一种异戊二烯精脱硫的装置及方法与流程

文档序号:17917754发布日期:2019-06-14 23:53
一种异戊二烯精脱硫的装置及方法与流程

本发明涉及异戊二烯精脱硫技术领域,具体来说,涉及一种异戊二烯精脱硫的装置及方法。



背景技术:

乙烯裂解装置副产碳五的组成复杂,不仅包含有烷烃、单烯烃、二烯烃、炔烃和环烃,异构体众多,还包含少量C4及C6组分及双环戊二烯,其中异戊二烯含量约占总量的60%。

目前国内裂解碳五主要作为生产加氢树脂、异戊橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、聚二环戊二烯(PDCPD)、环烯共聚物、不饱和聚酯树脂和石油树脂等精细化工产品的原料,但在产品的高端化和定制化方面还有很多研究工作急需完善,以进一步提高裂解碳五的附加值,以及提高国产精细化工产品在国际市场上的竞争力。

由于目前乙烯裂解装置对原料的硫含量控制不是很严格,导致副产裂解碳五硫含量波动较大,有的装置副产裂解碳五总硫含量在30μg/g左右,有的则高达200μg/g。异戊二烯如果用作高端的碳五石油树脂、异戊橡胶或SIS的原料,则要求异戊二烯总硫不超过5μg/g。

根据硫形态检测研究,裂解碳五精馏高纯度异戊二烯产品中的硫形态多以二硫化碳为主,而二硫化碳采用常规的胺液抽提、碱液抽提技术几乎没有脱除效果。目前比较成熟的技术包括加氢脱硫法和吸附剂脱硫法,但前者装置投资较大,脱硫成本较高,优点是硫形态适应性广、脱硫精度高;后者装置投资相对小一些,但吸附剂硫容较小,需要定期再生,吸附剂再生操作繁琐,增加了脱硫成本。



技术实现要素:

针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种异戊二烯精脱硫的装置及方法,能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种异戊二烯精脱硫的装置,包括脱硫分离灌,所述脱硫分离罐的顶部与除盐水管的出口端连接,所述脱硫分离灌的底部出口通过异戊二烯换热器与蒸馏塔的入口连接,所述蒸馏塔的顶部出口通过所述异戊二烯换热器与低硫异戊二烯冷却器的入口连接,所述低硫异戊二烯冷却器的出口与产品罐的入口连接,所述产品罐的顶部出口连接不凝气管,所述产品罐的底部出口通过产品泵连接产品管;所述蒸馏塔的底部出口通过循环液管分别连接再沸器的入口及含硫废液冷却器的入口,所述再沸器的出口与蒸馏塔的下侧口连接,所述含硫废液冷却器的出口连接含硫废液管;

所述脱硫分离灌两端分别设有脱硫反应器和隔板,所述脱硫反应器通过法兰与脱硫分离罐连接,所述隔板与所述脱硫分离罐的底部内壁固定连接,所述脱硫反应器内部设有专有填料,所述专有填料通过挂环悬挂在脱硫反应器内,所述脱硫反应器上部设有液体分布器,所述液体分布器的物料进口通过法兰与旋液混合器的混合料出口连接,所述旋液混合器的主物料进口连接含硫异戊二烯管,所述旋液混合器的副物料进口连接精脱硫剂管。

进一步的,所述隔板的高度为所述脱硫分离灌直径的60-80%,所述除盐水管的出口端与脱硫反应器分别位于隔板的两侧,所述脱硫分离灌的底部出口与所述除盐水管的出口端位于隔板的同一侧。

进一步的,所述蒸馏塔内设有塔盘,所述蒸馏塔内塔盘数为5-10块。

进一步的,所述液体分布器包括横向分布于脱硫反应器内的相互连通的列管,所述列管上设有小孔,所述小孔在所述列管上均匀分布。

进一步的,所述专有填料为不锈钢微丝束,所述不锈钢微丝束由直径为0.05-0.15mm的不锈钢微丝组成,所述不锈钢微丝呈连续的S形波纹状,所述不锈钢微丝束长度为3-6米。

根据本发明的另一方面,提供了一种异戊二烯精脱硫的方法,该方法包括以下步骤:

