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半水煤氣脫硫堵塔因素的探討

文檔作者：周軍瞿國(guó)忠文檔來(lái)源：江蘇華昌化工股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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140 前 言小氮肥 第 40卷 第 6期 2012年 6月半水煤氣 脫硫堵塔 因素的探討周 軍 瞿 國(guó)忠(江蘇華 昌化工股份有限公 司 江蘇張家港 215634)江蘇華昌化工股份有限公 司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)華 昌公司)現(xiàn)有 3套半水煤氣脫硫裝置，均采用“純堿 +栲膠 +888”濕式氧化法脫硫工藝。由于脫硫前半水煤氣中 HS(質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，下同)比較高 ，為了確保半水煤氣脫硫效率，3套裝置均采用 2臺(tái)脫硫塔串聯(lián)流程。裝置投運(yùn)以來(lái) ，主要問(wèn)題是脫硫塔阻力上升較快 ，一般運(yùn)行 5～8個(gè)月后單塔阻力就達(dá)到了10kPa，脫硫系統(tǒng)阻力達(dá)到 20kPa，難 以維持正常運(yùn)行，只能停車(chē)清理 、更換填料，不僅影響了產(chǎn)量，而且耗費(fèi)大量的人力 、物力。為此 ，對(duì)造成脫硫塔堵塞的原 因進(jìn)行 了分析，并針對(duì)性地采取改進(jìn)措施 ，以達(dá)到脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的目的。1 工藝流程與設(shè)備參數(shù)1．1 工 藝流 程1．1．1 半水煤氣流程來(lái) 自半水煤氣氣柜 、HS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1．0～驢 驢 驢 驢 驢 驢 驢 驢 驢 驢 —：2降低。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn) 中的不斷摸索調(diào)整，適 當(dāng)延長(zhǎng)了吹風(fēng)時(shí)間5～6S，循環(huán)時(shí)間控制在 135s較為合適 ，以減少爐況波動(dòng)對(duì)產(chǎn)氣量 的影響。延長(zhǎng) 吹風(fēng)時(shí)間后 ，單爐入煤量和產(chǎn)氣量得到明顯提高。此外 ，煤棒制氣宜采用低風(fēng)壓、大風(fēng)量的操作方法 ( 2650mm爐的風(fēng)量一般控制在18000～21000m／h)，不宜采用強(qiáng)風(fēng)短吹的操作方法 。5．4 造氣 爐爐 況 的判斷可以通過(guò)觀察造氣爐出渣的顏色及形狀來(lái)判斷造氣爐的爐況。造氣爐如果生產(chǎn)不正常，則 產(chǎn)生的爐渣細(xì)灰較多 ，有少量大塊 ，顏色外 白內(nèi)黑 ，嚴(yán)重時(shí)出灰偏 斗 (偏斗表 明造氣爐 內(nèi)氣體偏流 、有風(fēng)洞或蒸 汽壓力不足 )。爐渣細(xì)灰多 ，表 明爐溫較低 ；爐渣外白內(nèi)黑 ，說(shuō)明煤棒未完全燃燒。應(yīng)2．