维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第７卷第３期 气体净化 净化分厂脱硫系统技改总结 刘文军 （广西柳州化学工业集团有限公司净化分厂．广西柳州 ５４５００２） 净化分厂半水煤气脱硫系统是柳化１５０ ｋｔ／ａ合 成氨扩建时的配套装置。１９９８年在中温变换改为 全低温变换后，又增加了变换气脱硫系统。随着柳 化生产规模的不断扩大，特别是改烧贵州煤种后，半 水煤气硫含量偏高（与晋城煤相比），脱硫系统经常 发生脱硫塔堵塔现象，脱硫效率低，直接影响到合成 氨生产的安全稳定运行。 ｌ脱硫系统存在问题分析 净化分厂的脱硫工艺为“湿法栲胶氧化法”，共 分为３个部分：脱硫——再生——硫回收。其中又以 脱硫溶液贯穿整个过程，只要系统中的某一个环节 出现问题，都会直接影响到脱硫系统的正常运行。 １．１脱硫存在的问题 ①生产能力不足，脱硫效率低。半水煤气脱硫 塔原为两个 ４ ４００ ｍｍ的塔，单塔设计能力为 ４０ ０００ ｍ ／ｈ；变换气脱硫塔为两个￣２４００塔的单塔 设计能力为５６ ０００ ｍ。／ｈ。脱硫塔的溶液循环量单 塔只有４２０ ｍ。／ｈ，当生产负荷超过４０ ０００ １ＴＩ ／ｈ时， 液／气比只有１０ Ｌ／ｍ。左右，鉴于栲胶溶液硫容的局 限，特别是烧贵州煤半水煤气中的Ｈ Ｓ经常在１．５ ～２．５ ｇ／ｍ。，要处理１２机生产（１１０ ０００ ｍ。／ｈ）气量， 脱硫效率下降，生产能力严重不足。 ②脱硫塔堵塔。咱从１９９８年１Ｏ月开始半脱 塔、变脱塔经常发生堵塔现象，其间采取过各种方法 进行处理均未能解决，只有采取停塔卸填料清理，每 次停塔清理填料均要影响４００～５００吨的合成氨产 量。从１９９８年ｌＯ月＂－２００５年７月ｌ 半脱塔停ｌ２ 次，２ 半脱塔停８次，３ 半脱塔停２次；１ 变脱塔停 ６次，２ 变脱塔停６次。从堵塔现象分析，每次都是 从 １半脱塔开始，然后波及到 ２或 ３塔，而且１ 塔次数也多。铜洗再生气主要回收在１ 半脱塔系 统，再生气中的ＮＨ。、醇含量对脱硫塔堵塔影响非 常大。脱硫塔填料性能差、半水煤气温度高。脱硫 塔使用的聚丙烯鲍尔环填料，强度较低，经物性检 测，在５５℃，使填料发软变形下沉，造成填料通道变 小，阻力上升。 ③半脱塔溶液分布管、气相分布管堵塞。半脱 系统每运行到一段时间，就会出现溶液分布管堵塞。 造成溶液循环量加不上去，而且形成溶液偏流影响 脱硫效率，停车清理时发现是硫渣堵塞了分布孔；在 大修中还发现气相分布管被煤粉和焦油堵塞，支管 被全部堵塞，主管被堵塞了６Ｏ ，因此也造成脱硫 塔压差的升高。 １．２再生存在的问题 ①再生能力不足，溶液再生受限。１５０ ｋｔ／ａ扩 建时，半脱系统只有４２０ ｍ３／ｈ的再生槽两套。１９９８ 年变脱系统投产时，增加了一套相同生产能力的变 脱再生槽。由于再生能力的不足，再生溶液量受到 ，使脱硫溶液的循环量无法保证，进而影响到半 水煤气的脱硫效率。由于再生槽能力的，致使 脱硫溶液得不到很好的再生，再生后的贫液电位低、 悬浮硫高、颜色发黑，再生效率低，极大的影响了脱 硫效率。 ②再生槽喷头堵塞频繁。