合成氨裝置脫硫系統工藝改造

侍繼軍 陳冬梅 陳 宇

(江蘇和友化工有限公司 江蘇宿遷223809)

0 前言

江蘇和友化工有限公司(以下簡稱和友公司)現有年生產能力為碳酸氫銨80 kt、復混肥30 kt、商品液氨60 kt及甲醇20 kt，其中合成氨裝置配有1套Φ3 400 mm× 31 050 mm脫硫系統，但隨著生產能力的擴大、分布器易堵塞等原因，脫硫效果差、脫硫系統壓差大，故于2013年10月22日停車，對脫硫系統進行了改造。生產實踐證明，本次改造效果良好，達到了預期目的。

1 工藝流程及主要設備

1.1 氣體主流程

脫硫系統工藝流程見圖1。氣柜送來的半水煤氣經過洗氣塔凈化后送入靜電除焦器再次凈化，經羅茨鼓風機加壓后送入冷卻塔，半水煤氣冷卻后送至脫硫塔除去其中的H2S，再由分離器分離其中的水分，然后進入清洗塔清除半水煤氣中夾帶的泡沫，再經分離器進一步分離半水煤氣中的水分，進入冷卻塔冷卻降溫、焦炭過濾器凈化后送往壓縮機。

1.2 脫硫液流程

脫硫液從貧液槽底部出來經脫硫泵加壓后進

圖1 脫硫系統工藝流程

入脫硫塔頂部分布器，與半水煤氣逆向接觸，吸收H2S后從脫硫塔底部出塔。吸收H2S后的脫硫液進入富液槽，從富液槽底部出來的富液經富液泵加壓抽入再生噴射器，與空氣接觸并在催化劑的作用下在再生器內氧化，浮選出硫泡沫后的脫硫液進入貧液槽循環使用。

1.3 主要設備

脫硫系統主要設備參數見表1。

2 存在的問題及原因

2.1 系統壓差大

羅茨鼓風機出口氣體壓力為36.0 kPa，而脫硫系統出口氣體壓力為22.7～24.0 kPa，系統壓差較大(12.0～13.3 kPa)。其原因如下：①分布盤管為篩孔型，易堵且只安裝于脫硫塔頂部，液體分布極不均勻，部分氣體走近路；②填料層分3層，每層填料高度為5 m。

表1 脫硫系統主要設備參數

2.2 脫硫效果差

脫硫后的半水煤氣中硫質量濃度高達 0.08～0.15 g/m2，脫硫效果較差，對后工段催化劑產生較大影響。其原因如下：①采用傳統的氨水催化劑脫硫法，脫硫效果差，環境污染嚴重；② 2臺 400 m3/h脫硫泵(1開1備)，由于氣量大、貧液泵出口總管管徑太小以及液體分布不均勻，造成溶液循環量不能滿足生產需求。

3 技改方案

3.1 分布盤管選用新型霧化噴頭

選用GFP防堵式霧化噴頭，可將脫硫貧液霧化成高強度、高密度且呈液化態的“氣態”，具有極大的球形表面，噴灑區域大，能提供較大的傳質界面；同時，該噴頭采用防堵設計，口徑大(直徑達Φ40 mm)，一般顆粒物不易堵塞噴孔。

3.1.1 脫硫塔噴頭安裝

選用60只霧化噴頭，分為3層，每層20只，安裝于分布盤管上。為達到噴霧均勻性、杜絕死角現象，每層噴頭均分為長、短形式安裝，長管圓周噴頭內徑為Φ1 500 mm，短管圓周噴頭內徑為Φ2 000 mm，噴頭管必須平直與塔壁形成90°，噴嘴平行于塔壁。將第1組盤管安裝在原一段填料壓板處、距出口除沫器空程4 500 mm；將第2組盤管安裝在原塔二段液體分布盤處、距上層填料柵板800 mm、距下層填料面3 900 mm；將第3組盤管安裝在原塔三段液體分布盤處、空程4 500 mm；支承點采用在原焊接點處加2根14#槽鋼并滿焊于塔體，盤管使用U形螺栓固定于槽鋼上。

3.1.2 洗氣塔、清洗塔及冷卻塔噴頭的安裝

氣柜出口洗氣塔和脫硫塔后的清洗塔都只將在用的上層6只噴頭更換為GFP防堵式霧化噴頭，其余噴頭保持不變。

制作并更換羅茨鼓風機出口冷卻塔噴上層盤管1組(DN125 mm)，均勻安裝 8只霧化噴頭，其他層噴頭均不變。

3.2 填料層改造

在系統停車置換合格后，扒出塔內填料并進行清洗，保留部分填料，將每層填料高度由原先的5 m降至2 m。

3.3 改用堿液催化劑脫硫法

采用堿液催化劑脫硫法，每班加25 kg NaOH和250 kg Na2CO3。

3.4 脫硫泵改造

(1)原貧液泵出口總管DN250 mm更換為DN300 mm，配接3只DN200 mm閘閥，接3層霧化盤管，便于調配。

(2)新增2臺單級單吸離心脫硫泵，當運行單臺泵流量達不到脫硫效果要求時，為保證霧化效果，可以同時運行2臺泵，形成2開1備。

4 改造效果

改造前、后工藝參數對比見表2。

表2 改造前、后工藝參數對比

由表2可知：改造后，脫硫系統壓差減小、噸氨電耗下降、合成氨產量提高，而噸氨煤耗幾乎不變；按合成氨3 000元/t、原煤1 500元/t、電價0.35元/(kW·h)、全年生產330 d計，則年可增加利潤639.0萬元左右；脫硫系統阻力降低，提高了壓縮機的打氣量；脫硫指標得到優化后，帶動了整個凈化系統工藝指標的好轉。此次技改投資僅12.3萬元，經濟效益可觀。