合成氨脫硫系統(tǒng)的幾個問題

1、合成氨脫硫系統(tǒng)的幾個問題張彤（長春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司 >在合成氨生產(chǎn)各單元操作中，工藝最為簡單的恐怕就是脫硫系統(tǒng) 了。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，出現(xiàn)問題最多的恰恰也是脫硫。正如一位 資深化工專家在評價(jià)脫硫催化劑時(shí)所說，每一種正規(guī)的脫硫催化劑都 能很好的解決脫硫問題，但是，真正使用很好的廠家卻不是太多。這 是因?yàn)槊摿蛳到y(tǒng)的復(fù)雜性和多變性所決定的。筆者二十多年來一直從 事脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)管理與技術(shù)管理，特別是近年來，因?yàn)楣ぷ麝P(guān)系， 接觸了更多合成氨廠的脫硫裝置，現(xiàn)對目前脫硫裝置中容易出現(xiàn)的一 些問題歸納整理如下，不當(dāng)之處請同行指教。一用系統(tǒng)項(xiàng)目思想指導(dǎo)整個合成氨生產(chǎn)的硫控制 在合成氨生產(chǎn)中，因?yàn)楣?/p>

2、藝流程的不同，如有聯(lián)醇與不聯(lián)醇的， 變換有全低變與中低低等，對H?S的要求也不同。這就必須要針對本企 業(yè)具體的工藝流程，統(tǒng)籌考慮，制定合理的 H?S指標(biāo)。筆者認(rèn)為，無論 什么樣的工藝，總的原則和指導(dǎo)思想應(yīng)該是：在確保變換低變催化劑 需要的前提下，盡可能降低半水煤氣脫硫與變換氣脫硫的控制指標(biāo)。 而低變催化劑所需最低H?S濃度，僅僅是在一定的反應(yīng)溫度和一定汽氣 比下的一個定值，其值高低主要取決于另兩個因素。而低變后，硫?qū)?合成氨生產(chǎn)的影響百害而無一利。因此，在滿足低變催化劑需求的前 提下對半水煤氣脫硫后的H2S指標(biāo)取低限，可以更有效的減輕后工序脫 硫的壓力，從而使生產(chǎn)更易控制。但是，實(shí)際上，好多廠

3、子沒有做到 這一點(diǎn)，特別是有的廠子，當(dāng)?shù)妥兇呋瘎┥杂挟惓?，不是針對問題全 面分析原因，在降低蒸汽用量或溫度調(diào)節(jié)上下功夫，而是盲目的提高 進(jìn)口 H2S指標(biāo)。筆者在安徽就見到這樣一家企業(yè)，該廠因?yàn)槭侨妥児?藝，所以廠方認(rèn)為變換進(jìn)口 H2S越高越好。在這個思想指導(dǎo)下，該廠半 水煤氣脫硫長期停運(yùn)，變換出口氣體分兩路，一路直接去變壓吸附脫 碳，一路經(jīng)變換氣脫硫塔去碳化。兩路氣體分別經(jīng)活性炭精脫硫槽后 匯合回壓縮機(jī)三入。該廠半水煤氣中 H2S一般在500-700mg/m3，而變換 氣脫硫能力又偏小，變脫后H2S長期控制在200-300 mg/m3，這樣就帶來 了一系列惡果：因?yàn)樽儔何浇庹鄢龅臍怏w中 H

4、2S濃度太高，使脫碳腐 蝕嚴(yán)重；活性炭精脫硫劑更換頻繁；因?yàn)榱蛑卸?，甲醇催化劑三個月 就要更換；合成催化劑也因硫中毒而壽命很短。后來在筆者的建議 下，堅(jiān)持一次脫硫常開，脫硫后 H2S指標(biāo)控制在50-70 mg/m3，既保證了 低變催化劑的硫需求，又最大限度的減輕了變換氣脫硫的負(fù)荷。當(dāng) 然，該廠要想徹底解決硫的問題，還要從根本上增加變換氣脫硫的能 力，嚴(yán)格控制變換氣脫硫后H2S在 10 mg/m3以內(nèi)。所以說，把整個合成 氨生產(chǎn)的半脫、變脫、精脫以及深度脫硫做為一個系統(tǒng)項(xiàng)目來綜合考 慮，從而合理分配與控制各階段的任務(wù)和指標(biāo)，是有著現(xiàn)實(shí)意義的。二必須有完善的脫硫工藝流程 合成氨脫硫的生產(chǎn)工藝流程是

