合成氨脫硫工段“精脫硫”技改的實(shí)踐

張子君 曹志功

(1.豐源化肥有限公司,河南商丘 476000; 2.商丘市豐源紙業(yè)科技公司鋁紙研究所,河南商丘 476000)

合成氨脫硫工段“精脫硫”技改的實(shí)踐

張子君 曹志功

(1.豐源化肥有限公司,河南商丘 476000; 2.商丘市豐源紙業(yè)科技公司鋁紙研究所,河南商丘 476000)

合成氨煤制氣是以煤為原料,原料氣中含較高的H2S、COS及CS2,總硫高達(dá)1.2g/m3左右。目前,我公司的半水煤氣脫硫技術(shù)采用的氨水液相催化法,脫硫后的H2S含量仍然較高,而且不能脫除有機(jī)硫。硫?qū)ιa(chǎn)有較大的危害,高含量的硫?qū)状即呋瘎⒑铣纱呋瘎┦侵旅?本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,提出了“精脫硫”的概念,該技術(shù)路線是解決化肥脫硫工段清潔生產(chǎn)的有效途徑。

合成氨;氨水液相催化;精脫硫;污染物控制;清潔生產(chǎn)

0 引 言

我公司現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)能力6萬t,采用固定床間歇制氣工藝產(chǎn)生半水煤氣,經(jīng)造氣、脫硫、壓縮、變換、碳化或脫碳、精煉、合成等工藝制得碳銨產(chǎn)品,日產(chǎn)液氨70t,碳銨380t。

我公司位于蘇、魯、豫、皖四省交界處,屬淮河流域,隨著國家對淮河水系環(huán)保治理,淮河流域1 500多家排污企業(yè),有毒化學(xué)物質(zhì)廢水排放問題形成企業(yè)發(fā)展的瓶頸,我公司先后進(jìn)行了銅洗工段雙甲工藝的技改;變換工段全低變技改等,本文重點(diǎn)介紹了脫硫工段“精脫硫”技術(shù)技改思路、方案。

1 技改前氨水液相催化法硫?qū)ιa(chǎn)影響

豐源化肥公司煤制氣是以煤為原料,原料氣中有較高含量的H2S、COS及CS2,總硫高達(dá)1.2g/m3左右。半水煤氣脫硫采用的是氨水液相催化法,脫硫后的H2S含量仍然較高,而且不能脫除有機(jī)硫。硫?qū)ιa(chǎn)的危害有重要的危害,它使氨合成催化劑中毒,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失;在脫碳工段硫?qū)γ撎既軇┑奈：σ埠艽?引起脫碳各塔填料硫堵,特別是引起脫碳凈化氣中的CO2含量偏高;在碳化工段,硫能引起碳銨發(fā)青;高含量的硫?qū)状即呋瘎┦侵旅摹?/p>

去年我公司獲得了國家批準(zhǔn)的國債資金項(xiàng)目《豐源化肥公司清潔生產(chǎn)環(huán)保綜合治理工程》,要求將銅洗工段改造為雙甲工藝,該工藝對脫硫提出了更嚴(yán)的要求,總硫不得高于0.5ppm,所以必須進(jìn)行精脫硫技改以滿足雙甲工藝的要求。

2 “精脫硫”技改工程實(shí)施方案

2.1 技術(shù)依托

經(jīng)過考察論證,我們決定采用湖北化學(xué)研究院開發(fā)的常溫精脫硫新技術(shù),他們的常溫精脫硫技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位,占有70%的國內(nèi)市場。它們可在5～80℃下解決煤制氣中各種工況下的精脫硫問題。脫硫精度高,H2S+COS+CS2<0.1×10-6。他們這種精脫硫技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用已有二十年的歷史,各種精脫硫劑及配套產(chǎn)品達(dá)二十多個(gè),是我國常溫精脫硫劑的最大生產(chǎn)基地,已有600多個(gè)廠次應(yīng)用,常溫氣體精脫硫劑的6個(gè)國家命名牌號全部為其所有,在國內(nèi)影響很大。據(jù)我們對有關(guān)使用廠家考察結(jié)果表明,湖北化學(xué)所的精脫硫技術(shù)成熟、工藝先進(jìn),所有使用廠家都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.2 工藝條件及設(shè)計(jì)要求

表1 工藝條件表

3 工程內(nèi)容及投資預(yù)算

3.1 主要設(shè)備

表2 主要設(shè)備一覽表

3.2 投資預(yù)算

項(xiàng)目的設(shè)備(均可自制)投資約為55萬元,精脫硫劑一次性裝填量80m3,投資約為52萬元,合計(jì)107萬元。

4 脫硫原理及工藝流程

4.1 脫硫原理

原料氣中加入少量的O2、NH3,經(jīng)過汽水分離器首先進(jìn)入精脫硫塔A(裝填T103型活性炭精脫硫劑)、脫出大部分H2S,然后經(jīng)過加熱器提溫至60-80℃,進(jìn)入精脫硫塔B、C(裝填水解型催化劑),將COS、CS2等有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成H2S,工藝氣經(jīng)降溫后進(jìn)入精脫硫塔D(活性炭催化劑),將轉(zhuǎn)化后的無機(jī)硫脫除。相關(guān)反應(yīng)如下:

有機(jī)硫中的COS與O2及NH3反應(yīng)后生成單質(zhì)硫。

有機(jī)硫中的硫醇同樣能在脫硫劑的表面被催化氧化

與氣體中的CO2、H2S、O2發(fā)生副反應(yīng)

生成的碳酸氫氨和(NH4)2SO4覆蓋在脫硫劑的表面。

4.2 工藝流程

圖1 精脫硫工藝流程圖

5 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

我公司進(jìn)行“精脫硫“技改后,保證了國債資金項(xiàng)目《豐源化肥公司清潔生產(chǎn)環(huán)保綜合治理工程》的實(shí)施,這種成熟的常溫精脫硫技術(shù)的運(yùn)行產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益:

1)精脫劑的年操作費(fèi)用約為39萬元,(包括設(shè)備折舊、脫硫劑消耗等費(fèi)用)。

2)技改后甲醇催化劑每年少更換1～2爐,以每爐裝填催化劑8t計(jì),僅此效益,每年節(jié)省約100萬元(包括節(jié)約的開車、還原費(fèi)用)。

3)技改后甲烷與合成氨催化劑壽命可延長,每年節(jié)省約30萬元。

4)項(xiàng)目投資回收期:55萬元(設(shè)備投資)/91萬元(年收益)=0.61a。

綜上所述,上精脫硫后,年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)91萬元(130萬元-39萬元=91萬元),效益十分顯著。

6 結(jié) 論

精脫硫技術(shù)經(jīng)過近階段的運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保節(jié)能指標(biāo)。

脫硫精度高,精度可以達(dá)到0.1×10-6。不但可以脫除無機(jī)硫H2S,也可脫除有機(jī)硫COS、CS2等,保護(hù)了甲醇催化劑、甲烷催化劑、氨合成催化劑,催化劑的壽命有了較大的延長。解決了以煤為原料的微量硫?qū)铣纱呋瘎㈦p甲工藝催化劑的中毒以及對脫碳溶劑的影響和設(shè)備腐蝕的問題。此項(xiàng)目的實(shí)施保證了《清潔生產(chǎn)項(xiàng)目》的良好落實(shí)。

TQ113.26+4.1

A

1003-6490(2010)02-0015-02

2010-04-07

張子君(1974-),男,本科,工程師,主要從事煤化工、造氣技術(shù)及麥草制漿方面技術(shù)性研究。E-mail:zhangzijun688@126.com,聯(lián)系電話:13603702073。