由于富液槽积硫严 重，溶液中的副盐高，溶液再生不好悬浮硫高，溶液 经过再生槽喷头时，一旦流量、压力控制不好极易在 喷头产生硫沉积，引起喷头堵塞形成反喷，造成溶液 再生状况的进一步恶化，而且清理喷头劳动强度 又大。 ’ ③再生浮选的硫泡沫差。由于氧化不完全，硫 颗粒细聚集不好，形成的硫泡沫轻，容易发生漫槽而 被迫减少再生溶液的循环量，由此而形成恶性循环。 同时硫泡沫差，在泡沫槽难分离，必须采取加热聚 集，既影响连续熔硫的操作又造成蒸汽消耗高。 １．３硫回收存在的问题 脱硫系统原采用的硫回收工艺是“间隙式熔 硫”，这种工艺生产效率低、消耗高、劳动强度大，熔 硫后的残余溶液直接排放严重污染环境。１９９８年 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ２ ・ 气体净化 ２００７年第７卷第３期 将其改造为连续熔硫工艺，由于改造的局限性和不 于结构问题垫子容易刺漏，更换维修时每次都必须 彻底仍然存在不少问题： 把排清液管和大封头割开，更换完再焊接回去，非常 ①由于熔硫釜结构不合理，釜内加热条件和手 麻烦，影响熔硫釜的运行效率。 段不完善，熔硫釜的熔硫温度难控制，排出的清液温 ⑤环境污染大。由于熔硫釜效率低硫泡沫多时 度一会过低跑白（硫泡沫分离不好）；一会超温发黑 熔不及，造成硫泡沫在再生系统循环，为了避免造成 （烃类物质炭化），这种清液返回系统对溶液再生造 系统恶化只好在马路上砌了一个大池子，将硫泡沫 成严重的影响，进而影响溶液的脱硫效率。 排入池子存放，既造成溶液组分的损失又严重污染 ②产量低、消耗高。由于硫泡沫加热分离不好， 了环境。 经常要短时间停止下料进行闷釜加热，这样的操作 由于上述存在的问题，严重制约了脱硫系统的 几乎又类似于间隙式熔硫，熔硫釜的生产运行效率 正常生产，脱硫效率无法保证，已经对整个合成氨生 低，操作工劳动强度大，蒸汽消耗高，溶液组分损 产造成了严重的影响和安全隐患，必须对该系统进 耗大。 行彻底的技术改造。 ③安全隐患严重。由于熔硫釜排清液结构不合 ２脱硫系统的技改措施 理，在操作过程中经常发生堵釜、堵管问题，此时必 ２．１新上一套３ 脱硫塔 须停釜泄压冒着高温进行清理疏通，而且操作工为 ①利用从拆回来的ＣＯｚ再生塔进行改造。 了防堵经常敲打管线容器，安全隐患极大。 根据原塔条件通过工艺计算，确定了塔改造的工艺 ④维修困难、耗时费力。熔硫釜封头大法兰由 参数，以及气、液分布形式，见表１。 表１ ３ 脱硫塔改造的工艺参数 ②对煤气输送的配套。煤气管道、溶液管道的 ｄ）改造了支撑填料的格栅，拆除了５×５的菱形 配置，设备基础设计，以及现场施工的监督，进行全 丝网； 面改造工作的落实。 ｅ）将塔内填料改为 １ｏ０×１００×３的增强聚丙 ③与原半脱系统匹配，增加了两台脱硫泵，包括 烯鲍尔环。 溶液配管。 ２．２ １＃、２ 系统变换气脱硫塔的改造 ④对所有运行的脱硫泵、再生泵、溶液泵、富液 原计划考虑增加一套变换气脱硫塔，采用从台 泵加装进口过滤丝网，半定期进行清理。 湾拆回来的ＣＯ 吸收塔，改造费用预算要１２０多万 ⑤借大修的机会，对原１ 、２ 半脱塔的内件进 元。