1)含硫异戊二烯和精脱硫剂分别经过含硫异戊二烯管、精脱硫剂管进入旋液混合器,形成混合料,所述混合料经过液体分布器均匀分布于脱硫反应器内专有填料横截面上进行脱硫,通过除盐水管在脱硫分离罐中注入微量除盐水,溶解脱硫产物,得到脱硫后的混合料。

2)脱硫后的混合料由脱硫分离罐的底部出口输出并经过换热器换热后进入蒸馏塔,控制蒸馏塔的操作压力和塔底、塔顶温度,使脱硫后的混合料中低硫异戊二烯从蒸馏塔顶部出口蒸出并经过换热器换热后进入低硫异戊二烯冷却器冷却,即可得到异戊二烯产品;脱硫后的混合料中其它组份形成高硫废液,经过含硫废液冷却器冷却后排出。

进一步的:在所述脱硫分离罐内,步骤1)所述的混合料在隔板设有脱硫反应器的一侧停留时间为0.5-2小时,步骤1)所述的混合料在隔板设有除盐水管的一侧停留时间为5-15分钟。

进一步的,步骤1)所述的精脱硫剂由40-70wt%伯胺、20-50wt%仲胺、3-7wt%非离子型表面活性剂、2-5wt%两性表面活性剂、1-3wt%防焦剂制成,所述伯胺为一乙醇胺、二甘醇胺、乙二胺中的一种或几种,所述仲胺为二乙醇胺、二异乙醇胺、N-单甲基乙醇胺中的一种或几种,所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺中的一种或几种,所述两性表面活性剂由十四烷基甜菜碱和氧化叔铵OB-2按质量比为1:1~2:1的比例混合得到,所述防焦剂为N-亚硝基二苯胺、N-环己基硫代邻苯二甲酰胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚异丁烯多胺中的一种或多种。

进一步的,所述精脱硫剂的制备方法为,将十四烷基甜菜碱和氧化叔铵OB-2按比例在常温条件下搅拌均匀得到两性表面活性剂,再将伯胺、仲胺、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、防焦剂按比例混合并在40-50℃温度条件下搅拌,正向搅拌0.5小时再反向搅拌0.5小时,并交替多次,搅拌总时间≥2小时,搅拌后静置0.5-1小时,即得到所述精脱硫剂。

进一步的,步骤1)所述的精脱硫剂添加量为异戊二烯质量的0.02-0.1%,反应温度为20-50℃,操作压力为保证异戊二烯为液相及能压送至蒸馏塔的压力,注入除盐水的质量为异戊二烯物料的0.05-0.2%,所述除盐水为软化水、去离子水和蒸汽凝结水中的一种或几种;步骤2)中,蒸馏塔顶操作压力为0.1-0.2MPa,蒸馏塔底温度为60-80℃,蒸馏塔顶温度为50-70℃。

本发明的有益效果:

采用本发明的异戊二烯精脱硫的装置及方法得到的异戊二烯为总硫含量不超过5μg/g、总氮含量不超过2μg/g及总水含量低于200μg/g的高品质异戊二烯产品;

精脱硫剂中的有机胺为脱除异戊二烯中二硫化碳的直接反应物,非离子表面活性剂和两性表面活性剂能有效提高有机胺与异戊二烯的溶解性及加快反应速度,两性表面活性剂能显著提高脱硫产物与水的互溶性,防焦剂能有效减少脱硫产物及异戊二烯自聚物在再沸器内及蒸馏塔底结焦;

工艺简短,装置投资省,脱硫成本较低,脱硫产物与未反应脱硫剂及原料中少量重组份形成含硫废液,可送至焚烧炉或锅炉焚烧处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的异戊二烯精脱硫的装置的结构示意图;

图2是旋液混合器的结构示意图;

图3是液体分布器的结构示意图;

图4是专有填料的结构示意图;