5g／m (標(biāo)態(tài) )的半水煤氣先進(jìn)入氣柜出 口的清洗塔 ，經(jīng)過(guò)造氣循環(huán)水清洗除去部分煤塵后進(jìn)入靜電除焦器 ；除去灰塵 和焦油后的半水煤氣經(jīng)過(guò)羅茨鼓風(fēng)機(jī)升壓至 40kPa左右后送入冷卻塔 ，與塔頂噴淋的脫硫循環(huán)冷卻水換熱 ，冷卻至 35℃左右后依次進(jìn)入一級(jí)脫硫塔 、二級(jí)脫硫塔 ，與塔頂噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸以脫除半水煤氣中的HS，使出塔氣體 中的 H：S≤100mg／m (標(biāo)態(tài) )；脫硫后 的氣 體 經(jīng) 過(guò)清 洗塔 清 洗后 送 往脫 硫 系統(tǒng) 、由靜電除焦油器 作進(jìn)一步凈化 ，然后送往壓縮 機(jī)一 段 進(jìn) 口。1．1．2 脫硫液流程從脫硫塔底 出來(lái)的脫硫液進(jìn)入富液槽 ，經(jīng)再生泵送至氧化再 生槽 ，通過(guò)空氣氧化作用使脫硫液 中的單質(zhì)硫形成硫泡沫懸浮在脫硫液表層 ，停留 30min左右后，硫泡沫進(jìn)入硫泡沫過(guò)濾槽 ，用硫 泡沫 泵打人 板框 壓濾機(jī) 壓濾 ，濾 液 回富液槽 ；壓濾后的硫膏由漏斗進(jìn)入熔硫釜 ，通過(guò)夾套蒸汽加熱獲得成品硫磺 ；氧化再生槽下層再生后 的溶液驢 驢 驢 驢根據(jù)出渣情況判斷爐況 ，并及時(shí)采取相應(yīng)措施 。6 經(jīng)濟(jì)效益分析經(jīng)過(guò) 1年多運(yùn)行后 ，對(duì)煤棒制氣進(jìn)行了測(cè)算。煤棒制氣的單爐產(chǎn)氣量均為同類(lèi)型塊煤造氣爐產(chǎn)氣量 70％ ，噸氨煤棒消耗約為 1．50t，噸氨塊煤消耗約為 1．20t，塊煤均價(jià)為 1300元／t(塊煤 中末煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 10％，減去差價(jià)實(shí)際塊煤煤價(jià)為1300 t)，末煤均 價(jià)為 900 t，煤 棒加工 費(fèi)100元／t，則噸氨耗煤棒成本為 1450元 ，噸氨耗塊煤成本為 1560元 ，采用煤棒制氣時(shí)噸氨成本可節(jié)約 l10元左右。若 100kt／a合成氨裝置氣化用煤全部使用煤棒 ，每年可增加效益 1600萬(wàn)元。(收到修 改稿 日期 2012-02—22)萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)16下方 面原 因。3．1 長(zhǎng)期 超 負(fù)荷 生產(chǎn)超負(fù)荷體 現(xiàn)在氣量 和 H s含量 2個(gè) 方面 。1和 2脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理氣量均為 70000m ／h(標(biāo)態(tài))，進(jìn) 口半 水煤 氣 中 H：S≤2．0g／m (標(biāo)態(tài))，實(shí)際氣量一直在 80000m／h(標(biāo)態(tài) )以上 ，并且由于原料煤供應(yīng)緊張 ，煤種變化頻繁，半水煤氣 中 HS含量 波動(dòng) 比較 大，平均超 過(guò) 2．5g／m(標(biāo)態(tài) )，最 高超 過(guò) 3．0g／m (標(biāo)態(tài) )。