液化气脱硫塔改造

陈国鹏，陈晓寒

(山东三维石化工程股份有限公司，山东 淄博 255434)

液化气脱硫塔改造

陈国鹏，陈晓寒

(山东三维石化工程股份有限公司，山东 淄博 255434)

针对某石化公司催化裂化装置液化气量增加，脱硫不合格的问题，改造了液化气脱硫塔。调整了开孔直径和开孔率。改造后装置运行数据显示，液化气脱处理量增加，脱硫效果良好。

液化气；脱硫；筛板塔

某石化公司催化裂化装置采用MDEA法脱除液化气中的硫化氢。多年运行正常，脱硫后硫化氢能够达标。近期由于上游装置改造，液化气量增大，造成脱硫后液化气中硫化氢含量超标，且液化气带液现象较为严重，胺液损失大。为满足液化气处理量扩大的需要，保证液化气产品质量，减少胺液消耗，需要改造液化气脱硫塔。

1 设计基础

原有液化气脱硫塔为筛板塔，塔体直径φ2200 mm。筛孔为φ13 mm孔，升气孔总面积与塔截面积之比为0.35%，降液管总面积与塔截面积之比为4.53%。

原有液化气脱硫塔结构为液化气经筛孔上升，胺液通过降液管下降。液化气为分散相。胺液为连续相。

本次改造尽量利用原有塔体，改造塔内构件，在满足工艺要求的前提下，减少投资。连续相、分散相设置不做改变。

液化气及胺液性质见表1。

表1 液化气及胺液性质

2 塔的水力学计算

2.1 筛孔的选择

筛板塔的筛孔大小会直接影响连续相和分散相在两层塔板间的分布，改变两相的接触面积。选择较小的筛孔直径，减小了分散相的液滴直径，有助于提高两相接触面积，对传质过程是有利的。但筛孔直径过小，就要求有较大的塔径和较大的塔板间距，以满足两相分离的要求，加大了装置投资。

按近年萃取塔的使用经验，筛板孔径一般选择为3～8 mm。对于液化气-胺液这样界面张力较大的物系，宜取较小的孔径。原塔直径和板间距较大，能够满足小孔径对其的要求。但孔径过小可能被物料中的固体杂质堵塞。综合考虑，初步选择孔径为4 mm。

2.2 筛板开孔数及开孔区面积

液化气的过孔流速v0可按式(1)计算。

(1)

公式中d0为筛孔直径，cm；dp为当量直径，cm；σ为两相界面张力，dyne/cm；ρD为分散相密度，g/cm3。

其中dp/d0可由式(2)计算。

(2)

根据液化气的处理量、孔径及孔速，筛板所需开孔数可由式(3)计算。

(3)

公式中QD为分散相体积流率，cm3/s。

筛孔按正三角形排列，可按式(4)计算筛板开孔区面积F1。

F1=0.866nt2

(4)

公式中t为筛孔间距，取值2 cm。

2.3 降液区面积

降液管的面积由连续相在降液管中的流速所决定。连续相在降液管中的流速可以通过所容许带走的最大液滴直径而求得。通常，先假定连续相所带走的最大液滴直径为dpm(一般取dpm=0.08 cm)，直径为dpm的分散相液滴在连续相中的沉降速度，可用Stokes公式(式5)计算：

(5)

公式中μc为连续相黏度，g/cm·s。

为使大于dpm的液滴不被连续相带走，连续相在降液管中的流速vdc不得大于分散相液滴(直径dpm)在降液管中的沉降速度，取vdc≤v。则降液管的面积F2由式(6)计算：

(6)

2.4 塔内径

在接近降液管处，为使上升的分散相液滴不进入降液管，在开孔区与降液管之间应留有一定空隙La，一般可取3 cm。为了支撑和固定筛板，筛板周边要有一定的余度Ls，一般取3～5 cm。塔的内径可按式(7)计算初值。

(7)

2.5 计算结果

表2 水力学计算结果

根据以上公式，计算结果见表2。从表中数据可以看出，0.08cm液滴沉降速度为11.85 cm/s，连续相降液管流速为1.27 cm/s，满足塔板正常操作的要求。

2.6 塔板结构

根据以上计算结果可知，原塔径尚能满足要求。最终确定的塔结构参数为：塔直径为φ2200 mm，15层筛孔塔盘，塔板间距600 mm，降液管面积占空塔截面积的4.53%，塔盘开孔直径为φ4 mm，开孔率1.5%。

3 改造效果

脱硫塔改造完成后，装置运行平稳。液化气处理量由12000 kg/h，提高至18000 kg/h。脱后液化气中硫化氢含量低于5μg/g，低于设计指标10 μg/g。同时液化气带胺减少，脱硫塔下游液化气缓冲罐分液包排胺液量也大幅下降，改造前每班均需要排放胺液，到改造后基本不需要排放。

4 结论

针对液化气处理量增加的问题，对液化气脱硫塔进行改造。在满足工艺要求的前提下，尽量保持原有塔的结构，减少改造工程量。主要调整筛板开孔直径和开孔率。改造后装置运行平稳，液化气处理能力增加，液化气残余硫化氢含量低于设计控制指标。

[1] 刘思明.液态烃脱硫筛板抽提塔的工艺设计[J].化工设计，1990,10(3):59-64.

[2] 冯伯华,陈自新,李步年,等.化学工程手册[M].北京:化学工业出版社,1989:159-166.

(本文文献格式：陈国鹏，陈晓寒.液化气脱硫塔改造[J].山东化工,2017,46(13):103-104.)

Modification of LPG Desulfuration Tower

ChenGuopeng,ChenXiaohan

(Shandong Sunway Petrochemical Engineering Share Co., Ltd. ,Zibo 255434,China)

The yield of LPG increased from a FCC plan, thus the sulfur content in LPG after desulfuration is not stable. A modification project of desulfuration tower was carried out. The diameter of sieve hole and open area was adjusted. The operation data after modification showed that the throughput of LPG increased, and the quality of LPG was stable.

liquefied petroleum gas;desulfuration;sieve tray tower

2017-04-28

陈国鹏(1976—)，男，高工，长期从事石油化工装置设计工作。

TQ053.5

B

1008-021X(2017)13-0103-02