淺析造氣粗脫硫系統的改造

孟志成 沈 麗 高志勇(滄州大化集團TDI公司 河北滄州061000)

淺析造氣粗脫硫系統的改造

孟志成 沈 麗 高志勇
(滄州大化集團TDI公司 河北滄州061000)

1 存在問題

滄州大化集團TDI公司(以下簡稱TDI公司)造氣車間粗脫硫系統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格，有時造成脫硫效果不佳；脫硫液中膠體成分不易控制，脫硫液易起泡，懸浮硫含量高，硫沉積嚴重，導致再生噴管堵塞；尤其是硫膏在脫硫塔內沉積致使脫硫塔壓差升高，給連續穩定生產帶來隱患。為此，對脫硫劑重新選型和流程進行改造，對工藝操作條件進行綜合性改造。

2 脫硫劑的選用

根據脫硫催化劑的使用經驗，很多企業認為脫硫催化劑的使用應當越簡單越好，最好不要多種催化劑混用；脫硫催化劑的選擇應以活化使用簡單、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內應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、活化簡單、使用方便、催化活性高等特點，因此，TDI公司決定試用PTS脫硫劑。根據PTS(酞菁鈷系)的強氧化能力，可將系統中的S2-氧化成硫單質或多硫化物。由于PTS脫硫劑使用簡單、泡沫穩定、硫顆粒大、易于浮選，現改用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，每天補加堿液，每天補加1 kg PTS脫硫劑，并控制其質量分數在(15～30)×10-6。如果入口氣中φ(H2S)≤2 g/m3(標態)，PTS脫硫劑質量分數一般控制在(15～20)×10-6；如果入口氣中φ(H2S)>2 g/m3(標態)，PTS脫硫劑質量分數一般控制在(20～30)×10-6。TDI公司粗脫硫系統的溶液流量為200 m3/h，入口氣中H2S質量濃度在1 000～1 500 mg/m3(標態)。

3 工藝操作條件的改進

(1)嚴格控制脫硫液溫度及脫硫塔入口煤氣溫度。當脫硫液溫度超過50 ℃時，系統副反應會加劇；同時由于溫度高，溶液表面張力和黏度下降，硫顆粒增大，形成的泡沫易破碎，影響脫硫系統的浮選，并且還會影響H2S和O2在溶液中的溶解度，不利于吸收和再生，脫硫效率會下降。因此，脫硫液溫度一般控制在(40±5) ℃。

進入脫硫塔入口煤氣溫度低，對溶液組分影響小；脫硫塔入口煤氣溫度過高會使溶液溫度升高，夾帶的水分混入溶液，溶液有效組分含量降低，易產生溶液夾帶。因此，脫硫塔入口煤氣溫度應控制在30～35 ℃。

(2)提高熔硫釜返液溫度，降低進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，但高溫溶液進入系統易導致脫硫液溫度高，造成副反應增加，為此，增設了溶液沉降槽和內置折流板，增加了溶液流程線路，使溶液進行自然降溫，溶液沉降槽出口溶液溫度基本控制在50 ℃，溶液沉降槽的設置還使返液進一步沉降分離，降低了系統的懸浮硫含量和減少了系統副反應的發生，并使返液中的副鹽含量進一步降低。

(3)降低堿液配制溫度。改變原先堿液配制要求用蒸汽加熱到70 ℃的工藝指標，避免補充溶液組分配制的高溫堿液加入系統而提高溶液溫度。現在改用脫鹽水直接配制，經攪拌溶解2 h后再補入系統，有效降低了溶液溫度。

(4)調整噴頭壓力及溶液循環量。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，會造成富液再生不完全，保證噴射壓力可以保證噴射速度達12 m/s，使再生反應完全。

通過5只噴射器的截止閥來控制溶液循環量，保證氣液比和溶液在脫硫塔中的噴淋密度。溶液循環量過低，產生的硫顆粒易沉淀在填料環表面及管道和設備中，使系統阻力增大；但溶液循環量過高，會影響溶液在反應槽及再生槽內的停留時間，不利于析硫和再生。因此，兩者必須兼顧。

(5)加強硫回收操作。熔硫釜返液溫度應嚴格控制在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存積，使熔硫釜運行工況惡化。另外，在保證溶液懸浮硫及副鹽穩定的前提下，盡可能降低再生槽泡沫的溢流量，可降低熔硫釜的負擔、減少蒸汽消耗，還可以減少系統副鹽的生成量。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定，又維護了入口管線長周期運行。

做好熔硫釜的酸洗工作，增強熔硫釜的傳熱效果，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，增強了對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，內設折流板，有效降低熔硫釜返液補入系統的溫度，使硫和副鹽在沉降槽中沉積，降低了溶液系統中的懸浮硫含量及減少了副反應的發生，降低了原料的消耗。

(3)增設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行工況惡化。

5 改造效果

粗脫硫系統經過調整改造后，系統懸浮硫質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)，系統副反應減少，溶液清亮；脫硫塔壓差降至歷史最低點(0～2 kPa)；操作人員勞動強度明顯減輕，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，月可產生效益2.4萬元，年可產生效益28.8萬元左右。原月消耗栲膠脫硫劑0.3 t，按目前市場價14 000 元/t，每月成本4 200元；月消耗V2O50.1 t，按市場價13萬元/t左右，每月成本13 000元，則該2項月共計成本17 200元；現每月使用PTS脫硫劑30 kg，PTS脫硫劑價格380元/kg，每月成本11 400元左右；則每月可節約成本5 800元，由于純堿前后用量沒有變化，故其成本可前后抵消，由此全年可產生效益69 600元。

6 結語

(1)粗脫硫的副反應是不可避免的，副反應增多會增加堿耗，從而使運行成本提高；對于副反應的控制，應破壞其發生的條件，如將反應槽液位保持在80%以上、減少噴射泵吸入空氣量、降低系統溶液溫度等。

(2)按純堿∶栲膠∶PTS脫硫劑=120.0∶2.5∶1.0 的質量比配液，效果良好，不僅增強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。從數據上看，系統內自身碳酸鈉再生的比例增加，只需少量補堿。若大修后，可將栲膠分批次補入系統，不宜一次性補入過多。

(3)粗脫硫系統相關工藝條件的調整效果滯后，即調整效果不能馬上顯現出來，滯后期為3～5 d。

(4)對于熔硫釜的清理，釜內機械雜質采用純機械形式的清理效果更佳，清理后也便于觀察。

2014- 02- 18)