5、比較簡單的，也是經(jīng)典流程。在幾 十年的發(fā)展過程中，也只是設(shè)備規(guī)格越來越大，以及在除塵降溫方面 下了點(diǎn)功夫，而沒有對主要設(shè)備予以取舍。但是，有些廠子卻對此問 題不夠重視，隨意性太大。筆者在山西和山東都分別見到有的廠子， 因?yàn)楦鞣N原因，取消了脫硫塔前面的除塵降溫塔，使羅茨鼓風(fēng)機(jī)出來 的氣體直接進(jìn)入了脫硫塔。如七月中旬，山東一家企業(yè)打電話說半水 煤氣脫硫出現(xiàn)不正常情況，連續(xù)多日沒有硫泡沫。筆者到現(xiàn)場時(shí)，發(fā) 現(xiàn)該廠就是羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口氣體沒有除塵降溫，直接進(jìn)脫硫塔。當(dāng)時(shí) 實(shí)際測了一下，脫硫塔進(jìn)口的半水煤氣在 70C以上。再加上該廠溶液 冷卻器換熱面積也偏小，脫硫塔入口脫硫液溫度也高，在這么高的溫 度下，

6、脫硫液的粘度和表面張力明顯下降，空氣在再生槽內(nèi)很難形成 氣泡。即使形成，氣泡膜的粘附性也很差，硫顆粒很難吸附在其表 面，且氣泡擴(kuò)散到界面后也極易破碎。另一方面，溫度的升高，必然 影響單質(zhì)硫的聚合和浮選。而且，溫度高有利于產(chǎn)生副鹽，而不利于 浮選硫磺。所以，長時(shí)間沒有硫泡沫就是很自然的了。還有湖南一家 廠子，熔硫釜?dú)堃毫科?，是正常殘液量的四至五倍。不僅蒸汽消耗 量太大，而且影響脫硫液質(zhì)量。經(jīng)查，其原因也是流程有問題。該廠 熔硫釜熔硫后的殘液不是經(jīng)處理后回再生槽，而是又打入了泡沫槽。 這樣，不僅有一部分殘液始終在熔硫系統(tǒng)打循環(huán)，相應(yīng)增加了熔硫釜 的負(fù)荷，使蒸汽用量無謂消耗太大，另一方面，一部分硫

7、泡沫與熔硫 殘液的混合液在硫泡沫槽的液位到一定高度時(shí)，自動溢流到再生槽 內(nèi)，這部分未經(jīng)處理的混合液嚴(yán)重影響了脫硫液的質(zhì)量。后來對流程 作了改動，工況也很快恢復(fù)正常。所以，在沒有一定理論依據(jù)和把握 的前提下，一般不主張對工藝流程作大的改動，要保持相對完善的脫 硫工藝流程。三注重技改投入，使用先進(jìn)的適用技術(shù)。 實(shí)際生產(chǎn)中常常會發(fā)現(xiàn)，有些廠子脫硫液的控制和其它各項(xiàng)操作 管理都沒有問題，但就是脫硫不達(dá)標(biāo)。這就說明設(shè)備方面存在著嚴(yán)重 的缺陷。比如有的廠子生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大了，但脫硫裝置沒有及時(shí)改進(jìn)， 使脫硫系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行；有的設(shè)備年久失修，達(dá)不到額定能力等。這 類現(xiàn)象特別是在 4、5萬噸的小合成氨廠較為普遍。

8、這就必須通過技術(shù) 改造來解決問題。在進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，要充分考慮運(yùn)用比較先進(jìn)的適 用技術(shù)。如在變換氣脫硫系統(tǒng)的改造中，使用東獅公司 QYD型氣液傳 質(zhì)塔內(nèi)件，也就是通俗稱之為無填料變脫塔內(nèi)件，就是一個很好的選 擇。該裝置的應(yīng)用不僅大大提高了氣體凈化度，擴(kuò)大了生產(chǎn)能力，而，而1/3-且根本上解決了脫硫塔堵塔的問題。該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，操 作彈性大，塔阻力降低 ,且投資小，見效快。特別適應(yīng)于舊脫硫塔改 造，經(jīng)改造后脫硫塔單塔生產(chǎn)能力得到大幅度提高 提高 30-50%) 且凈化度也得到有效的改善。如果用于新塔設(shè)計(jì)，投資費(fèi)用將節(jié)省 1/2。筆者近段時(shí)間以來，一直在本公司專門從事無填料變脫塔的內(nèi)件