图中:1、脱硫反应器,2、旋液混合器,3、液体分布器,4、专有填料,5、脱硫分离罐,6、隔板,7、异戊二烯换热器,8、蒸馏塔,9、塔盘,10、低硫异戊二烯冷却器,11、产品罐,12、产品泵,13、再沸器,14、含硫废液冷却器,21、含硫异戊二烯管,22、精脱硫剂管,23、除盐水管,24、混合料管,25、低硫异戊二烯管,26、不凝气管,27、产品管,28、循环液管,29、不锈钢微丝,30、主物料进口,31、副物料进口,32、旋流槽,33、混合料出口,34、物料进口,35、主管,36、列管,37、小孔,38、堵头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示,根据本发明实施例所述的异戊二烯精脱硫的装置,包括脱硫分离灌5,所述脱硫分离罐5的顶部与除盐水管23的出口端连接,所述脱硫分离灌5的底部出口通过异戊二烯换热器7与蒸馏塔8的入口连接,所述蒸馏塔8的顶部出口通过所述异戊二烯换热器7与低硫异戊二烯冷却器10的入口连接,所述低硫异戊二烯冷却器10的出口与产品罐11的入口连接,所述产品罐11的顶部出口连接不凝气管26,所述产品罐11的底部出口通过产品泵12连接产品管27;所述蒸馏塔8的底部出口通过循环液管28分别连接再沸器13的入口及含硫废液冷却器14的入口,所述再沸器13的出口与蒸馏塔8的下侧口连接,所述含硫废液冷却器14的出口连接含硫废液管29;

所述脱硫分离灌5两端分别设有脱硫反应器1和隔板6,所述脱硫反应器1通过法兰与脱硫分离罐5连接,所述隔板6与所述脱硫分离罐5的底部内壁固定连接,所述脱硫反应器1包括旋液混合器2、液体分布器3和装有专有填料4的反应器壳体,所述专有填料4通过挂环悬挂在脱硫反应器1内,所述脱硫反应器1上部设有液体分布器3,所述液体分布器3的物料进口34通过法兰与旋液混合器2的混合料出口33连接,所述旋液混合器2的主物料进口30连接含硫异戊二烯管21,所述旋液混合器2的副物料进口31连接精脱硫剂管22,所述旋液混合器2内设置的螺旋形旋流槽32能使物料在流动过程中产生旋转和剪切从而提高精脱硫剂与异戊二烯的溶解速度。

所述隔板6的高度为所述脱硫分离灌5直径的60%,所述除盐水管23的出口端与脱硫反应器1分别位于隔板6的两侧,所述脱硫分离灌5的底部出口与所述除盐水管23的出口端位于隔板6的同一侧。所述蒸馏塔8内设有塔盘9,所述蒸馏塔5内塔盘数为5块。所述液体分布器3包括横向分布于脱硫反应器1内的通过主管35相互连通的列管36,所述列管36上设有均匀分布的直径在0.2-0.5mm的小孔37,所述小孔37在脱硫反应器1横截面上均匀分布,所述主管35的底部及侧面也设有均匀分布的小孔,所述主管的一端及所述列管的两端均设有堵头38。所述专有填料为(304及以上材质的)不锈钢微丝束,所述不锈钢微丝束由直径为0.05-0.15mm的不锈钢微丝29组成,所述不锈钢微丝29呈连续的S形波纹状,所述不锈钢微丝束长度为3-6米。

所述精脱硫剂由40wt%伯胺、50wt%仲胺、3wt%非离子型表面活性剂、5wt%两性表面活性剂、2wt%防焦剂制成,所述伯胺为一乙醇胺,所述仲胺为N-单甲基乙醇胺,所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚,所述两性表面活性剂由十四烷基甜菜碱和氧化叔铵OB-2按质量比为1:1的比例混合得到,所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰胺,所述精脱硫剂的制备方法为,将十四烷基甜菜碱和氧化叔铵OB-2按比例在常温条件下搅拌均匀得到两性表面活性剂,再将伯胺、仲胺、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、防焦剂按比例混合并在45℃温度条件下搅拌,搅拌速度以不出现大量泡沫为宜,正向搅拌0.5小时再反向搅拌0.5小时,并交替多次,搅拌总时间为2小时,搅拌后静置1小时,即得到所述精脱硫剂,精脱硫剂保存时应隔离空气且避免阳光直晒。

采用上述装置进行异戊二烯精脱硫的方法包括以下步骤:

