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淺析造氣粗脫硫系統(tǒng)的改造

文檔作者：孟志成沈麗高志勇文檔來源：滄州大化集團ＴＤＩ公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月14日
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小氮肥 第 ４２ 卷 第 ７ 期 ２０１４ 年 ７ 月淺析造氣粗脫硫系統(tǒng)的改造孟志成 沈 麗 高志勇（滄州大化集團 ＴＤＩ 公司 河北滄州 ０６１０００）１ 存在問題滄州大化集團 ＴＤＩ 公司（以下簡稱 ＴＤＩ 公司）造氣車間粗脫硫系統(tǒng)自原始開車至今一直采用栲膠法脫硫工藝。 因栲膠脫硫液自身特性及配制要求嚴格，有時造成脫硫效果不佳；脫硫液中膠體成分不易控制，脫硫液易起泡，懸浮硫含量高，硫沉積嚴重，導致再生噴管堵塞；尤其是硫膏在脫硫塔內(nèi)沉積致使脫硫塔壓差升高，給連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)帶來隱患。 為此，對脫硫劑重新選型和流程進行改造，對工藝操作條件進行綜合性改造。２ 脫硫劑的選用根據(jù)脫硫催化劑的使用經(jīng)驗，很多企業(yè)認為脫硫催化劑的使用應(yīng)當越簡單越好，最好不要多種催化劑混用；脫硫催化劑的選擇應(yīng)以活化使用簡單、攜氧及催化活性高等為原則。 目前，酞箐鈷系列脫硫催化劑已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的濕法脫硫催化劑之一，其具有配制溶液清亮、黏度低、懸浮硫含量低、活化簡單、使用方便、催化活性高等特點，因此，ＴＤＩ 公司決定試用 ＰＴＳ 脫硫劑。 根據(jù)ＰＴＳ（酞菁鈷系）的強氧化能力，可將系統(tǒng)中的 Ｓ２ －氧化成硫單質(zhì)或多硫化物。 由于 ＰＴＳ 脫硫劑使用簡單、泡沫穩(wěn)定、硫顆粒大、易于浮選，現(xiàn)改用ＰＴＳ 為主的脫硫液，停用了栲膠。ＰＴＳ 脫硫劑的配制：在保證脫硫液堿度在３ ～５ ｇ／Ｌ 時，每天補加堿液，每天補加 １ ｋｇ ＰＴＳ脫硫劑，并控制其質(zhì)量分數(shù)在（１５ ～３０） ×１０ －６。如果入口氣中 φ（Ｈ２ Ｓ）≤２ ｇ／ｍ３（標態(tài)），ＰＴＳ 脫硫劑質(zhì)量分數(shù)一般控制在（１５ ～２０） ×１０ －６；如果入口氣中 φ（Ｈ２ Ｓ） ＞２ ｇ／ｍ３（標態(tài)），ＰＴＳ 脫硫劑質(zhì)量分數(shù)一般控制在（２０ ～３０） ×１０ －６。 ＴＤＩ 公司粗脫硫系統(tǒng)的溶液流量為 ２００ ｍ３／ｈ，入口氣中 Ｈ２ Ｓ 質(zhì)量濃度在 １ ０００ ～１ ５００ ｍｇ／ｍ３（標態(tài)）。３ 工藝操作條件的改進（１）嚴格控制脫硫液溫度及脫硫塔入口煤氣溫度。 