雖然采 用雙塔 串聯(lián) ，滿(mǎn)足了脫硫要求 ，但超負(fù)荷帶來(lái) 了液泛 、脫硫 系統(tǒng)總硫 量 的增加 等問(wèn)題 ，再生 、硫 回收環(huán)節(jié)沒(méi)有跟上 ，造成懸 浮硫及副鹽含量高 ，脫硫 系統(tǒng)長(zhǎng) 期惡性 循 環(huán)。1脫硫 系統(tǒng) 在 2009年12月強(qiáng)化生產(chǎn)通過(guò) 87600m／h(標(biāo)態(tài))氣量時(shí) ，二級(jí)脫硫塔甚至發(fā)生氣頂現(xiàn)象 (部分脫硫液被氣體頂住下不來(lái))，不到 3個(gè)月阻力上升至 11kPa，被迫再次清塔 ；3脫硫系統(tǒng)氣量穩(wěn)定 ，運(yùn)行周期相對(duì)較 長(zhǎng) 。3．2 溶液 循環(huán) 量在設(shè)備 條件 確 定 的情 況 下 ，溶 液 循 環(huán)量 與 液氣比 、噴淋密度就是一個(gè)概念。脫硫 系統(tǒng)改為雙塔串聯(lián)后總循環(huán)量增加不多 ，只能把原 1臺(tái)塔 的溶液量分配至 2臺(tái)塔。從表 1可看 出：3套脫硫系統(tǒng) 的溶液循 環(huán)量都偏 小 ，噴淋密度 沒(méi)有達(dá) 到45T1／(m ·h)的要 求 。一 段 時(shí) 間 內(nèi) ，因貧 液 經(jīng)1根總管進(jìn)入 2臺(tái)塔 ，使 2臺(tái)塔 的壓力 不一致且波動(dòng)較大 ，引起循環(huán)量和塔液位大幅波動(dòng) ，導(dǎo)致填料段形成 千區(qū)和 半干 區(qū)，加 速 了堵 塔。2009年7月 ，因脫硫系統(tǒng) 電氣檢修 ，1脫硫系統(tǒng)循環(huán)量減半運(yùn)行約 15d，二級(jí)脫硫塔阻力迅速升至12kPa，再增大循環(huán)量仍無(wú)法恢復(fù)，只得停車(chē)清理填料。3．3 填料的選擇選擇脫硫塔填料 ，除應(yīng)要兼顧 脫硫效率和抗堵塞能力 ，還必須考慮填料 的強(qiáng)度。為了降低阻力 ，2脫硫系統(tǒng) 2臺(tái)塔最初安裝 了格柵填料 ，分別在 2007年 9月 和 2008年 lO月發(fā) 生倒 塌 ，因此 全部更換為 76mm聚丙烯鮑爾環(huán)填料。3．4 氧含量半水煤氣中氧含量升高 ，加速了脫硫塔 中脫硫溶液析硫反應(yīng) 的再生過(guò)程 ，加快 了脫硫塔硫堵的形成。華昌公 司煤氣中氧含量 比較高 ，正常時(shí)小氮肥 第 40卷 第 6期 2012年 6月達(dá) 0．4％(體積分?jǐn)?shù) )。3．5 熔硫 問(wèn)題1和 2脫硫系統(tǒng)原均采用連續(xù)熔硫方式 回收硫 ，因環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格 ，熔硫清液和殘?jiān)祷孛摿蛳到y(tǒng)。由于清液量大，且溫度高 、副鹽含量高，對(duì)脫硫系統(tǒng)溶液成分變化影響很大。3．6 溶液的新鮮度3脫硫系統(tǒng)脫硫塔運(yùn)行周期都較長(zhǎng) ，一般能超過(guò) 2年 ，但一旦清塔 以后 ，脫硫塔 清塔周期說(shuō)明溶液的新鮮度很 重要。除了脫硫 塔 中的析硫反應(yīng) ，另一 重要 原 因是 由貧 液 帶 入 脫 硫 塔 的硫 。華昌公司富液槽 中積硫量很大 ，有時(shí)還影 響再生泵輸送量 ，這種大顆粒的單質(zhì)硫很難在再生時(shí)浮選出來(lái) ，會(huì)隨貧液進(jìn)入脫硫塔。清塔后 ，對(duì)填料問(wèn)的堵塞物進(jìn)行分析 ，其主要成分是硫磺。