1)含硫异戊二烯和精脱硫剂分别经过含硫异戊二烯管23、精脱硫剂管22进入旋液混合器2,形成旋转流动的混合料并被多次剪切,所述混合料经过液体分布器3均匀分布于脱硫反应器1内专有填料横截面上进行脱硫,异戊二烯和精脱硫剂经过专有填料的分散、无数次剪切,精脱硫剂中的非离子表面活性剂和两性表面活性剂可有效促进有机胺与异戊二烯的溶解,从而使得异戊二烯中的二硫化碳与精脱硫剂中的有机胺充分接触并反应,未反应的精脱硫剂和脱硫产物与异戊二烯在所述脱硫分离罐5内形成悬浊液,通过除盐水管23在脱硫分离罐5中注入微量除盐水,溶解粘附性较强的脱硫产物,得到脱硫后的混合料,两性表面活性剂能显著提高脱硫产物与水的互溶性,以免脱硫产物粘附在脱硫后混合料管道及下游设备内壁引起堵塞;所述的精脱硫剂添加量为异戊二烯质量的0.02-0.1%,反应温度为20-50℃,操作压力为保证异戊二烯为液相及能压送至蒸馏塔的压力,含硫异戊二烯在20-50℃的温度及异戊二烯可液化的压力条件下,与精脱硫剂在脱硫反应器内充分接触并反应,注入除盐水的质量为异戊二烯物料的0.05-0.2%,所述除盐水为去离子水;混合料在所述脱硫分离罐5内的隔板6设有脱硫反应器1的一侧停留时间为0.5-2小时,混合料在隔板6设有除盐水管23的一侧停留时间为5-15分钟;

2)脱硫后的混合料由脱硫分离罐5的底部出口输出并经过换热器7换热后进入蒸馏塔8,由于异戊二烯沸点不超过40℃,而水的沸点为100℃,所选用有机胺沸点大于110℃,其它助剂沸点大于150℃,脱硫产物沸点高于200℃,控制蒸馏塔顶操作压力为0.1-0.2MPa(G),蒸馏塔底温度为60-80℃,蒸馏塔顶温度为50-70℃,使脱硫后的混合料中低沸点的低硫异戊二烯从蒸馏塔8顶部出口蒸出并经过换热器7换热后进入低硫异戊二烯冷却器10冷却,即可得到异戊二烯产品;脱硫后的混合料中其它高沸点组份形成高硫废液,经过含硫废液冷却器14冷却后排出。

实验例1:

某化工厂脱轻脱重塔后生产异戊二烯,纯度98.5-99.8%,水含量小于200μg/g,总硫含量25-40μg/g,采用本发明的异戊二烯精脱硫的装置及方法进行脱硫处理,处理规模为5t/h,精脱硫剂添加量400μg/g,除盐水添加量800μg/g,蒸馏塔顶操作压力0.1-0.12MPa,蒸馏塔底温度为60-63℃,蒸馏塔顶温度为50-52℃。得到的产品异戊二烯总硫含量<2μg/g、总氮含量<2μg/g、总水含量120-165μg/g。

实验例2:

某公司水洗脱溶剂塔产出异戊二烯,纯度80-85%,水含量400-600μg/g,总硫含量30-60μg/g,采用本发明的异戊二烯精脱硫的装置及方法进行脱硫处理,处理规模为8t/h,精脱硫剂添加量700μg/g,除盐水添加量500μg/g,蒸馏塔顶操作压力0.09-0.11MPa,蒸馏塔底温度为60-62℃,蒸馏塔顶温度为50-52℃。得到的产品异戊二烯总硫含量<2μg/g、总氮含量<2μg/g、总水含量小于200μg/g。

综上所述,借助于本发明的上述技术方案,对含硫异戊二烯脱硫得到的异戊二烯产品为总硫含量不超过5μg/g、总氮含量不超过2μg/g及总水含量低于200μg/g的高品质异戊二烯产品,且工艺简短,装置投资省,脱硫成本较低,脱硫产物与未反应脱硫剂及原料中少量重组份形成含硫废液,可送至焚烧炉或锅炉焚烧处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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