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(tuán)TDI公司 河北滄州061000)

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(tuán)TDI公司 河北滄州061000)

1 存在問題

滄州大化集團(tuán)TDI公司(以下簡(jiǎn)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(yán)格，有時(shí)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(yán)重，導(dǎo)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(lái)隱患。為此，對(duì)脫硫劑重新選型和流程進(jìn)行改造，對(duì)工藝操作條件進(jìn)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(yàn)，很多企業(yè)認(rèn)為脫硫催化劑的使用應(yīng)當(dāng)越簡(jiǎn)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(jiǎn)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(guó)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(jiǎn)單、使用方便、催化活性高等特點(diǎn)，因此，TDI公司決定試用PTS脫硫劑。根據(jù)PTS(酞菁鈷系)的強(qiáng)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(jiǎn)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(shí)，每天補(bǔ)加堿液，每天補(bǔ)加1 kg PTS脫硫劑，并控制其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(15～30)×10-6。如果入口氣中φ(H2S)≤2 g/m3(標(biāo)態(tài))，PTS脫硫劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在(15～20)×10-6；如果入口氣中φ(H2S)>2 g/m3(標(biāo)態(tài))，PTS脫硫劑質(zhì)量分?jǐn)?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H2S質(zhì)量濃度在1 000～1 500 mg/m3(標(biāo)態(tài))。

3 工藝操作條件的改進(jìn)

(1)嚴(yán)格控制脫硫液溫度及脫硫塔入口煤氣溫度。當(dāng)脫硫液溫度超過50 ℃時(shí)，系統(tǒng)副反應(yīng)會(huì)加??；同時(shí)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，影響脫硫系統(tǒng)的浮選，并且還會(huì)影響H2S和O2在溶液中的溶解度，不利于吸收和再生，脫硫效率會(huì)下降。因此，脫硫液溫度一般控制在(40±5) ℃。

進(jìn)入脫硫塔入口煤氣溫度低，對(duì)溶液組分影響小；脫硫塔入口煤氣溫度過高會(huì)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(jìn)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(jìn)入系統(tǒng)易導(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步降低。

(3)降低堿液配制溫度。改變?cè)葔A液配制要求用蒸汽加熱到70 ℃的工藝指標(biāo)，避免補(bǔ)充溶液組分配制的高溫堿液加入系統(tǒng)而提高溶液溫度?，F(xiàn)在改用脫鹽水直接配制，經(jīng)攪拌溶解2 h后再補(bǔ)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(huì)造成富液再生不完全，保證噴射壓力可以保證噴射速度達(dá)12 m/s，使再生反應(yīng)完全。

通過5只噴射器的截止閥來(lái)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(huì)影響溶液在反應(yīng)槽及再生槽內(nèi)的停留時(shí)間，不利于析硫和再生。因此，兩者必須兼顧。

(5)加強(qiáng)硫回收操作。熔硫釜返液溫度應(yīng)嚴(yán)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(yùn)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(fù)擔(dān)、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(hù)了入口管線長(zhǎng)周期運(yùn)行。

做好熔硫釜的酸洗工作，增強(qiáng)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(qiáng)了對(duì)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(bǔ)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(shí)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(yùn)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(diǎn)(0～2 kPa)；操作人員勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)，月可產(chǎn)生效益2.4萬(wàn)元，年可產(chǎn)生效益28.8萬(wàn)元左右。原月消耗栲膠脫硫劑0.3 t，按目前市場(chǎng)價(jià)14 000 元/t，每月成本4 200元；月消耗V2O50.1 t，按市場(chǎng)價(jià)13萬(wàn)元/t左右，每月成本13 000元，則該2項(xiàng)月共計(jì)成本17 200元；現(xiàn)每月使用PTS脫硫劑30 kg，PTS脫硫劑價(jià)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，由此全年可產(chǎn)生效益69 600元。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)粗脫硫的副反應(yīng)是不可避免的，副反應(yīng)增多會(huì)增加堿耗，從而使運(yùn)行成本提高；對(duì)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(qiáng)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(bǔ)堿。若大修后，可將栲膠分批次補(bǔ)入系統(tǒng)，不宜一次性補(bǔ)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(lái)，滯后期為3～5 d。

(4)對(duì)于熔硫釜的清理，釜內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)采用純機(jī)械形式的清理效果更佳，清理后也便于觀察。

2014- 02- 18)