陶富勝(江蘇省化工設(shè)計院有限公司 江蘇南京210024)

淺談脫硫系統(tǒng)熔硫工藝方法的比較

陶富勝
(江蘇省化工設(shè)計院有限公司 江蘇南京210024)

1 工藝流程比較

1.1 連續(xù)熔硫法

2003年，江蘇華昌化工股份有限公司合成氨裝置脫硫系統(tǒng)熔硫設(shè)計采用了連續(xù)熔硫法(圖1)。其主要流程為：再生槽溢流出來的硫泡沫流至硫泡沫過濾槽進行過濾，下層清液流至地槽并由泵送入貧液槽后循環(huán)使用，上層富含硫顆粒的硫泡沫經(jīng)過硫泡沫泵送入熔硫釜；熔硫釜通過0.4 MPa 的夾套蒸汽加熱，溫度控制在80～120 ℃、壓力控制在0.3～0.4 MPa，上層清液自流至地槽后循環(huán)使用，下層析出熔融狀單質(zhì)硫，每隔3～4 h放料1次。以上工藝過程為連續(xù)進行。

圖1 連續(xù)熔硫法工藝流程

1.2 板框式壓濾機法

2007年，江蘇華昌化工股份公司合成氨裝置節(jié)能改造項目的脫硫系統(tǒng)熔硫設(shè)計采用了板框式壓濾機法(圖2)。其主要流程為：硫泡沫從再生槽溢流至硫泡沫槽中，經(jīng)硫泡沫泵送至板框式壓濾機壓濾，通過壓濾機濾布把硫泡沫中的固體顆粒截留下來達到固液分離；清液通過濾布后經(jīng)管道送至脫硫系統(tǒng)循環(huán)，壓濾后的濾餅通過溜槽進入熔硫釜；熔硫釜通過0.4 MPa的夾套蒸汽加熱，溫度控制在80～120 ℃、壓力控制在0.3～0.4 MPa，濾餅含有水分基本以氣態(tài)的形式排出(為防止可能存在清液溢出，管道仍需接至硫泡沫槽或地槽中)，釜中的硫膏3～4 h后以熔融狀液體放出。

圖2 板框式壓濾機法工藝流程

1.3 真空轉(zhuǎn)鼓過濾法

目前，真空轉(zhuǎn)鼓過濾法(圖3)采用的企業(yè)較多。其主要流程為：硫泡沫從再生槽溢流至硫泡沫槽中，經(jīng)硫泡沫泵送至真空轉(zhuǎn)鼓過濾機，在再生槽噴射器(或真空泵)的抽負(fù)壓作用下，浸沒在硫泡沫中的過濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)被側(cè)面的刮刀刮落(有的工藝中硫膏還需空氣鼓泡鼓起后再被刮刀刮落)，收集后通過溜槽進入熔硫釜中；真空轉(zhuǎn)鼓過濾后的清液先進入濾液槽，再經(jīng)管道送脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用。過濾所得濾餅的熔硫方法與板框式壓濾機法相同。

2 3種脫硫系統(tǒng)熔硫工藝的比較

2.1 工藝過程差異

(1)連續(xù)熔硫法屬于傳統(tǒng)的熔硫工藝，從再生槽溢流來的硫泡沫首先要經(jīng)過硫泡沫過濾槽簡單過濾，濃縮后的硫泡沫液送至熔硫釜進行連續(xù)蒸汽加熱，上部清液回流，下部熔融狀的硫膏達到一定量才開啟螺旋放料閥放出，全過程為連續(xù)進行。

圖3 真空轉(zhuǎn)鼓過濾法工藝流程

(2)板框式壓濾機法及真空轉(zhuǎn)鼓過濾法是在將再生槽溢流出的硫泡沫由泵送至板框式壓濾機或真空轉(zhuǎn)鼓過濾機，經(jīng)過濾機的機械作用，基本脫除清液后的濾餅送至熔硫釜中進行加熱熔硫，濾餅中所含的水分基本以氣態(tài)的形式排出。在蒸汽加熱至熔融狀的硫膏時，打開螺旋放料閥放出，逐釜進行熔硫。此2種工藝屬于間歇熔硫。

(3)板框式壓濾機法是通過硫泡沫泵把硫泡沫送入板框式壓濾機進行壓濾，當(dāng)濾餅達到一定量時需停泵、停機，把濾餅從板框式壓濾機濾布間清理出來以供熔硫，如此循環(huán)進行壓濾。真空轉(zhuǎn)鼓過濾法是硫泡沫通過硫泡沫泵連續(xù)送至真空轉(zhuǎn)鼓過濾機中，在負(fù)壓作用下，浸沒在硫泡沫中的過濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)被側(cè)面的刮刀刮落下來，并送熔硫釜熔硫中，整個過濾過程除定期維護、清洗外，可連續(xù)進行。

