纤维膜接触器在汽油脱硫中的应用

张风香(中国石油长庆石化公司运行二部,陕西 咸阳 712000)

1.汽油精制装置存在的问题

碱液携带与改造技术方案的提出日常汽油精制操作中，当V3101碱液浓度低于4%，必须进行换碱操作；当V3101碱液界位低于30%，必须进行补碱操作。但通常情况是碱液浓度还基本未发生变化时，油碱界位很快就下降至30%以下。在固定床脱水过程中经常有大量碱液脱出。另外，在罐区的日常脱水工作中，也经常有碱液脱出。这说明汽油携带碱液现象非常严重。

在2009年4月份检修过程中，我们采用兰州石油机械研究所开发的液态烃纤维膜脱硫技术对汽油精制装置进行了改造。具体内容如下：

1.1 现有的汽油碱洗沉降罐（V3101）开安装孔，加纤维液膜碱洗反应器。

1.2 增设碱液、汽油和非净化风精密过滤器，以防止各介质夹带的固体杂质阻塞纤维液膜反应器，

1.3 增设2台碱洗循环泵。

2.纤维膜接触器的工作原理

碱液相从反应器顶部侧面进入纤维丝束后,在沿纤维丝表面向下流动的过程中,由于液化气与碱液的表面张力的不同，纤维丝表面对碱液的亲和力更大，同时两者的流动速度也不同，使得液化气与碱液之间在纤维束上形成一层流动的液膜。

烃相从反应器顶部均匀进入，与附着在纤维上的碱液同向流动并发生反应，当达到套管末端后便汇入烃层，在此过程中由于纤维数量众多，极大地增加了传质面积，减小了传质距离，从而大大提高了传质效率，强化了硫化物与碱液在液膜上的化学反应，故而能大幅度的脱除液化气中硫杂质。

2.1 改造流程

改造后的工艺流程如下：自催化而来的含硫汽油经过过滤器后自纤维膜反应器的顶部进入，过滤后的碱液从接触器侧面进入接触，油碱两相沿着接触器的金属纤维丝向下流动,在液膜上完成反应脱除汽油中的硫化氢，脱硫后的汽油从V3101上方流出，进入固定床反应器。V3101内碱液循环使用，可通过碱液循环泵补充新鲜碱液。

2.2 工艺参数

2.2.1 循环碱液质量分数

脱除硫化氢只需较低的碱液质量分数。硫醇特别是乙硫醇在碱液中的分配系数相对较小,为保证液态烃中H S和RSH的充分脱除,碱液绝不可被RSH或H S完全消耗掉,必须保持一定的碱液质量分数。同时,保持足以使硫醇抽提反应发生的碱的质量分数也很重要。如果碱质量分数太低,硫醇反应就不能有效进行。为确保硫化氢和硫醇的充分抽提,新鲜碱液的质量分数应保持在4-10%，若低于4%，将进行换碱。

2.2.2 碱液循环量

根据碱液相在接触器中纤维丝上的分布情况确立碱液循环量,以保证每一根纤维丝均有碱液在其上面成膜,并有一定的厚度。本装置操作控制碱液循环量在9-10t/h。

2.2.3 操作压力和温度

纤维液膜汽油脱硫的操作温度由进入系统的汽油温度控制。低温将导致Na2S析出,因此,应尽可能维持较高的操作温度，否则会助长碱的夹带。

3.应用效果分析

3.1 汽油携带碱液情况

在日常操作中规定，V3101油碱界位控制在30%-70%，若低于30%，要进行补碱操作。表1为改造前后装置的运行情况。图1为改造前后V3101油-碱界位变化趋势的对比情况。

改造前，装置的加工负荷为93.65%，汽油的停留时间为31min，在该运行负荷下，油碱界位每天降低4.4-5.5%，下降趋势较快，平均每8-10天换一次碱液。采用纤维液膜反应器改造后，装置的加工负荷变大，达到了115.99%，汽油的停留时间缩短到21min，但V3101的油碱界位下降趋势变缓，平均每天降低1%左右，预计换碱周期在40天左右。另外从日常脱水工作中发现，固定床反应器中汽油携带的水量变少，也说明汽油携带碱液情况有所改善。

3.2 化工原材料消耗

改造前，换碱周期平均为8-10天左右。改造后，根据碱液的下降趋势估计，换碱周期在40天左右。表4为改造前后化工原材料的消耗情况。

改造后，碱液的消耗量大大降低。改造后的碱液年消耗量降至52.5吨，是改造前用量的1/4。按照每吨碱液900元计算（碱液为浓度30%的离子膜液碱），预计每年可节省原材料费14.45万元。

4.结语

经过一段时间的使用，认为纤维膜接触反应器基本达到了预期的目的。具有节省投资、减少占地面积和节约操作费用等优点，尤其适宜在旧装置上改造。从实际运用看占有明显的优势，主要体现在以下几方面：

4.1 分离效果好，碱液夹带减少。汽油处理量增加后，无须增加沉降分离设备，可以减少设备投资费用。

4.2 碱洗效率高，精制后汽油产品质量达到标准。

4.3 脱硫效率高。碱液利用率大大增加。

4.4 碱耗低，碱渣排量少，减少了环保治理费用。

[1]刘文杰，刘波.纤维膜技术在液态烃脱总硫上的应用.研究与开发，2006,34(2):184-185.

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[3]李旭辉，王运波，柏海燕，等.轻质油品精制高效传质设备——纤维液膜接触器.石油化工设备，2003,32（5）：47-49.