2011年2月 18Et的分 析 結(jié) 果 (質(zhì) 量 分?jǐn)?shù) )：Na，SO 為1．33％ ，H 0為 33．72％ ，硫磺 為 57．89％ ，Na，CO 為1．39％，其他雜質(zhì)為 5．67％。3．7 二級(jí) 脫硫塔 更易硫 堵二級(jí)脫 硫塔 運(yùn) 行周 期 相對(duì) 較 短。其 原 因 ：①一級(jí)塔吸收的硫多 ，液相中析硫也多 ，由于氣量大 ，被霧沫夾帶進(jìn)入二級(jí)脫硫塔 ；②二級(jí)脫硫塔溫度 比一級(jí)塔低 ，在冬季更明顯，～級(jí)脫硫塔可 以通過(guò)控制冷卻塔水量來(lái)調(diào)節(jié) ，二級(jí)脫硫塔卻沒(méi)有有效 的調(diào) 節(jié) 手段 ，溫 度 過(guò)低 ，生 成 的硫 磺 黏度 大 ，并且會(huì) 因碳酸氫鈉 、硫代硫酸鈉 、栲膠等溶解度下降而析出沉淀 ，堵塞填料 。4 采取 的措施為了解決堵塔 問(wèn)題，華 昌公 司除 了嚴(yán)格控制煤氣中的氧含量 、開(kāi)好靜電除焦裝置 、加強(qiáng)工藝監(jiān)管外 ，還采取了一系列的措施。4．1 單 塔配 單泵從脫硫泵 出 口單 配 1根貧 液管至二級(jí)脫 硫塔 ，二級(jí)脫硫塔溶液出 口管也單獨(dú)接至富液槽 ，使每臺(tái)塔溶液互相分開(kāi)，互不干擾 。改造之后 ，各塔的循環(huán)量和液位非常穩(wěn)定 ，且容易調(diào)節(jié) ，有利于確保噴淋密度 ，對(duì)防止堵塔有一定 的作用。4．2 改變?nèi)哿?方 式 ，完善 殘液 回收 方案連續(xù)熔硫改為 間歇熔 硫，增加板 框壓 濾機(jī)。硫泡沫先經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)濾干，再通過(guò)漏斗進(jìn)入萬(wàn)方數(shù)據(jù)小氮肥 第 40卷 第 6期 2012年 6月熔硫釜 ，清液量大大減少 。同時(shí)，對(duì)熔硫過(guò)程產(chǎn)生的清液與殘?jiān)謩e處理 ，盡量減少對(duì)脫硫 系統(tǒng)溶液成分的影響。(1)板框壓濾機(jī) 出來(lái) 的比較清的濾液直接返回富液槽 。(2)由于板框壓 濾機(jī)卸下來(lái) 的硫 膏 比較干 ，為了提高蒸硫磺的效率 ，需 向熔硫釜 內(nèi)添加少量溶液 ，熔硫時(shí)應(yīng)略開(kāi)清液閥以保持釜內(nèi)壓力 ，上層清液隨熱蒸汽排出。清液總量不多，但溫度較高 ，且其 中含有較多硫顆粒 ，如果直接返 回脫硫系統(tǒng) ，不僅影響溶液組成 ，硫顆粒會(huì)在填料上積累 ，造成堵塔 。熔硫釜上部清液先進(jìn)入 1只緩 沖罐 ，熱氣通過(guò)放空管引至高處 ，清液從溢流管流至沉淀池 ，進(jìn)行 自然冷卻 、沉淀。緩 沖罐 的作用是初 步分離了一部分雜質(zhì) ，又解決 了熔硫釜上部排出清液直接飛濺到沉淀池里的問(wèn)題。(3)一釜硫磺放完后 ，為防止放硫管堵塞 ，必須從放硫管泄壓 ，以便排盡釜 內(nèi)殘?jiān)?，使殘?jiān)策M(jìn)入沉淀池 自然冷卻 、沉淀 。(4)定期 將沉 淀池 中收集 的殘 液打 到壓濾機(jī) ，濾餅進(jìn)熔硫釜，濾液溫度 比較低 ，已經(jīng)過(guò)多次分離 ，可 以返 回富液槽。4．