常溫脫除液態(tài)中氯化氫的新工藝

揚(yáng)子石化有限公司化工裝置采用美國(guó)uop20世紀(jì)70年代的專利技術(shù)，在85177的重石腦油中通過研磨劑反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為芳烴，然后補(bǔ)充蒸汽和液化氣。該裝置原設(shè)計(jì)處理原料雖為105萬t/a,產(chǎn)液化氣15802kg/h。由于原料中氯及為維持重整催化劑的酸性功能加入的氯乙烷在反應(yīng)后均產(chǎn)生氯化氫,最終生成的氯化氫經(jīng)液化氣等物料帶出,而氯化氫的存在既腐蝕設(shè)備管道,又與液化氣中的氨反應(yīng)生成銨鹽,堵塞管道,還會(huì)嚴(yán)重影響液化氣的品質(zhì)。為脫除液化氣中氯化氫,原采用將所產(chǎn)液化氣經(jīng)堿洗塔DA—305堿洗,再經(jīng)砂濾器FA—313過濾,以除去液化氣中氯化氫(出口HCl小于0.5×10-6(V)后送出裝置。但在堿洗過程中發(fā)現(xiàn)以下缺點(diǎn):①堿液管線易堵塞,收排堿液時(shí)需經(jīng)常敲管線,最后廢堿排放管線完全被堵,廢液就地排放,造成對(duì)環(huán)境的污染;②堿液pH值難以控制,時(shí)常發(fā)生堿洗液被完全中和,甚至pH<7,出口液化氣中氯化氫脫除率低,造成氯含量偏高,操作不夠穩(wěn)定;③由于堿洗法采用液化氣通過10%的堿液將其中的氯化氫與堿發(fā)生中和反應(yīng)而除去,故易帶有飽和水氣,給后續(xù)裝置帶來問題;④設(shè)備易腐蝕,該系統(tǒng)壓力較高,內(nèi)走液化氣和腐蝕性強(qiáng)的堿液,給安全生產(chǎn)帶來隱患。為解決以上問題,提高液化氣的質(zhì)量,尤其1997年重整裝置擴(kuò)容改造后,重整裝置處理量增加至139萬t/a,同時(shí)液化氣產(chǎn)量也增至19693kg/h,脫除液化氣中氯化氫顯得更為重要。揚(yáng)子石化股份公司芳烴廠與南京工業(yè)大學(xué)合作,研制出防水型的常溫脫氯劑,成功開發(fā)出常溫脫氯劑脫除液化氣中氯化氫的新工藝,具有投資少、效果好的特點(diǎn),徹底解決了液化氣脫氯的難題,在實(shí)際生產(chǎn)過程中得到成功的應(yīng)用。原料油中的氯及重整反應(yīng)系統(tǒng)中為維持催化劑的水氯平衡注入的氯,經(jīng)反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生氯化氫,最終由產(chǎn)品帶出裝置,其中液化氣中帶出部分氯化氫。由于本裝置中液化氣處于常溫(40℃)液態(tài),且液化氣中不可避免地帶有氯和少量水,給脫氯過程帶來一定困難。為此揚(yáng)子石化股份有限公司芳烴廠與南京工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)出常溫脫氯劑,該脫氯劑具有在常溫下選擇性強(qiáng)、吸附速度快和吸附容量高的特點(diǎn),且具有防水功能,水浸泡后其強(qiáng)度不受影響。該脫氯劑可以保證良好的吸附性能和穩(wěn)定性,經(jīng)處理后的液化氣中氯化氫含量降至0.5×10-6(V)以下。1.1活性金屬的反應(yīng)脫除氯化氫采用化學(xué)吸附法,氯化氫與脫氯劑中活性金屬發(fā)生反應(yīng)而將Cl固定下來,其反應(yīng)可表述為:Mn++nHCl→MClnΜn++nΗCl→ΜCln其中M為活性金屬,n=1、2、3…1.2脫氯劑的脫氯性能對(duì)所研制的常溫脫氯劑,針對(duì)常溫脫氯的要求,主要考察了脫氯劑以下幾方面的性能。1.2.1測(cè)定結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定了3～40℃的溫度范圍內(nèi)的脫氯容量及脫氯后氣體的凈化度,結(jié)果見表1。從表1可看出,在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),且其它條件保持大致相同的情況下,總吸附容量均可達(dá)到25%以上,出口氯化氫小于0.5×10-6(V),說明此吸附劑在常溫下具有良好的吸附性能。1.2.2僅含hcl時(shí)的比較實(shí)驗(yàn)測(cè)定了HCl、H2S共存時(shí)的吸附容量,并與物料中僅含HCl時(shí)進(jìn)行了比較,結(jié)果見表2。