當脫硫液溫度超過 ５０ ℃時，系統(tǒng)副反應(yīng)會加劇；同時由于溫度高，溶液表面張力和黏度下降，硫顆粒增大，形成的泡沫易破碎，影響脫硫系圖 １ 笛管改造前圖 ２ 笛管改造后５ 效益分析每年少更換 １ 套笛管，可節(jié)省 ２２ 萬元；破碎的笛膜掉入充氣錐，會造成其損壞，每個充氣錐按８３ ６００ 元計，每年少更換 ３ 只充氣錐可節(jié)約費用２５ 萬元；笛管改造后，至少可以避免 １ 次系統(tǒng)停車檢修，即增加系統(tǒng) ３ ｄ 連續(xù)生產(chǎn)時間，可增加甲醇產(chǎn)量 ２ ０００ ｔ，按照甲醇市場均價 ２ ８００ 元／ｔ 計，僅此可創(chuàng)造 ５６０ 萬的經(jīng)濟效益。 合計年創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益約 ６１０ 萬元。 另外，笛管改造后，可避免開、停車費用的產(chǎn)生，大幅改善人員操作環(huán)境和勞動強度，此類間接效益不可估量。（收到修改稿日期 ２０１４-０４-０２）１３小氮肥 第 ４２ 卷 第 ７ 期 ２０１４ 年 ７ 月統(tǒng)的浮選，并且還會影響 Ｈ２ Ｓ 和 Ｏ２ 在溶液中的溶解度，不利于吸收和再生，脫硫效率會下降。 因此，脫硫液溫度一般控制在（４０ ±５） ℃。進入脫硫塔入口煤氣溫度低，對溶液組分影響小；脫硫塔入口煤氣溫度過高會使溶液溫度升高，夾帶的水分混入溶液，溶液有效組分含量降低，易產(chǎn)生溶液夾帶。 因此，脫硫塔入口煤氣溫度應(yīng)控制在 ３０ ～３５ ℃。（２）提高熔硫釜返液溫度，降低進入貧液槽的溶液溫度。 熔硫釜返液溫度控制在 ７０ ～８０ ℃，可有效提高熔硫釜的熔硫效果，但高溫溶液進入系統(tǒng)易導致脫硫液溫度高，造成副反應(yīng)增加，為此，增設(shè)了溶液沉降槽和內(nèi)置折流板，增加了溶液流程線路，使溶液進行自然降溫，溶液沉降槽出口溶液溫度基本控制在５０ ℃，溶液沉降槽的設(shè)置還使返液進一步沉降分離，降低了系統(tǒng)的懸浮硫含量和減少了系統(tǒng)副反應(yīng)的發(fā)生，并使返液中的副鹽含量進一步降低。（３）降低堿液配制溫度。 改變原先堿液配制要求用蒸汽加熱到７０ ℃的工藝指標，避免補充溶液組分配制的高溫堿液加入系統(tǒng)而提高溶液溫度。 現(xiàn)在改用脫鹽水直接配制，經(jīng)攪拌溶解 ２ ｈ后再補入系統(tǒng)，有效降低了溶液溫度。（４）調(diào)整噴頭壓力及溶液循環(huán)量。 再生槽噴射壓力必須保證在 ０．４５ ～０．５０ ＭＰａ，若壓力不夠，則吸入空氣量少，會造成富液再生不完全，保證噴射壓力可以保證噴射速度達 １２ ｍ／ｓ，使再生反應(yīng)完全。通過 ５ 只噴射器的截止閥來控制溶液循環(huán)量，保證氣液比和溶液在脫硫塔中的噴淋密度。溶液循環(huán)量過低，產(chǎn)生的硫顆粒易沉淀在填料環(huán)表面及管道和設(shè)備中，使系統(tǒng)阻力增大；但溶液循環(huán)量過高，會影響溶液在反應(yīng)槽及再生槽內(nèi)的停留時間，不利于析硫和再生。 因此，兩者必須兼顧。（５）加強硫回收操作。 熔硫釜返液溫度應(yīng)嚴格控制在 ６５ ～８０ ℃，并控制好返液量，保證返液清亮。 