常温脱除液态中氯化氢的新工艺

常温脱除液态中氯化氢的新工艺

扬子石化有限公司化工装置采用美国uop20世纪70年代的专利技术，在85177的重石脑油中通过研磨剂反应后转化为芳烃，然后补充蒸汽和液化气。该装置原设计处理原料虽为105万t/a,产液化气15802kg/h。由于原料中氯及为维持重整催化剂的酸性功能加入的氯乙烷在反应后均产生氯化氢,最终生成的氯化氢经液化气等物料带出,而氯化氢的存在既腐蚀设备管道,又与液化气中的氨反应生成铵盐,堵塞管道,还会严重影响液化气的品质。为脱除液化气中氯化氢,原采用将所产液化气经碱洗塔DA—305碱洗,再经砂滤器FA—313过滤,以除去液化气中氯化氢(出口HCl小于0.5×10-6(V)后送出装置。但在碱洗过程中发现以下缺点:①碱液管线易堵塞,收排碱液时需经常敲管线,最后废碱排放管线完全被堵,废液就地排放,造成对环境的污染;②碱液pH值难以控制,时常发生碱洗液被完全中和,甚至pH<7,出口液化气中氯化氢脱除率低,造成氯含量偏高,操作不够稳定;③由于碱洗法采用液化气通过10%的碱液将其中的氯化氢与碱发生中和反应而除去,故易带有饱和水气,给后续装置带来问题;④设备易腐蚀,该系统压力较高,内走液化气和腐蚀性强的碱液,给安全生产带来隐患。为解决以上问题,提高液化气的质量,尤其1997年重整装置扩容改造后,重整装置处理量增加至139万t/a,同时液化气产量也增至19693kg/h,脱除液化气中氯化氢显得更为重要。扬子石化股份公司芳烃厂与南京工业大学合作,研制出防水型的常温脱氯剂,成功开发出常温脱氯剂脱除液化气中氯化氢的新工艺,具有投资少、效果好的特点,彻底解决了液化气脱氯的难题,在实际生产过程中得到成功的应用。原料油中的氯及重整反应系统中为维持催化剂的水氯平衡注入的氯,经反应后会产生氯化氢,最终由产品带出装置,其中液化气中带出部分氯化氢。由于本装置中液化气处于常温(40℃)液态,且液化气中不可避免地带有氯和少量水,给脱氯过程带来一定困难。为此扬子石化股份有限公司芳烃厂与南京工业大学合作开发出常温脱氯剂,该脱氯剂具有在常温下选择性强、吸附速度快和吸附容量高的特点,且具有防水功能,水浸泡后其强度不受影响。该脱氯剂可以保证良好的吸附性能和稳定性,经处理后的液化气中氯化氢含量降至0.5×10-6(V)以下。1.1活性金属的反应脱除氯化氢采用化学吸附法,氯化氢与脱氯剂中活性金属发生反应而将Cl固定下来,其反应可表述为:Mn++nHCl→MClnΜn++nΗCl→ΜCln其中M为活性金属,n=1、2、3…1.2脱氯剂的脱氯性能对所研制的常温脱氯剂,针对常温脱氯的要求,主要考察了脱氯剂以下几方面的性能。1.2.1测定结果及分析实验测定了3～40℃的温度范围内的脱氯容量及脱氯后气体的净化度,结果见表1。从表1可看出,在试验温度范围内,且其它条件保持大致相同的情况下,总吸附容量均可达到25%以上,出口氯化氢小于0.5×10-6(V),说明此吸附剂在常温下具有良好的吸附性能。1.2.2仅含hcl时的比较实验测定了HCl、H2S共存时的吸附容量,并与物料中仅含HCl时进行了比较,结果见表2。从表2可见,HCl、H2S共存时脱氯剂的吸附效果与物料仅含HCl时大致相同,说明此脱氯剂脱氯化氢功能在有硫化氢存在时影响很小。1.2.3脱氯剂的强度常温脱氯剂的颗粒为ϕ3～5mm,实验结果表明脱氯剂的粒度对吸附容量无影响,床层阻力的压降不超过0.06MPa。实验还测定了吸附前后脱氯剂的强度,发现脱氯剂吸附后的强度与吸附前的强度相比没有明显变化。因此可以保证在工业应用时,不会造成脱氯剂粉化等不良现象。综合上述研究结果,NC—L型脱氯剂基本性能如下:堆密度/t/m3:0.8～0.85磨耗/(%):<2颗粒尺寸/mm:Φ3～5氯容/(%)(w):>25净化度:HCl/<0.5×10-6(V)2.1脱氯剂填充量的增加对碱洗脱氯工艺的改造是将原碱洗塔DA—305改为沉降罐,砂滤器FA—313内石英砂卸出,改装NC—L型常温脱氯剂。液化气经DA—305沉降除去部分液化气中水后,再去FA—313内脱氯。FA—313直径为1.8m,直筒高度为4.1m,内有隔板及分液板,原石英砂装填体积实际为4.5m3,改装常温脱氯剂3.5t,在使用后发现,由于液化气在液态状况下,其扩散速度慢,需要较长的停留时间方可达到净化率指标。芳烃改造、重整装置扩容后,液化气产量加大,体积流量在36～40m3/h,在FA—313内停留时间只有7.5min左右,远小于最小停留时间(20min),造成脱氯剂床层吸附时间不足,难以保证出本装置液化气中氯化氢小于0.5×10-6(V)。为保证液化气在脱氯剂上有足够的停留时间,经对DA—305及FA—313核算,DA—305直径为1.6m,直筒高度为6.1m,如拆除其内部破沫网等,则可增加脱氯剂装填体积约10m3;而FA—313,若拆除其内部栅板及分液板,则其装填体积可扩至13.6m3,实际可增加脱氯剂装填体积约4m3,若两塔串联运行,则脱氯剂总装填体积可达18.5m3,液化气在脱氯塔中停留时间延长至31min。1999年大修中,将原碱洗塔DA—305进行改造,拆除其中破沫网,改装脱氯剂,计装入脱氯剂7.2t,并对砂滤器FA—313进行改造,拆除其栅板及底部分液板以扩大脱氯剂装填容最,使改造后的FA—313脱氯剂装填量由原3.5t扩至6.9t(装填见图1)。改造后两塔串联运行,液化气在脱氯剂上的停留时间得以延长。2.2脱氯剂床层压降结果液化气常温脱氯剂脱氯运行情况:有关检测数据见表3,由表3可见,液化气常温脱氯剂脱氯,自1999年大修后的8月开车运行至今,从其运行的分析数据看,脱氯效果良好。在使用条件:温度40℃,进料流量36～42m3/h,入口液化气中HCl为5～12×10-6(V)时,其出口中氯化氢含量小于0.5×10-6(V),达到所需控制的目标值,从而确保出本装置液化气中氯化氢小于0.5×10-6(V);脱氯剂床层压降未见增加,说明该脱氯剂强度较好。(1)开发采用常温脱氯剂脱除液化气中氯化氢的新工艺,获得了预期的结果,在实际的生产过程中得到成功的应用。(2)液化气采用常温脱氯剂脱氯后,无废减液排放,保护了环境,同时降低了操作人员的劳动强度,保证了出装置液化气质最和生产的安全,减少了设备腐蚀及下游装置的操作