我厂脱硫、变换装置由山东规划院设计,2004年10月投产。规模为12万吨/a合成氨,2万吨/a甲醇。进半脱H2S设计为2.0g/Nm3,最大处理气量56000Nm3/h; 2.1MPa变换,变脱出口H2S≤20mg/Nm3。实际因煤采购及效益原因,我厂半水煤气ΣS一般为1.8-6 g/Nm3。
1 半脱
1.1 半脱工况
半脱塔:Dn5000×31000 ,三层φ76聚丙稀阶梯环,5米/层
半脱再生槽:φ7020×5810
半脱溶液循环量:800-850 m3/h
现溶液组分:Na2CO3+“888”
现半脱出口H2S: 10—40mg/Nm3
1.2 初期运行状况
初期按设计溶液采用Na2CO3+TE(栲胶)+V2O5,硫泡沫大而粘,脱硫率较高,每当悬浮硫高时,就加2-3Kg“888”脱硫剂。2005年4、5月份,因V2O5价格急剧上涨,脱硫成本大大增加,故6月15日起,计划全部改用“888”脱硫剂,按置换方案一周完成。但期间出现了严重问题:喷射器大面积反喷;再生槽局部翻滚厉害,以至翻出围沿,严重时只有1/5的地方出泡沫;半脱出口H2S超过150 mg/Nm3;悬浮硫最高达29g/l,并经常维持在10 g/l以上,溶液既不是栲胶溶液颜色也不是“888”溶液颜色。开始许多人都认为是“888”冲塔的结果,但脱硫塔阻力却迅速由3KPa长至6KPa以上。我们一方面清理喷射器,同时提高再生压力至0.5MPa,局部加高围堰,因压力高时溶液翻腾更加严重,再生压力回至0.4 MPa;另一方面反复尝试加大其中一组分的含量,直到7月下旬,当确定只加并过量加大“888”脱硫剂含量时,情况才基本稳定下来,脱硫塔阻力在8月上旬降至2.0 KPa以下,悬浮硫稳定在2-3 g/l。
1.3 原因分析及改进
(1)组分置换时,有个错误的认识,即减少了的TE和新加进的“888”都在各自发挥自己所占组分的作用,其实,正常溶液浓度下50%TE+50%“888”〈〈100%TE(或100%“888”)!而应迅速将所替换的成分加至正常浓度。
(2)根据以后再生槽的检修结果看,再生槽底部有0.5米厚硫膏(大部分为日积月累,在悬浮硫高时形成更快),吸入的气体上升时必然夹带沉淀下来的部分硫膏上升,堵塞气体分布板孔,气体上升阻力增大,以至于将部分分布板冲开焊缝,分布板失效,气体偏流,造成局部溶液翻滚厉害,形不成硫泡沫。
2 变脱
2.1 变脱工况
变脱塔:Dn2600×29000
变脱再生槽:φ4020×6200
变脱溶液循环量:240—300 m3/h
现溶液组分:Na2CO3+“888”
现变脱出口H2S: ≤2mg/Nm3
2.2 初期运行状况
变脱塔由原苯菲尔脱碳时用的吸收塔改造而成,初期仍使用驼峰式旧塔盘及旧φ52聚丙烯阶梯环。因煤造气工况不稳定,经常大幅度减加气量,运行3个月后,发现NaHCO3含量超过70 g/l,另外出口气体开始带液,塔阻升高,不得不减小溶液循环量,造成变脱出口H2S超过50 mg/Nm3,时常超80 mg/Nm3,形成恶性循环,不得不扒塔。
1.3 原因分析及改进
(1)2.1MPa下变换使CO2在溶液中溶解度更高,Na2CO3水解反应向生成NaHCO3方向进行,因此必须释放出溶液中CO2才有利于脱硫反应。开始想上闪蒸釜,但经计算后就发现:变换气中CO2含量占28.8%,1.9MPa变脱压力下CO2分压为0.55MPa,而再生压力为0.52-0.58MPa,因此闪蒸釜是闪蒸不出CO2气体的。只能考虑从再生槽引出溶液,用旁路加热释放CO2气体的方法。
(2)由于驼峰式塔盘两驼峰之间谷底间隔分布降液孔,驼峰下部各有80mm的坡面无任何孔,填料在谷底聚集,破碎的填料能直接冲刷到降液孔上造成堵塞,且析出的硫易在无孔部分聚集形成硫膏,造成液体偏流,塔阻力高并使溶液循环量逐渐降低,脱硫率下降。我们在扒塔后将驼峰板换成栅板式,填料不与栅板下气体分布板上的降液孔接触,并换新填料,取得成功。
3 运行现状
要使本装置提高脱硫率,在精心管理下,最基本就是在设计条件内,适当加大溶液循环量和提高溶液有效成分浓度。一方面降低再生压力,使泵额定功率下流量增加,另一方面使回收滤液进半脱而不进变脱,用变脱把关。经过近一年的摸索、改造和优化,我厂达到了ΣS 3.0-4.2 g/Nm3,气量49000 Nm3/h时,变脱出口H2S≤2mg/Nm3的脱硫能力。目前溶液悬浮硫半脱≤0.3g/l,塔阻2KPa,未扒过塔;变脱塔盘改造后悬浮硫一直≤0.023 g/l,塔阻0.022MPa。