馮國林

(中化吉林長山化工有限公司 吉林松原131109)

0 前言

中化吉林長山化工有限公司(以下簡稱長山公司)凈化系統(tǒng)主要負責將造氣系統(tǒng)送來的煤氣經(jīng)中低低變換后脫除H2S和CO2，再經(jīng)過甲烷化變換，為合成系統(tǒng)提供符合要求的合成氨原料氣。因此，凈化系統(tǒng)的加壓脫硫作為合成氨工藝的脫除H2S的最后一道工序，顯得尤為重要。長山公司脫硫系統(tǒng)采用改良ADA濕式氧化法脫硫工藝，脫硫溶液主要組分有Na2CO3，V2O5，ADA，RTS脫硫劑(酞菁鈷類催化劑)以及酒石酸鉀鈉。

凈化系統(tǒng)共有3臺脫硫塔，塔內(nèi)結構為3層鼓泡器。由于鼓泡器維護、清理比較困難，連續(xù)生產(chǎn)時無法停車檢修，長山公司“油改煤”裝置運行幾個月后，系統(tǒng)阻力上升，被迫減量生產(chǎn)，影響生產(chǎn)裝置長周期運行。為此，決定對其中的2#脫硫塔進行改造，將鼓泡器改為篩板，既結構簡單，又便于操作、清理及維護，同時降低了系統(tǒng)阻力。利用2009年系統(tǒng)大修機會實施初次改造，拆除原有的鼓泡器，在原塔板上開孔，孔徑為Φ12 mm，根據(jù)入塔氣氣量和溶液循環(huán)量，每層塔板開孔數(shù)量在700個左右。

1 初次改造后存在的問題

2#脫硫塔在改造完成后的運行初期，通過氣量約為26 000 m3/h(標態(tài))，但在運行了約20 d后，開始出現(xiàn)帶液、攔液、系統(tǒng)阻力偏高、出口氣中H2S含量超標以及循環(huán)量加不上等問題。為保證生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行，降低了2#脫硫塔的負荷，減少了循環(huán)量及氣量，將氣體聯(lián)通閥門打開，增加1#和3#脫硫塔的負荷，并對2#脫硫塔入口閥門限量，提高進塔氣體溫度。在運行了30 d左右，為避免出口氣中H2S含量超標，被迫將2#脫硫塔切出，對塔板進行清洗。

在歷次清塔過程中發(fā)現(xiàn)：在塔板上積存硫膏、篩板孔被堵塞等現(xiàn)象，導致氣體通過阻力增大；塔內(nèi)硫膏呈泡沫狀，特別在冬季，塔板上有黑褐色較硬物質(zhì)堵塞篩板孔。2#脫硫塔設有3層篩板，由于受到塔壁防腐層、塔板材質(zhì)等條件限制，改造時塔板利舊而沒有更換，最上層和最底層篩板開孔不均勻，呈上粗下細狀，且不光滑，表面易堵，阻力大，中間篩板開孔比較均勻(直徑為Φ12 mm)，原每層篩板孔數(shù)設計值為890個，受實際塔內(nèi)結構限制，每層篩板實際孔數(shù)量只有700個左右。

2#脫硫塔出現(xiàn)阻力上升和氣體帶液時，只能采取減氣量的調(diào)節(jié)手段。減少氣量后，在溶液循環(huán)量不變的情況下還能維持運行幾天；若再次出現(xiàn)氣體帶液現(xiàn)象時，只能減少溶液的循環(huán)量，調(diào)節(jié)后仍能維持運行幾天；若再次出現(xiàn)氣體帶液時，只得將2#脫硫塔切出，進行人工清洗。每次清洗時，最底層篩板孔大部分被硫膏堵死，而且篩板與塔壁處有硫膏堆積，降液管中也掛有少量的硫膏；中間層和最上層篩板相對最底層要好些，篩板孔并未全部堵死。

2 脫硫塔內(nèi)液體、氣體分析數(shù)據(jù)

脫硫塔塔內(nèi)氣體為低變氣，塔內(nèi)氣體的H2S質(zhì)量濃度為200 mg/m3，其他氣體成分(體積分數(shù))：CO 0.30%，CO241.00%，H252.75%，CH41.80%，N22.00%及少部分水蒸氣。

脫硫塔塔內(nèi)液體為稀堿溶液，pH為8.5，液體組分(質(zhì)量濃度)為：總堿31.02 mg/m3，Na2CO34.39 mg/m3，NaHCO342.21 mg/m3，總釩1.46 mg/m3，ADA 1.99 mg/m3，懸浮硫2.00 mg/m3，Na2SO40.07 mg/m3，NaS2O31.95 mg/m3，NaHS 0.01 mg/m3，NaSCN 1.75 mg/m3。

2#脫硫塔清塔以后，塔壓為2.4 MPa ，氣量為26 000 m3/h(標態(tài))，上、下塔噴頭溶液量分別為30 m3/h和28 m3/h。

3 原因分析及解決方案

2#脫硫塔直徑為Φ2 200 mm，改造前、后塔板的篩孔工藝參數(shù)見表1。

由表1可見：2#脫硫塔3層塔板的篩孔開孔率均太低，由于在3層塔板上均有化學反應發(fā)生，產(chǎn)生的硫膏會堵塞篩孔，因此，開孔率應加大(一般應>5%)。經(jīng)核算，3層塔板的開孔可按表1所示工藝參數(shù)改造。溶液在第1層塔板進料，進料量為90 m3/h，取消了第2層塔板的溶液進料；第1層塔板上的液體流至第2層塔板，第2層塔板上的液體流至第3層塔板，與塔底進入的氣體實現(xiàn)逆流接觸傳質(zhì)。塔板按穿流塔板設計，因為在運行過程中有硫膏產(chǎn)生而堵塞篩孔，每層塔板上裝有溢流管，若篩孔堵塞、塔板上的液體高于溢流堰高度時，液體溢流到下層塔板。按進氣量28 000 m3/h(標態(tài))、上塔噴頭溶液量90 m3/h以及下塔噴頭不進料工況來核算開孔數(shù)是否滿足要求。2#脫硫塔改造示意見圖1。

表1 改造前、后塔板的篩孔工藝參數(shù)

塔板序號降液管直徑/mm篩孔直徑/mm篩孔數(shù)/個篩孔截面積/m2篩孔截面積占塔截面積/%1Φ 159,Φ 108(Φ 250)Φ 12(Φ 18)750(971)0.084 78(0.246 90)2.231(6.500)2Φ 159(Φ 150,Φ 150)Φ 12(Φ 20)780(787)0.088 17(0.246 90)2.321(6.500)3Φ 159,Φ 159(Φ 250)Φ 12(Φ 25)630(503)0.071 21(0.246 90)1.874(6.500)

注：括號內(nèi)為改造后數(shù)據(jù)，氣量為28 000 m3/h，上、下塔噴頭溶液量分別為90 m3/h和0 m3/h，改造前、后塔截面積均為3.799 4 m2。

圖1 2#脫硫塔改造示意

4 結語

此次改造在2013年7月系統(tǒng)大修時進行。大修后，經(jīng)過近1個月的時間對2#脫硫塔進行運行調(diào)試，各項指標均達到設計要求，系統(tǒng)阻力穩(wěn)定。截止到2013年12月，該塔已穩(wěn)定運行了近5個月，徹底解決了間斷停車清洗脫硫塔的難題。