9、安裝以及開車調(diào)試工作，通過對多個廠家的安裝與開車實(shí)踐，對此有 著親身體會。該技術(shù)主要效果體現(xiàn)在：一是脫硫效率，在舊塔改造 中，無填料塔內(nèi)件均比改造前脫硫效率要高。二是溶液循環(huán)量，在各 個應(yīng)用廠家均有比較明顯的降低，節(jié)電效果顯著。三是改造費(fèi)用，要 比同等能力的填料塔降低三分之一。四是檢修方便，節(jié)省了大量的人 力物力和寶貴的檢修時(shí)間。這一點(diǎn)，尤其得到了各應(yīng)用企業(yè)的管理人 員，車間干部，甚至是普通的車間操作工維修工們的熱烈好評?？梢?說，在所有已經(jīng)應(yīng)用過的變脫塔改造廠家中，均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效 益。不僅如此，更應(yīng)該看到的是，如果該技術(shù)用于新裝置設(shè)計(jì)，其效 益更為顯著。因?yàn)?，如果用于整個新裝置設(shè)計(jì)，那

10、么因?yàn)樵搩?nèi)件的性 質(zhì)決定了變脫塔的高度可以比填料塔降低三分之一，加上無填料變脫 塔內(nèi)件的溶液循環(huán)量可以較填料塔大為減少，那么，新設(shè)計(jì)裝置中的 再生槽的容積可以相應(yīng)減少，泵的揚(yáng)程也不需太高，這樣綜合算下 來，無填料變脫塔內(nèi)件用于新裝置設(shè)計(jì)效益更為可觀。遺憾的是，到 目前為止，該內(nèi)件雖然在舊塔改造中已廣為成功應(yīng)用，并得到很好的 效果，但新裝置設(shè)計(jì)還沒有應(yīng)用廠家。在這里，也歡迎各位有識之士 在有這方面的需要時(shí)及時(shí)和我公司聯(lián)系，以便使這項(xiàng)新技術(shù)早日得到 更廣泛的應(yīng)用，更好的為企業(yè)增效益。四重視日常管理 同等生產(chǎn)規(guī)模、同樣的設(shè)備、同樣的催化劑，但脫硫效果卻有天 壤之別，這樣的例子實(shí)在是舉不勝舉。其原因，

11、就是日常管理有差 別。在這方面，好多廠家都有著非常好的經(jīng)驗(yàn)可供大家借鑒。可以想 象一下，如果我們的各個廠子都能象山東齊魯一化那樣重視分析工 作，長期堅(jiān)持做脫硫液的全項(xiàng)分析，以分析數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)；能象河南 安陽化肥廠那樣重視再生槽的操作，把再生槽設(shè)為一個崗位，及時(shí)觀 察泡沫浮選、空氣量和溢流情況；能象安徽渦陽化肥廠那樣重視物料 消耗，把物料消耗和操作工的經(jīng)濟(jì)效益相掛勾；能象山東寧陽和山東 平度化肥廠那樣勇于首先使用無填料變脫塔和硫泡沫過濾機(jī)等新技術(shù) 新工藝；能象湖南華容化肥廠那樣重視熔硫工作，按熔硫數(shù)量給操作 工一定比例的獎勵；能象安徽肥西化肥廠那樣建立完善的脫硫數(shù)據(jù)檔 案，使出現(xiàn)任何問題時(shí)都有據(jù)