每班確保放硫徹底，避免熔融的硫在釜內(nèi)存積，使熔硫釜運行工況惡化。 另外，在保證溶液懸浮硫及副鹽穩(wěn)定的前提下，盡可能降低再生槽泡沫的溢流量，可降低熔硫釜的負擔、減少蒸汽消耗，還可以減少系統(tǒng)副鹽的生成量。 但返液量低，熔硫釜入口管線易積硫，為此，在熔硫釜入口增加了返液管線至泡沫槽，既保證了脫硫液的穩(wěn)定，又維護了入口管線長周期運行。做好熔硫釜的酸洗工作，增強熔硫釜的傳熱效果，提高了熔硫釜的返液溫度，降低了蒸汽用量，提高了硫磺的采出率。４ 流程和設(shè)備的改造（１）脫硫塔塔頂分布器由噴頭改為降液管式分布器，再改為目前使用的槽盤式分布器。 改造后，提高了噴淋密度和氣體凈化度，增強了對填料表面和填料空隙中硫的沖刷。 中間分布器上升氣管在原有基礎(chǔ)上升高 ８０ ｍｍ，在部分降液管堵塞的情況下，提高了液位高度，降低了分布器降液管堵塞的概率。（２）熔硫釜出口加裝沉降槽，內(nèi)設(shè)折流板，有效降低熔硫釜返液補入系統(tǒng)的溫度，使硫和副鹽在沉降槽中沉積，降低了溶液系統(tǒng)中的懸浮硫含量及減少了副反應(yīng)的發(fā)生，降低了原料的消耗。（３）增設(shè)熔硫釜入口至泡沫槽的回流管線，有效避免熔硫釜入口因流速過低而使硫堵塞熔硫釜入口。（４）泡沫槽加裝攪拌器，每小時攪拌 １ 次，有效避免泡沫槽硫沉積和堵塞泡沫泵入口，防止熔硫釜泛釜和裝置運行工況惡化。５ 改造效果粗脫硫系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)整改造后，系統(tǒng)懸浮硫質(zhì)量濃度得到有效控制（由原 ４．０ ～１０．０ ｇ／Ｌ 降至０．５ ～４．０ ｇ／Ｌ），系統(tǒng)副反應(yīng)減少，溶液清亮；脫硫塔壓差降至歷史最低點（０ ～２ ｋＰａ）；操作人員勞動強度明顯減輕，不必再大量配制栲膠液、釩液。每天放硫約 ４００ ｋｇ，按硫磺 ２ ０００ 元／ｔ 計，月可產(chǎn)生效益 ２．４ 萬元，年可產(chǎn)生效益 ２８．８ 萬元左右。 原月消耗栲膠脫硫劑 ０．３ ｔ，按目前市場價１４ ０００ 元／ｔ，每月成本 ４ ２００ 元；月消耗 Ｖ２Ｏ５ ０．１ ｔ，按市場價 １３ 萬元／ｔ 左右，每月成本 １３ ０００ 元，則該 ２ 項月共計成本 １７ ２００ 元；現(xiàn)每月使用 ＰＴＳ 脫硫劑 ３０ ｋｇ，ＰＴＳ 脫硫劑價格 ３８０ 元／ｋｇ，每月成本１１ ４００ 元左右；則每月可節(jié)約成本 ５ ８００ 元，由于純堿前后用量沒有變化，故其成本可前后抵消，由１４小氮肥 第 ４２ 卷 第 ７ 期 ２０１４ 年 ７ 月旋流板除沫器的應(yīng)用景永峰（山西晉豐煤化工有限責任公司 山西高平 ０４８４００）山西晉豐煤化工有限責任公司有 ２ 套“１８·３０”裝置，第 ２ 套裝置半水煤氣脫硫系統(tǒng)處理氣量為 １０５ ０００ ｍ３／ｈ（標態(tài)）。 由于半脫循環(huán)水為閉路循環(huán)且水質(zhì)較差，成為制約生產(chǎn)的瓶頸問題。１ 運行中存在的問題半水煤氣脫硫系統(tǒng)部分工藝流程見圖 １。 