合成氨半水煤氣脫硫工段設計探討

王康（河北華飛科技咨詢有限責任公司， 河北 石家莊 050091）

合成氨半水煤氣脫硫工段設計探討

王康（河北華飛科技咨詢有限責任公司， 河北 石家莊 050091）

本文闡述了煤制合成氨脫硫工段的工藝技術；探討了脫硫工段中重要裝置設計過程中方案的選擇和注意事項；總結了脫硫工段的設計要點。

硫化物；脫硫液；靜電除焦；羅茨風機；硫磺

脫硫工段是合成氨的重要工序，其設計的優劣直接影響到后序工段，甚至影響生產。以下結合工作經驗，針對脫硫工段的設計作簡略探討。

1 工藝流程簡述

來自氣柜的半水煤氣經電除塵后，由羅茨風機加壓，經冷卻塔冷卻后進入脫硫塔，自下而上經過填料層，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸吸收H2S等硫化物［1］。脫硫塔出來的半水煤氣進入清洗塔，與冷卻水逆向接觸，除去煤氣中的泡沫，降低煤氣的溫度。半水煤氣自塔頂逸出進入靜電除焦器，除去半水煤氣中塵粒和焦油后進入壓縮工序。

脫硫液自再生槽經貧液泵加壓后進入脫硫塔頂部，吸收硫化氫后的富液自塔底流出，經富液泵升壓后，經噴射器進入再生槽進行再生。在再生槽內，富液中硫化物在催化劑的催化作用下，與空氣中的氧發生氧化反應，生成單質硫，解析出硫的富液變成貧液循環使用。

2 工藝設計探討

（1）靜電除焦器 來自氣柜的半水煤氣經過靜電除焦器，除去半水煤氣中的灰塵、煤焦油等雜質。半水煤氣總管進入兩臺靜電除焦器，兩臺除焦器互相切換運行，當一臺進行除焦時，另一臺進行清洗，保證連續生產。

我們在靜電除焦器的半水煤氣進出口管道上分別設置了水封，雖然水封的設置增加了氣體的流動阻力，但與設置蝶閥相比較，水封有如下優點：操作簡單、密封效果好、保證安全、勞動強度低、檢修時保證人員安全。在水封設計時，水封盡量靠近設備進出口，減少阻力。水封氣體進出口設置法蘭連接，方便檢修，同時要設置進水口、溢流口、排凈口。

（2）羅茨風機 半水煤氣管道內的氣體的渦流、流速及流向突然改變會產生噪聲，因此在風機進出口管道采用隔聲包扎，選用玻璃棉加鍍鋅鋼板隔聲層。由于壓力變化和氣流脈沖，會使閥門、管道、支吊架產生振動，并產生噪聲。風機進出口設置撓性連接，防止風機的振動傳遞給管道，隔絕噪聲在管道中的傳遞，對管道中心線的偏移給以補償減少管道焊縫處的應力。

為防止羅茨風機在事故狀態或安全停車時轉子反轉，導致轉子損壞、機殼破裂等事故，風機出口管道需設置止回閥。此外還需注意以下幾點：①進出管道的連通管道閥門設置在靠近出口管道的位置，方便人員操作。②羅茨風機需設置1臺備用，保證其他風機出現故障時，不影響生產。③管道布置時要做到氣體管道順暢，避免死角。

（3）脫硫液再生裝置 用自吸空氣噴射再生技術，其流程為：從脫硫塔出來的富液，經富液泵加壓至0.35～0.45MPa，通過高效自吸空氣噴射器進入再生槽氧化，脫硫液充分再生后，經液位調節器流入貧液槽，再由貧液泵打入脫硫塔脫除煤氣中的硫化氫［2］。

脫硫液通過位于再生槽邊緣挑梁上的環形液體分布管，流入噴射器，與空氣并流自上而下進入再生槽底部。氣液兩相流體從噴射器底部出口噴出后分散，此時液體處于高度湍流狀態。氣泡分散在液體中，氣液接觸面大大增加，提高氣液傳質過程的速度，液體迅速吸收氧氣后，被快速有效地再生氧化，形成的硫顆粒在再生槽內被浮選溢流出來，從而完成了脫硫液由富液向貧液的轉化。此技術再生效率高，浮選效果好，吹風強度易調節，吸氣好，流速快。

（4）硫磺回收裝置 傳統間歇加壓熔硫釜法：來自硫泡沫槽的硫泡沫由泵直接打入熔硫釜，夾套通蒸汽加熱至130～135℃，使硫膏呈熔融狀態，由于比重的不同，使硫磺和雜質溶液分開。將下部硫磺放入硫磺模內，冷卻后破碎裝袋，清液排入沉淀池，經沉淀后循環使用。該方法存在以下幾個問題：①能耗高，加熱液體需要耗大量的蒸汽，并且時間較長。②勞動強度較大，操作時可能發生燙傷的現象。③操作環境差，硫泡沫加熱后會產生一些廢氣，這些氣體污染環境，腐蝕設備及廠房，并對人的健康產生一定的影響。

本設計采用壓濾法，硫磺回收裝置按不同高差分層布置，自上而下依次是板框過濾機、錐形槽、熔硫釜。工藝流程為：硫泡沫經泵打入壓濾機，壓濾后的液體回到貧液槽進行回用。打開壓濾機，濾布上的硫膏自流入錐形槽，然后硫膏進入熔硫釜，硫膏在短時間內被加熱熔融并與脫硫液分離，熔融硫以重力沉降的形式自流人貯硫段后斷續排出。

硫泡沫經過濾機過濾后水分可以減少80%左右，硫膏水分含量很低，縮短了熔硫釜的熔硫時間，降低蒸汽的消耗量。過濾出的清液中懸浮硫含量低，可以直接進入貧液槽回用，并且減少脫硫劑的消耗。錐形槽的外壁與水平方向的夾角大于55度，防止硫膏掛壁。熔硫釜的支撐點在二層，主要操作面位于地面和三層的板框過濾機，減少人員上下的走動，操作方便，流程順暢。該裝置還具有占地面積小、建設投資低、操作人員少、勞動強度低、環境污染小、能源消耗少、脫硫成本低等特點。

3 結語

通過對脫硫工段主要裝置設計過程中的問題、方案優化及注意事項的探討，在設計過程中不僅要考慮標準規范的要求，而且要考慮裝置的先進性，設備的優化組合，工程的經濟性和建設方的要求。

［1］王斌乾.“栲膠+888”半水煤氣脫硫的生產運行［J］.科技情報開發與經濟，2008，（18）:35.

［2］溫福亞，張考全，杜敬來，周國樣.脫硫再生系統的優化及新型噴射器的應用［J］.小氮肥設計技術，2005，（26）:1.