12、可查，有章可依，那么，整體脫硫水平 肯定會上一個新的臺階?？傊?，在合成氨生產(chǎn)工藝中，H2S含量超指標(biāo)不象其它指標(biāo)那樣敏 感迅速，比如氣柜高度低指標(biāo)要及時(shí)停機(jī)，否則氣柜要抽變形；CO、CO2高了要及時(shí)減負(fù)荷，否則會造成微量高合成切氣等等。而H?S含量高時(shí)，一般不會立即使生產(chǎn)受到影響，特別是長期的輕微的超指標(biāo)， 因此就很少見有哪個廠子會因?yàn)镠2S超指標(biāo)而立即停機(jī)或減量。其實(shí)H2 S經(jīng)常超指標(biāo)更象是慢性中毒，給生產(chǎn)帶來的危害更大。好在目前在行 業(yè)內(nèi)，特別是脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)的成立和運(yùn)行，以及每年的脫硫技術(shù)交 流會使越來越多的企業(yè)認(rèn)識到脫硫工作的重要性和復(fù)雜性。筆者相 信，在行業(yè)內(nèi)同仁的共同努力下，合成氨

13、的脫硫?qū)絹碓揭?guī)范和完 善。脫硫工藝的進(jìn)步和發(fā)展也必將使合成氨生產(chǎn)更加穩(wěn)定的長周期運(yùn) 行。栲膠脫硫因其催化劑價(jià)廉易得，操作穩(wěn)定而得到了廣泛的應(yīng)用。但是，使用栲 膠脫硫廠家卻幾乎都面臨一個塔堵的問題。如何延長塔堵周期、減少塔堵次數(shù)成了 使用栲膠脫硫不得不面臨的難題。為此，各兄弟廠家的技術(shù)人員在這方面付出了大 量的努力，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也有不少相關(guān)方面的文章發(fā)表。本文主要通過對造 成塔堵的硫膏進(jìn)行成分分析去探討如何解決塔堵問題。二、樣品說明及一次數(shù)據(jù)我廠常壓脫硫II系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力18萬噸/年，采用栲膠脫硫，今年8月份因塔 阻升高無法維持正常的生產(chǎn)，只好進(jìn)行扒塔處理。為分析塔堵原因，我們分別從填

14、料的不同位置取了三個樣品。其中1#樣為附著在填料表面的硫膏，2#樣為剝?nèi)ヌ?料表層后緊貼填料的硫膏，3#樣為填料經(jīng)充分沖洗后積沉在地上的硫膏。對此三個 樣品，我們分別對它的栲膠、總釩、總堿度、Nq$C3、酸不溶物的含量進(jìn)行定量分析，分析數(shù)據(jù)見表一：表一樣品一次分析數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目栲膠總釩總堿度NqSQ酸不溶物水分1#<%1.140.223.211.6240.5543.272#<%1.850.170.573.5671.0122.843#<%0.030.010.010.1490.029.79注：因?yàn)轱L(fēng)干時(shí)間不同，水分含量差別較大每個樣品為從塔的不同位置的填料取樣進(jìn)行混合后的混合物。三

15、、數(shù)據(jù)處理及分析<1）數(shù)據(jù)處理為便于分析比較，將表一中的各有效成分含量扣除水分，折算為干基含量列于 表二：表二樣品干基含量分析項(xiàng)目栲膠總釩總堿度NaQ酸不溶物1#<%2.010.395.6420.4871.482#<%2.400.220.744.6192.033#<%0.030.010.010.1699.79<2）數(shù)據(jù)分析從表中數(shù)據(jù)對比來看，我們可以得出如下一些推論：<1）從 1#樣和 2#樣栲膠含量對比可以看出，硫膏等物質(zhì)附著在填料上的原 因極有可能是從未熟化好的栲膠或是栲膠中黏度較高的成分附著在填料上開始 的。<2）填料由里到外，副鹽 <這里我們主要分析了 NqS2O）含量逐漸增加，可 見，隨著脫硫液使用周期增長，脫硫液中的副鹽含量增加，脫硫塔鹽堵的可能 性增加。<3）從 1#樣與 3#樣數(shù)據(jù)對比來看，如果用大量清水沖洗，可以洗掉堵塔物 質(zhì)中 30%的水溶性組分。在實(shí)際生產(chǎn)中，雖不能用清水池沖洗，但是，降低脫 硫液中栲膠、純堿等有效組分的含量有利于降低堵塔的幾率。<4）堵塔物質(zhì)中， 70%以上為非水溶性組分，因此，主要得靠加大循環(huán)量將 這些物質(zhì)帶出脫硫塔，循環(huán)量過低、塔內(nèi)偏流、折流等都容易導(dǎo)致塔堵。四、結(jié)論<1）低溶液組分