從造氣系統(tǒng)來的半水煤氣經(jīng)濕式電除塵器后進入羅茨鼓風機加壓，再進入冷卻清洗塔降溫然后依次進入脫硫塔 Ａ 和脫硫塔 Ｂ，半水煤氣除去 Ｈ２ Ｓ后，經(jīng)冷卻清洗塔、靜電除焦器，最后去氮氫壓縮機一段入口。 冷卻清洗塔規(guī)格為 Φ５ ２００ ｍｍ ×圖 １ 半水煤氣脫硫系統(tǒng)部分工藝流程３０ ０００ ｍｍ，上段清洗塔內(nèi)裝 Φ５０ ｍｍ 聚丙烯海爾環(huán) ５ ｍ，下段冷卻塔內(nèi)裝 Φ５０ ｍｍ 聚丙烯海爾環(huán) ４ ｍ。運行中發(fā)現(xiàn)脫硫溶液系統(tǒng)液位上漲較快，而循環(huán)水液位下降較快，判斷為冷卻塔存在帶液現(xiàn)象。 分析原因如下：①因半水煤氣脫碳系統(tǒng)循環(huán)水基本上是閉路循環(huán)，靜電除塵器、除焦器的沖洗水及導淋排污均進入半水煤氣脫碳系統(tǒng)循環(huán)水，隨著時間的推延，半水煤氣脫碳系統(tǒng)循環(huán)水中的焦油、泡沫等物質(zhì)富集；加之冷卻塔空塔氣速偏高造成半水煤氣霧沫夾帶嚴重。 根據(jù)冷卻塔直徑Φ５ ２００ ｍｍ、半水煤氣氣量 １０５ ０００ ｍ３／ｈ（標態(tài)）、冷卻塔進口壓力 ３６ ｋＰａ、半水煤氣溫度 ６５ ℃，通過計算得出冷卻塔空塔氣速為 １．０８２ ｍ／ｓ。 ②因冷卻塔上方無除沫裝置，造成半水煤氣霧沫夾帶嚴重。 ③脫硫溶液系統(tǒng)制液采用脫鹽水，經(jīng)分析，脫硫溶液的總硬度在 ２ ０００ ｍｇ／Ｌ 以上，進一步驗證了冷卻塔帶液現(xiàn)象。 為了維持正常生產(chǎn)，只能通過減少進冷卻塔的水量來控制冷卻塔帶液現(xiàn)象，同時置換一部分造氣循環(huán)水，導致進脫硫塔半水煤氣溫度偏高，進而造成溶液溫度偏高、副鹽生成量增大、噴射器喉管堵塞嚴重等一系列問題，為此，在大修時對冷卻清洗塔進行了改造。此全年可產(chǎn)生效益 ６９ ６００ 元。６ 結(jié)語（１）粗脫硫的副反應(yīng)是不可避免的，副反應(yīng)增多會增加堿耗，從而使運行成本提高；對于副反應(yīng)的控制，應(yīng)破壞其發(fā)生的條件，如將反應(yīng)槽液位保持在 ８０％以上、減少噴射泵吸入空氣量、降低系統(tǒng)溶液溫度等。（２）按純堿 ∶栲膠 ∶ＰＴＳ 脫硫劑 ＝１２０．０ ∶２．５ ∶１．０ 的質(zhì)量比配液，效果良好，不僅增強了硫泡沫的浮選效果，而且降低了堿耗，碳酸鈉和總堿的含量都有所上升。 從數(shù)據(jù)上看，系統(tǒng)內(nèi)自身碳酸鈉再生的比例增加，只需少量補堿。 若大修后，可將栲膠分批次補入系統(tǒng)，不宜一次性補入過多。（３）粗脫硫系統(tǒng)相關(guān)工藝條件的調(diào)整效果滯后，即調(diào)整效果不能馬上顯現(xiàn)出來，滯后期為 ３ ～５ ｄ。（４）對于熔硫釜的清理，釜內(nèi)機械雜質(zhì)采用純機械形式的清理效果更佳，清理后也便于觀察。（收稿日期 ２０１４-０２-１８）１５

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