２００４年在全国中氮年会上，某研究所推出了他 行了改造。 们开发的新型专利技术“高效立体传质ＣＴＳＴ喷射 ａ）溶液分布管。将原 ６的降液孔改为士８，增 式塔盘”（以下简称“ＣＴＳＴ”），公司考虑运用该技术 大了溶液通量的面积； 对变脱塔进行改造，并对这一技术的可行性进行考 ｂ）降液盘。通过计算进行扩孔，增大了降液面 查及改造的实施。 积１８ ； ①经过充分的计算论证，确定了改造工艺参数， ｃ）气相分布管。经过反复计算核实，取消了分 见表２、表３。 布管上的分布板，增大通气面积５Ｏ ； 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第７卷第３期 气体净化 表２ １ 变换气脱硫塔改造工艺参数 ・ ３ ・ ②改造方案 ７Ｏ ～１ｌＯ ；进塔变换气Ｈ Ｓｔ ２００ ｍｇ／ｍ。，出塔 变换气Ｈ２Ｓ≤２００ ｍｇ／ｍ。。 ｃ）上述两塔的塔盘阻力４ｏ．０３ ＭＰａ。 分厂根据变换气脱硫塔的操作状况，与某研究 所协商，将１ 、２ 变换气脱硫塔由原来的填料塔改 造成ＣＴＳＴ板式塔，具体方案如下： ａ）１ 塔现变换气脱硫塔溶液循环量约２００ ｍ。／ ｈ，变换气量６３ ０００ ｍ。／ｈ，当变换气量增加到７８ ０００ ｍ。／ｈ时，脱硫塔溶液循环量最高增至２５０ ｍ。／ｈ左 右，可在７Ｏ ～１０５ 的生产负荷内正常操作。 ｂ）２ 塔现变换气脱硫塔溶液循环量约１８０ ｍ。／ ｈ，变换气量５５ ０００ ｍ。／ｈ，当变换气量增加到６８ ０００ ｍ。／ｈ时，脱硫塔溶液循环量最高增至２２００ ｍ。／ｈ左 ④增加了一个中间槽和泡沫槽，将半脱溶液和 变脱溶液进行分离管理。 ２．３新增加４ 、５ 再生槽 ①为提高脱硫溶液的再生能力，２００４年３月完 成４ 槽，同年１２月完成５ 槽。 ②改造了再生槽的喷头，经过计算将喷头的孔 径由原来的 ２Ｏ ｍｍ扩大到 ２２ ｍｍ，增大了流通 量。同时将喷射器的外筒全部更换为不锈钢。 ③改造了再生槽喷射器的尾管，在提高喷射器 压力、增大流速的情况下，减少硫泡沫浮选的扰动， 以利于硫泡沫的聚集。 ２．４熔硫釜的设计改造 右，可在７Ｏ ９／６～１１０ 的生产负荷内正常操作。 ｃ）１ 、２ 变脱塔原脱硫塔塔径不变，将塔内填 料卸出，拆除填料支撑装置。因该塔的溶液循环量 较大，采用双溢流形式在塔内焊接支撑圈、降液管及 塔板支撑，将原塔内１６ ｍ填料换成３Ｏ层某研究所 发明的ＣＴＳＴ塔板，即可满足要求。 ③改造后的性能保证 ①在改造釜体的方案中重点考虑了以下几个问 题的解决： ａ）硫泡沫在釜内的加热；ｂ）硫膏和清液的分 ａ）１ 脱硫塔改造后满足柳化提供如下设计要 离；ｃ）硫颗粒的沉降及加热熔融；ｄ）清液排放温 求，变换气脱硫工艺参数气、液相负荷的操作弹性： ７Ｏ ～１０５ ；进塔变换气Ｈ Ｓｔ２００ ｍｇ／ｍ。，出塔 变换气Ｈ２Ｓ≤２００ ｍｇ／ｍ。。 度的控制及回收；ｅ）控制点的设置。并实施了具 体的改造。 ②为提高蒸汽利用率和回收蒸汽冷凝水，将蒸 汽加入点分为熔硫釜夹套上部、下部及釜内盘管３ 点控制加入，并新设计了一个蒸汽效阻器，将熔硫釜 ｂ）２ 脱硫塔改造后满足柳化提供如下设计要 求，变换气脱硫工艺参数气、液相负荷的操作弹性： 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ４ ・ 气体净化 ２００７年第７卷第３期 的各蒸汽出口管汇总控制，增加蒸汽在釜内的停留 统，并进行分析监控严格考核。 时间，提高了蒸汽的利用率，同时回收蒸汽冷凝水供 ③实施对脱硫系统所有溶液的回收工作，消除 加变系统使用，节约了蒸汽又减少了排放。 跑、冒、滴、漏，使脱硫系统真正做到了零排放。 ２．５新上了一台熔硫清液过滤器 ３实施技改后的效益 ①将脱硫塔的堵塞物送南宁有关院所进行检测 （１）技改后半水煤气脱硫系统、变换气脱硫系统 分析，结果发现里面含有胶体硫。 同步提高了生产能力，以增加一台ｌ３ 高压机的处 ②如何清除这种胶体，我们尝试了各种过滤方 理半水煤气量计算，每年可增加合成氨产量２Ｏ ｋｔ， 法，如：活性炭、焦炭、石英砂、机械滤网，并与“桂林 产生经济效益２千多万元。 澄宇公司”合作反复试验比较，选择了一种有效的过 （２）采用“ＣＴＳＴ”塔盘技术改造变换气脱硫塔， 滤纤维，设计出过滤设备的结构，制作一台清液过滤 只对原塔内部进行了改造，节约了改造费用约８Ｏ多 器，对熔硫后的清液进行有效的过滤。 万元。 ２．６加强脱硫的溶液管理 （３）提高了脱硫效率，减轻了Ｈ Ｓ对后工序生 ①根据半水煤气中Ｈ Ｓ的含量及时调整溶液 产工艺和设备的影响，保证了高负荷生产的长周期 组分，特别是栲胶组分，确保溶液再生的氧化率，并 安全稳定运行。 严格溶液组分的操作控制。 ２００４年与２００５年ｌ～ｌ２月半脱塔进、出口 ②对熔硫釜排出的清液采取“四级沉降——二 Ｈ Ｓ含量统计（月平均）见表４。（２００４年４月４ 再 级氧化——二级过滤”，进行充分的处理后再返回系 生槽投用、２００４年ｌ２月３ 脱硫塔投用） 表４半脱硫进、出口ＨｚＳ含量 单位：ｍｇ／ｍ３ （４）改造了熔硫釜，提高了硫回收率，降低了蒸 汽消耗，统计数据见表７、表８。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第７卷第３期 气体净化 表７改造前的数据 ・５・ 表８改造后的数据 从表７、８数据看，改造后硫回收率提高了２３．４ 个百分点，每吨硫磺的蒸汽消耗比改造前降低了近 两吨，以每年节约蒸汽３０００吨计（每吨蒸汽６５／吨 元），可节约２Ｏ多万元。 效益。 ４ 结 语 净化分厂脱硫系统通过技术改造，提高了生产 能力，消除了脱硫塔堵塔的内部因素，提高了脱硫效 率，稳定了脱硫系统的生产工艺运行，提高了硫回收 （５）使脱硫系统做到真正意义上的零排放，消除 了对环境造成的污染，特别是解决了清理脱硫塔对 环境造成的重大污染的问题，产生了巨大的社会 ｓ 率，降低了蒸汽消耗，消除了安全隐患，解决了环境 污染，经济效益和社会效益是显著的。 ： 爨 技术需求与难题求解刊登申请表 填表日期 年 月 日 内容（技术需求，气体净化研究、设计、生产、应用及销售过程中需要解决的技术难题等） 单位 地址 联系人 职务 邮编 电话 传真 Ｅ—ｍａｉｌ