3 改善設(shè) 備結(jié)構(gòu)利用停車(chē)機(jī)會(huì)對(duì)設(shè)備 內(nèi)件進(jìn)行 了改造 ，增加了填料段問(wèn)的液體再分布器 ，改善氣液的分布 ；降低單段填料的高度 ，一般不超過(guò) 4000inlTl，使硫膏不易堆積 ；取消原來(lái)的格柵除沫器 ，在二級(jí)脫硫塔后增設(shè)旋流板分離器 ，防止除沫器堵塞。4．4 調(diào)整填料規(guī)格因脫硫塔堵塞位置大部分在塔下部 ，故調(diào)整了填料 的規(guī)格 ，上層 仍為 76mm的鮑爾環(huán)填料 ，下層改裝 100mm的鮑爾環(huán)填料 ，更容易沖洗下層 的堵塞物。4．5 提高脫硫系統(tǒng)再生能力提高脫硫后富液再生能力 ，可加快富液 中硫的取出，降低貧液中的殘硫含量 ，不僅能提高貧液的吸收能力 ，而且可一定程度上減緩脫硫塔 的堵塞 。華 昌公司通過(guò)對(duì)硫泡沫泵的改造 ，提高硫泡沫泵打量 、多開(kāi)啟再生槽的噴嘴等措施 ，可增加硫磺產(chǎn)量 1t／d左右。174．6 添 加 888催 化劑888催化劑是 以三核酞菁鈷磺酸鹽金屬有機(jī)化合物主體的脫硫催化劑，脫硫液 中 888催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可 以控制在(20～30)×10～，且在脫硫系統(tǒng)投用初期就應(yīng)連續(xù)加入 ，對(duì)延緩阻力上升有一定的作用 。888催化劑 同時(shí)具備載氧和析硫的功能 ，與栲膠混用可以降低溶液黏度 ，有利于硫泡沫壓濾操作和硫 膏的分離 ；并且減少了五氧化二釩 的用量 ，降低了五氧化二釩消耗。5 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)(1)管理非常重要 ，清塔后前期脫硫系統(tǒng)阻力一般都很平穩(wěn) ，一旦脫硫系統(tǒng)阻力開(kāi)始上升后即迅速上升 ，并且很難下降，而溶液成分的控制 、生產(chǎn)負(fù)荷 的平衡 、再 生保證 的溢流量、噴嘴 的壓力 、過(guò)濾效果以及溶液和氣體溫度等指標(biāo)都必須靠管理來(lái)實(shí)現(xiàn) 。(2)格柵填料 、不銹鋼三角填料都是空隙率很大的填料 ，運(yùn)行初期阻力確實(shí)很小 ，但脫硫效率不高，而且一旦發(fā)生堵塔 ，清理非常 困難。所 以，將其安裝在一級(jí)脫硫塔較好 ，二級(jí)脫硫塔以裝填散堆填料為宜 。(3)填料一定要 全部清理 ，不要 只清理其 中1段或 2段 ，而且必須徹底 ，柵板 、分布器 、除沫器等也必須同時(shí)清理干凈，否則脫硫系統(tǒng)阻力會(huì)迅速 上升 。(4)再生槽并 不能取 出脫 硫 系統(tǒng) 中全 部 的硫 ，華 昌公司正在考慮對(duì)貧液進(jìn)行過(guò)濾，杜絕有硫顆粒被帶進(jìn)脫硫塔 。(5)應(yīng)盡量控制一級(jí)脫硫塔 的頂部帶液 ，減輕對(duì)二級(jí)脫硫塔 的影響 ；冬季應(yīng)提高二級(jí)脫硫塔的進(jìn)氣溫度 ，如采取調(diào)節(jié)煤氣溫度或加熱溶液等措施。6 結(jié)語(yǔ)脫硫塔堵塔 的原 因非常復(fù)雜，受工藝的限制，脫硫系統(tǒng)硫 的積累是不可避免的，但通過(guò)加強(qiáng)管理 、技術(shù)改造等措施 ，完全可以延長(zhǎng)其運(yùn)行周期 ，做到定期清理 ，避免非計(jì)劃停車(chē)。(收 到修 改稿 日期 2012-04—16)

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