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纤维膜脱硫技术在液化气脱硫中的应用
谭海滨1庹登新1唐乳林2
（1中石化长岭分公司炼油第一作业部，2中石化长岭分公司生产处，岳阳414012）
摘要：对纤维膜脱硫技术的工艺原理、特点进行了介绍，总结了在长岭分公司1#气体脱硫装置液化气脱硫中的应用情况，通过应用该技术，液化气质量得到保证，脱硫碱液消耗降低50%以上。
关键词：纤维膜脱硫技术液化气总硫碱耗

1项目背景
1#气体脱硫装置液化气脱硫醇部分原设计处理能力37.5t/h。1#催化裂化装置经FDFCC-III改造后，液化气产量提高了4.5t/h，同时焦化富气吸收稳定系统投用后，回收焦化液化气6.5t/h。现有的1#气体脱硫装置液化气脱硫醇需处理1#联合装置的催化液化气和焦化液化气，总处理量达到了48.5t/h，因此现有的装置处理能力已严重不足。
现有液化气脱硫醇采用常规碱洗流程，即“预碱洗+筛板抽提塔+碱液空气加温氧化再生”流程，由于预碱洗碱液不进行再生，碱液消耗及碱渣排放量很大。碱液空气加温氧化再生过程二硫化物与碱液由于微乳化分离不净影响再生效果，再生碱脱硫效果不如新碱，产品总硫无法降低到较低水平，只能采用缩短换碱周期、提高碱耗办法提高脱硫率。
为此，长岭分公司决定采用南京金炼科技有限公司开发的纤维膜接触器脱硫醇新工艺，消除装置扩能及提高产品质量的瓶颈。
2工艺原理
纤维膜接触器是一种全新的传质设备，两相在接触器内接触方式不是常规的混合分布式雾滴之间的球面解触，而是特殊的非分布式液膜之间平面接触（见图1），当油品（烃类）和碱液分别顺着金属纤维向下流动时，因表面张力不同，它们对金属纤维的附着力就不同，碱液的附着力要大于烃类。当碱液顺着交叉的网状金属纤维流动时，就会被纵横的金属纤维拉成一层极薄的膜，从而使小体积的碱液扩展成极大面积的碱膜，此时如果让烃类从已被碱液浸润湿透的金属纤维网上同时流下，则烃类与碱液之间的摩擦力使碱膜更薄，两相之间的接触是平面膜上接触，在接触过程中便进行酸碱反应，在一定的时间内就能完成传质的过程（见图2）。依据纤维膜的性能特点，纤维膜接触器具有传质效率高、接触面积大、设备投资省和处理能力大等特点。

图1纤维膜反应器工作原理图
纤维膜接触器解决了常规混合－沉降系统中发现的萃取效率和碱浓度上的限制。这种系统大大促进降低烃－碱比，从而有利于增加萃取效率。纤维膜接触器——一种静态接触设备，是由一束束长而连续的小直径纤维丝组成的，包在一根管或其它圆柱型的容器中，以至于有效的横截面足够填充纤维以提供发生传质所需的大量的表面积。

图2纤维液膜反应器内纤维表面两相流动示意图
液膜脱硫工艺使用氢氧化钠水溶液脱除液化气中的有机硫，将其中的甲硫醇、乙硫醇和少量的硫化氢分别转化为甲硫醇钠、乙硫醇钠和硫化钠，溶于碱液中形成碱渣，碱渣可以进行氧化再生得到氢氧化钠和二硫化物；当污染累积（主要为硫化钠）导致脱硫效率降低时，直接排放到碱渣处理装置。
液态烃中硫醇、硫化氢碱洗（脱除）的化学反应如下：
RSH+NaOH→NaSR+H2O
H2S+NaOH→NaHS+H2O
碱液氧化再生的化学反应如下：
2NaSR+H2O+0.5O2→RSSR+2NaOH
3工艺特点
纤维膜脱硫工艺应用重力场和表面亲和力原理，将碱液在特殊填料表面拉成液膜，使二相接触面积剧增，传质距离大大缩短。在不改变脱硫机理（氢氧化钠碱液抽提液化气中的硫醇），不改变主要脱硫工况（温度、压力）的情况下，由于大幅度提高了传质效率（约50倍左右）的情况下，大大提高了脱硫效率。是一种高效率的液化气脱硫新工艺。与传统的填料塔、塔板塔比较具有许多独特优点，具体如下：
单位体积内形成更多的传质面积。
通过缩短交换距离，延长内部接触，不断更新传质面积，使得传质更有效。
完成了传质而没有相分散，因此避免了夹带问题。
大大减少了相分离停留时间，因而减少了设备尺寸。
降低了能量消耗。
具有更宽的相流量比率范围，获得最大的传质效率，处理通量提高50倍左右。
所需设备小，维护费用少，节省了资金和操作费用。
对现有设备的改造来说，以最少的资金投入，方便地改造现有设备，改善操作，并大大提高了处理量。工程设计及建设周期短。
通过采用更高浓度的碱液，则需要的新鲜碱液少，产生的废碱也更少。操作弹性大，处理量在设计值30%～130%范围内正常运行。
4工艺流程
4.1液化气脱硫醇流程
来自催化、焦化装置液化气在原装置脱除硫化氢后，进液化气胺液回收器V-625（新增）脱除微量胺液，通过V611和T604后，再进入纤维膜脱硫醇的流程。液化气经篮式过滤器SR-601/1.2（新增）过滤掉其中的杂质后，进入一级碱洗罐V-626（新增）上的纤维膜接触器FFC-601的顶部，在此顶部与一级碱洗泵P-613/1.2（新增）循环来的碱液接触。碱液在开工前已开始循环，首先润