從表2可見,HCl、H2S共存時(shí)脫氯劑的吸附效果與物料僅含HCl時(shí)大致相同,說明此脫氯劑脫氯化氫功能在有硫化氫存在時(shí)影響很小。1.2.3脫氯劑的強(qiáng)度常溫脫氯劑的顆粒為?3～5mm,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明脫氯劑的粒度對(duì)吸附容量無影響,床層阻力的壓降不超過0.06MPa。實(shí)驗(yàn)還測(cè)定了吸附前后脫氯劑的強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)脫氯劑吸附后的強(qiáng)度與吸附前的強(qiáng)度相比沒有明顯變化。因此可以保證在工業(yè)應(yīng)用時(shí),不會(huì)造成脫氯劑粉化等不良現(xiàn)象。綜合上述研究結(jié)果,NC—L型脫氯劑基本性能如下:堆密度/t/m3:0.8～0.85磨耗/(%):<2顆粒尺寸/mm:Φ3～5氯容/(%)(w):>25凈化度:HCl/<0.5×10-6(V)2.1脫氯劑填充量的增加對(duì)堿洗脫氯工藝的改造是將原堿洗塔DA—305改為沉降罐,砂濾器FA—313內(nèi)石英砂卸出,改裝NC—L型常溫脫氯劑。液化氣經(jīng)DA—305沉降除去部分液化氣中水后,再去FA—313內(nèi)脫氯。FA—313直徑為1.8m,直筒高度為4.1m,內(nèi)有隔板及分液板,原石英砂裝填體積實(shí)際為4.5m3,改裝常溫脫氯劑3.5t,在使用后發(fā)現(xiàn),由于液化氣在液態(tài)狀況下,其擴(kuò)散速度慢,需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間方可達(dá)到凈化率指標(biāo)。芳烴改造、重整裝置擴(kuò)容后,液化氣產(chǎn)量加大,體積流量在36～40m3/h,在FA—313內(nèi)停留時(shí)間只有7.5min左右,遠(yuǎn)小于最小停留時(shí)間(20min),造成脫氯劑床層吸附時(shí)間不足,難以保證出本裝置液化氣中氯化氫小于0.5×10-6(V)。為保證液化氣在脫氯劑上有足夠的停留時(shí)間,經(jīng)對(duì)DA—305及FA—313核算,DA—305直徑為1.6m,直筒高度為6.1m,如拆除其內(nèi)部破沫網(wǎng)等,則可增加脫氯劑裝填體積約10m3;而FA—313,若拆除其內(nèi)部柵板及分液板,則其裝填體積可擴(kuò)至13.6m3,實(shí)際可增加脫氯劑裝填體積約4m3,若兩塔串聯(lián)運(yùn)行,則脫氯劑總裝填體積可達(dá)18.5m3,液化氣在脫氯塔中停留時(shí)間延長(zhǎng)至31min。1999年大修中,將原堿洗塔DA—305進(jìn)行改造,拆除其中破沫網(wǎng),改裝脫氯劑,計(jì)裝入脫氯劑7.2t,并對(duì)砂濾器FA—313進(jìn)行改造,拆除其柵板及底部分液板以擴(kuò)大脫氯劑裝填容最,使改造后的FA—313脫氯劑裝填量由原3.5t擴(kuò)至6.9t(裝填見圖1)。改造后兩塔串聯(lián)運(yùn)行,液化氣在脫氯劑上的停留時(shí)間得以延長(zhǎng)。2.2脫氯劑床層壓降結(jié)果液化氣常溫脫氯劑脫氯運(yùn)行情況:有關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)見表3,由表3可見,液化氣常溫脫氯劑脫氯,自1999年大修后的8月開車運(yùn)行至今,從其運(yùn)行的分析數(shù)據(jù)看,脫氯效果良好。在使用條件:溫度40℃,進(jìn)料流量36～42m3/h,入口液化氣中HCl為5～12×10-6(V)時(shí),其出口中氯化氫含量小于0.5×10-6(V),達(dá)到所需控制的目標(biāo)值,從而確保出本裝置液化氣中氯化氫小于0.5×10-6(V);脫氯劑床層壓降未見增加,說明該脫氯劑強(qiáng)度較好。(1)開發(fā)采用常溫脫氯劑脫除液化氣中氯化氫的新工藝,獲得了預(yù)期的結(jié)果,在實(shí)際的生產(chǎn)過程中得到成功的應(yīng)用。(2)液化氣采用常溫脫氯劑脫氯后,無廢減液排放,保護(hù)了環(huán)境,同時(shí)降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證了出裝置液化氣質(zhì)最和生產(chǎn)的安全,減少了設(shè)備腐蝕及下游裝置的操作