2.2 設(shè)備差異

3種脫硫熔硫方法中都同樣離不開硫泡沫泵及熔硫釜，但又有區(qū)別。連續(xù)熔硫法需設(shè)有硫泡沫過濾槽，簡單地過濾掉部分清液。板框式壓濾機法及真空轉(zhuǎn)鼓過濾法都設(shè)有收集硫泡沫的硫泡沫槽，板框式壓濾機法的核心設(shè)備為板框式壓濾機。真空轉(zhuǎn)鼓過濾法的核心設(shè)備為真空轉(zhuǎn)鼓過濾機以及起抽負(fù)功能的濾液槽(如不采用再生槽噴射器進行抽負(fù)，需另設(shè)真空泵)。

3 3種脫硫熔硫優(yōu)缺點

3.1 連續(xù)熔硫法

優(yōu)點：設(shè)備投資相對較低。

缺點：①只經(jīng)簡單過濾，大量硫泡沫液被帶去熔硫，需消耗大量蒸汽，每生產(chǎn)1 t硫磺需15～20 t 蒸汽，運行成本較高；②連續(xù)熔硫法在熔硫釜進行熔硫中，大量硫顆粒隨硫泡沫清液返回脫硫系統(tǒng)循環(huán)，降低了效率，硫磺回收率較低；③由于在較高溫度下硫與堿等介質(zhì)反應(yīng)生成較多副鹽，造成脫硫液質(zhì)量較差、脫硫效率降低及填料塔堵塞等問題；④硫泡沫過濾槽通常是在格柵板上覆蓋麻袋等進行簡單過濾，需人工多次進行處理，以免堵塞麻袋等濾布而影響過濾效果；⑤硫泡沫液流程較長，在生產(chǎn)過程中存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。

3.2 板框式壓濾機法

優(yōu)點：①由于壓濾掉的大量硫泡沫清液不參與熔硫過程，減少了蒸汽消耗量，每生產(chǎn)1 t硫磺只需6～8 t蒸汽。按江蘇華昌公司一期150 kt/a合成氨裝置半水煤氣中H2S質(zhì)量濃度在2.5～3.0 g/m3，日產(chǎn)硫磺3 t左右，日節(jié)約蒸汽27～36 t，則年節(jié)約蒸汽8 000～10 000 t。②采用板框式壓濾機后，硫泡沫液中的硫顆?；具^濾出來，壓濾后的硫膏經(jīng)熔硫后形成單質(zhì)硫，大大提高了硫磺回收率。③由于硫泡沫清液未受過高溫加熱，形成的副鹽較少，脫硫系統(tǒng)運行工況好，脫硫效率較高。

缺點：①設(shè)備投資相對連續(xù)熔硫法多增加1臺板框式壓濾機(熔硫釜的數(shù)量可適當(dāng)減少)，熔硫釜廠房需增加1層，一次性投資增加20萬元左右，且板框式壓濾機功率約為4 kW，運行成本略有增加。②經(jīng)壓濾后，濾餅從板框式壓濾機濾布間清理出來，需停泵、停機，并將板框式壓濾機打開才能把濾餅清理下來，并需經(jīng)常對濾布進行清洗，勞動強度稍大。

3.3 真空轉(zhuǎn)鼓過濾法

優(yōu)點：除了具備板框式壓濾機法的優(yōu)點外，真空轉(zhuǎn)鼓過濾法的勞動強度在3種熔硫方法中最輕。真空轉(zhuǎn)鼓過濾法基本可以連續(xù)自動進行，減輕了勞動強度。

缺點：真空轉(zhuǎn)鼓過濾法需增加1臺真空轉(zhuǎn)鼓過濾機，如不采用再生槽噴射器進行抽負(fù)還需另外增加真空泵(熔硫釜的數(shù)量也同樣可減少)，熔硫釜廠房需增加1層，一次性投資增加30萬元左右。真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(及真空泵)耗電量會增加，增加了運行成本。

4 結(jié)語

經(jīng)過對3種脫硫熔硫方法的比較，真空轉(zhuǎn)鼓過濾法及板框式壓濾機法具有蒸汽消耗量明顯降低、運行成本低、硫泡沫中的硫顆?；厥招Ч眉傲蚧腔厥章矢叩葍?yōu)點；同時，脫硫液未受高溫加熱，產(chǎn)生的副鹽較少，脫硫系統(tǒng)脫硫效率高，還能延長脫硫液的使用壽命；由于脫硫液流程短，減少了環(huán)境污染，有利于改善操作環(huán)境。在今后的設(shè)計及生產(chǎn)使用中，無論從提高企業(yè)的經(jīng)濟效益方面，還是從節(jié)能降耗、環(huán)保等方面考慮，都應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾法或板框式壓濾機法。

2014- 03- 13)