淺談脫硫系統熔硫工藝方法的比較

陶富勝(江蘇省化工設計院有限公司 江蘇南京210024)

淺談脫硫系統熔硫工藝方法的比較

陶富勝
(江蘇省化工設計院有限公司 江蘇南京210024)

1 工藝流程比較

1.1 連續熔硫法

2003年，江蘇華昌化工股份有限公司合成氨裝置脫硫系統熔硫設計采用了連續熔硫法(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使用，上層富含硫顆粒的硫泡沫經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使用，下層析出熔融狀單質硫，每隔3～4 h放料1次。以上工藝過程為連續進行。

圖1 連續熔硫法工藝流程

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能改造項目的脫硫系統熔硫設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；清液通過濾布后經管道送至脫硫系統循環，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 真空轉鼓過濾法

目前，真空轉鼓過濾法(圖3)采用的企業較多。其主要流程為：硫泡沫從再生槽溢流至硫泡沫槽中，經硫泡沫泵送至真空轉鼓過濾機，在再生槽噴射器(或真空泵)的抽負壓作用下，浸沒在硫泡沫中的過濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉鼓的旋轉被側面的刮刀刮落(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；真空轉鼓過濾后的清液先進入濾液槽，再經管道送脫硫系統循環使用。過濾所得濾餅的熔硫方法與板框式壓濾機法相同。

2 3種脫硫系統熔硫工藝的比較

2.1 工藝過程差異

(1)連續熔硫法屬于傳統的熔硫工藝，從再生槽溢流來的硫泡沫首先要經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，全過程為連續進行。

圖3 真空轉鼓過濾法工藝流程

(2)板框式壓濾機法及真空轉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鼓過濾機，經過濾機的機械作用，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，如此循環進行壓濾。真空轉鼓過濾法是硫泡沫通過硫泡沫泵連續送至真空轉鼓過濾機中，在負壓作用下，浸沒在硫泡沫中的過濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉鼓的旋轉被側面的刮刀刮落下來，并送熔硫釜熔硫中，整個過濾過程除定期維護、清洗外，可連續進行。

2.2 設備差異

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

3 3種脫硫熔硫優缺點

3.1 連續熔硫法

優點：設備投資相對較低。

缺點：①只經簡單過濾，大量硫泡沫液被帶去熔硫，需消耗大量蒸汽，每生產1 t硫磺需15～20 t 蒸汽，運行成本較高；②連續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循環，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反應生成較多副鹽，造成脫硫液質量較差、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，在生產過程中存在跑、冒、滴、漏現象。

3.2 板框式壓濾機法

優點：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質量濃度在2.5～3.0 g/m3，日產硫磺3 t左右，日節約蒸汽27～36 t，則年節約蒸汽8 000～10 000 t。②采用板框式壓濾機后，硫泡沫液中的硫顆粒基本過濾出來，壓濾后的硫膏經熔硫后形成單質硫，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，脫硫系統運行工況好，脫硫效率較高。

缺點：①設備投資相對連續熔硫法多增加1臺板框式壓濾機(熔硫釜的數量可適當減少)，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，并需經常對濾布進行清洗，勞動強度稍大。

3.3 真空轉鼓過濾法

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

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

4 結語

經過對3種脫硫熔硫方法的比較，真空轉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、硫泡沫中的硫顆粒回收效果好及硫磺回收率高等優點；同時，脫硫液未受高溫加熱，產生的副鹽較少，脫硫系統脫硫效率高，還能延長脫硫液的使用壽命；由于脫硫液流程短，減少了環境污染，有利于改善操作環境。在今后的設計及生產使用中，無論從提高企業的經濟效益方面，還是從節能降耗、環保等方面考慮，都應當優先采用真空轉鼓過濾法或板框式壓濾機法。

2014- 03- 13)