫氢化钠在催化剂条件下氧化成氢氧化钠和单质硫提供时间，沉降区为氢氧化钠和单质硫的分离提供时间，缓冲区为再生碱液进泵提供时间。再生碱液由泵自碱液再生塔抽出，经冷却后进入碱液脱硫塔循环利用。碱液再生塔分出的硫膏液自压至硫膏液离心脱水机离心脱水，脱出的碱液进碱液缓冲罐，然后由泵抽出送回碱液再生塔，脱出的硫膏进硫膏罐，定期外送销售。
主要操作条件为：
本发明的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置具有以下突出的效果：
一是对燃料气进行深度脱硫净化，燃料气中硫含量降低到5mg/nm3以下，提高加热炉热效率不再受燃料气中硫含量限制。
二是燃料气深度脱硫净化的副产物硫膏可以作为产品外售。
三是环保性能好，装置不产生任何危险废物。
四是撬装设计和模块化制造，方便运输、安装和检修。
附图说明
图1是常规燃料气脱硫装置的流程示意图。
图2是一种用于燃料气深度净化脱硫工艺装置的流程示意图。
图1中：
设备：a胺液脱硫塔；b富胺液闪蒸罐；c胺液再生塔；d换热器；e水冷器；f重沸器；g泵；h回流罐；i塔板。
物流：1燃料气；2脱硫燃料气；3富胺液；4贫胺液；5再生塔顶气；6酸性气；7回流水；8重沸胺液；9蒸汽；10冷却水。
图2中：
设备：a碱液脱硫塔；b富胺液闪蒸罐；c硫膏液离心脱水机；d碱液缓冲罐；e硫膏缓冲罐；f水冷器；g泵；h填料；i分布器；j破沫网；k格栅l烟囱塔盘。
物流：1燃料气；2净化燃料气；3待生碱液；4空气；5再生碱液；6硫膏液；7碱液；8硫膏；9尾气；10催化剂；11新鲜碱液；12软化水；13外排碱液；14冷却水。
具体实施方式
下面进一步结合附图2对本发明做进一步详细的叙述。
如图2所示，来自燃料气管网的硫化氢含量为50mg/nm3的燃料气自压至碱液脱硫塔，燃料气流量为3500nm3/h，碱液脱硫塔的规格采用φ1.2x8m，内设4m高的填料、0.4m的破沫网、0.2m高的格栅及两层喷淋分布器，在碱液脱硫塔内燃料气和塔顶进入的再生碱液逆流接触，燃料气中的硫化氢被吸收，塔顶出口燃料气中硫化氢含量降低到5mg/nm3。硫化氢和碱液反应生成硫氢化钠，含硫氢化钠的待生碱液自压至碱液再生塔，碱液再生塔规格采用φ2x12m，内设φ2x2m的烟囱挡板、0.4m的破沫网及分布器。设置反应区、沉降区和缓冲区，反应区为硫氢化钠在催化剂条件下氧化成氢氧化钠和单质硫提供时间，沉降区为氢氧化钠和单质硫的分离提供时间，缓冲区为再生碱液进泵提供时间。再生碱液由泵自碱液再生塔抽出，经冷却后进入碱液脱硫塔循环利用。碱液再生塔分出的硫膏液自压至硫膏液离心脱水机离心脱水，脱出的碱液进碱液缓冲罐φ1x2m，然后由泵抽出送回碱液再生塔，脱出的硫膏进硫膏罐φ1x2m，定期外送销售。燃料气中硫化氢含量由50mg/nm3降低到5mg/nm3，加热炉烟气硫酸露点由106℃降低到60℃，排烟温度可由130℃降低到100℃以下，加热炉热效率提高约1.5个百分点，燃料气可节省52.5nm3/h，约42kg/h，或352.8t/年。
技术特征：
1.一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于工艺装置包括燃料气碱液脱硫塔、碱液再生塔、硫膏液离心脱水机和相关辅助设备。主要是针对燃料气进行深度脱硫，降低加热炉烟气的酸露点，以降低加热炉排烟温度来提高加热炉的热效率。
2.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：碱液脱硫塔是燃料气和碱液逆流接触传质传热的设备，具体的说是在碱液脱硫塔内，燃料气中的硫化氢被碱液吸收，燃料气得到深度净化脱硫。
3.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：碱液再生塔是碱液氧化再生的设备，具体的说是来自碱液脱硫塔底的含硫化物的碱液，在碱液再生塔内由催化剂作用和空气中的氧气进行氧化反应，生成再生碱液和单质硫膏液，再生碱液至碱液脱硫塔循环利用。
4.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：硫膏液离心脱水机是对碱液再生塔产生的单质硫膏液进行脱水的设备，具体的说是硫膏液经离心脱水机分离后，轻相碱液返回碱液再生塔，重相硫膏作为产品外送。
5.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：碱液脱硫塔内部为传热传质设置喷淋式再生碱液分布器和填料或塔板，碱液脱硫塔上部设置破沫网以减少雾沫携带，破沫网上部设置冲洗喷头，碱液脱硫塔下部设置格栅，以减少碱液中的气体携带。
6.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：碱液再生塔下部设置含硫化物碱液进料分布器和空气进料分布器；碱液再生塔中部设置两层烟囱塔板，下一层烟囱塔板的下部为反应区；下一层至上一层烟囱塔板的区域为沉降区，用于再生碱液和硫膏液的分离；上一层烟囱塔板上部为缓冲区，用于缓冲再生碱液进泵的流量稳定，缓冲区上部设置破沫网以减少雾沫携带，破沫网上部设置冲洗喷头。
7.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：硫膏离心脱水机为一台离心分离设备，硫膏液通过离心分离实现硫膏和碱液的分离，减少硫膏的含水率，回收硫膏液中的再生碱液。
8.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：相关辅助设备包括缓冲罐、机泵和冷却器等。
9.如权利要求1所述的一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，其特征在于：碱液再生塔设置有新鲜碱液、软化水和催化剂的补充设施，以及碱液的排出设施，根据碱液再生塔内的ph值调节新鲜碱液、软化水和催化剂补充量和碱液的排出量。
技术总结
本发明属于石油化工行业中一种用于燃料气深度净化脱硫的工艺装置，装置包括燃料气碱液脱硫塔、碱液再生塔、硫膏液离心脱水机和相关辅助设备，碱液脱硫塔是燃料气和碱液逆流接触传质传热的设备，碱液再生塔是碱液氧化再生的设备，硫膏液离心脱水机是对碱液再生塔产生的单质硫膏液进行脱水的设备，装置的设备采用标准化设计、模块化制造、撬装安装。主要涉及燃料气硫含量比较高，为提高加热炉效率，酸露点腐蚀限制了排烟温度进一步降低的炼油及化工装置。采用本装置后燃料气的硫含量大大降低，有利于加热炉热效率的提高。本装置无废气、废液及废渣排放，环境友好。
技术研发人员：杨根长
受保护的技术使用者：北京奥博斯工程技术有限公司
技术研发日：.11.07
技术公布日：.01.14
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