湿法脱硫堵塔原因分析及对策

郭文龙，杨永杰，张永斌

（山西阳煤丰喜集团临猗分公司，山西运城 044100）

随着内蒙和新疆等新兴能源基地煤炭资源的大力开发，氮肥产能和产量不断扩大（据统计，目前的氮肥产能已超出需求10Mt／a），国内的氮肥企业只有通过节能、降耗才能求得生存与发展，煤耗更是其中的关键因素。为了降低煤耗，大量投用高硫煤就成了氮肥企业的必然选择，这就对煤气脱硫提出了更高的要求，现在脱硫无疑成了合成氨气体净化的最关键环节，直接决定整个合成氨生产的稳定和效益，而目前湿法脱硫系统遇到的最大问题无疑是堵塔。

1 脱硫系统堵塔的危害

1.1 电耗高

堵塔的直接后果就是整个脱硫系统的压差升高，就拿我厂的半脱来说，开车初期压差只有25mmHg（1mmHg＝133Pa），堵塔时能达到130～140mmHg，罗茨机的电流增加近10A，达到电机负荷上限，这等于每小时多耗电360kW·h，比增加一台罗茨机的电耗还高。另外堵塔后，为保证出脱硫系统的H2S指标，好多企业的惯常做法都是加大循环量，这也会增加电耗。在合成氨的成本组成中，电耗占的比例仅次于煤耗，这对正处于节能降耗大环境中的氮肥行业来说，是个很大的不利因素。

1.2 脱硫效率低

堵塔过程会在填料表面附着一层硫膏，这必然会降低填料的分布效果，最终形成液体偏流，气液接触面积减少，接触时间缩短，影响脱硫效率。

1.3 设备维护工作加重，检修频繁

脱硫维修本来就是个又脏又累的行当，平时人员流失就比较严重，堵塔后更造成憋泵，用于密封的填料很容易打飞，严重时必须将进出口阀门全部关死，才能加进填料。另外，为了保证脱硫效率，加大循环量还会造成出口阀芯和管道冲刷腐蚀严重，这将大大缩短泵的使用寿命。有的合成氨厂，因为压差大，造成的系统停车检修，多则两三个月一次，大大影响了系统的连运。

1.4 煤气阻力大，产量上不去

堵塔必然导致通过净化工段的煤气输送不畅，影响压缩机的打气量，最终影响的是综合氨的产量。现在的合成氨企业，利润空间较小，大多凭产量来维持正常生产运行，同时，维持高产量，也是降低成本的一个途径。

1.5 辅料消耗高

堵塔必然造成气速提高，很容易将脱硫液带出塔；还有就是好多厂家在堵塔后，为了保证后工段的H2S含量，只好以提高脱硫液成分作权宜之计，这些都会增加辅料的消耗。

1.6 存在安全隐患

如果因脱硫塔堵塔，造成罗茨机出口压力不断升高，极易造成罗茨机掉闸，如果不及时关闭出口，将导致罗茨机倒转，严重时可能将整个罗茨机打爆。另外，频繁的增减泵，频繁的检修，必然增加不安全因素，影响安全生产。

2 导致脱硫系统堵塔的原因

（1）脱硫系统的指标控制。

（2）气温低时液相加热。把这一项单独列出，是因为这是现在氮肥企业的普遍做法，或许是没有办法的办法，或许是还没有认识到这样做的危害。

（3）脱硫塔内件的选择。

（4）没有选择合适的脱硫剂。

（5）脱硫液再生效果差，贫液中硫含量高。再生不好，就是在塔内Na2CO3吸收H2S得到的NaHS，未全部被氧化为单质硫，并被浮选收集到泡沫槽，而被带入了脱硫塔，在塔上段才完成氧化反应，生成单质硫，随即附着于填料表面，这是造成脱硫塔上段堵塔的主要原因。

（6）硫回收的质量。硫回收开的好坏，能直接反映脱除了多少H2S。即便脱硫系统开得再好，硫磺回收不出来，那肯定是滞留在了塔内，为堵塔埋下隐患。还有就是熔硫的返液如果回系统，是造成副盐含量高的重要因素。

（7）前工段的除尘效果。众所周知，进入脱硫系统的气体成分复杂，含有不少杂质和脏物，一旦进入脱硫塔就很难带出，会和硫膏掺和在一起造成堵塔。一般的填料塔都分为3段，如果检测的结果是最低层填料压差大，那多半是因除尘效果不佳所致。

3 防止脱硫系统堵塔的应对措施

（1）温度是脱硫系统正常运行的关键因素。温度低了液体粘度大，脱硫效果差，温度高了副盐生成多，也不利于H2S的吸收。有人做过试验，只要脱硫液温度高于45℃，Na2S2O3和Na2SO4的生成率会直线上升。而且再生温度过高时，再生槽虚泡严重，硫颗粒聚合和浮选困难，致使贫液中悬浮硫逐步升高。一般脱硫温度应控制在38～42℃为宜，最低不低于35℃，最高不能高于45℃。

pH值也是影响化学反应的一个重要因素。脱硫反应同样要严格控制再生液的pH值，一般要控制在8.2～8.8之间，生产中尽量避免pH值高于9.0。当溶液的pH值大于9.2时，副盐的生成率也会直线上升。

脱硫液的主要成分，则要根据生产工艺及时调整，同时严格控制脱硫液中的悬浮硫和副盐含量。

（2）好多企业，特别是北方的企业，为了在冬季气温低时提高脱硫液温度，惯常的做法是给脱硫液加个蒸汽加热器，直接用蒸汽将脱硫液加热。还有一些企业是在再生槽底部增加蒸汽盘管或直接通入蒸汽。我厂原先也是这样做的，2010年我们在脱硫塔煤气进口管上，加了个蒸汽夹套，用蒸汽加热煤气，效果不错。如果热量不够，还可以在煤气管上直接通入蒸汽提温。

（3）湿式氧化法脱硫中，对吸收塔的选择大多还是以传统的填料塔为主，并且仅在塔顶设置一个分布器，脱硫液经填料层自上而下流动，因塔高动辄几十米，加上煤气的阻力，时间长了很容易造成偏流。如今不少氮肥企业已经通过技改，在每层填料上部增加再分布器，以减缓液体偏流，避免形成干区，也能有效缓解堵塔。

另外，随着工业技术的不断进步，解决了雾化喷头等难题，空塔喷淋以其结构简单、塔体利用率高、气液相际间的传质效率高和运行成本低等优势，逐渐进入人们的视野，据悉几个兄弟企业应用效果很好，塔压差基本为零，从根本上避免了堵塔，值得推广。

（4）脱硫催化剂的选用，将从根本上决定脱硫效率、辅料消耗和脱硫成本等关键指标。现在国内的湿法脱硫剂品种很多，仅酞菁钴系列的就有T90－2、RTS、PDS－600和TTS等，另外还有DDS和NDC等铁系催化剂。脱硫剂的选择没有固定的标准，但必须依据现有的工艺流程和设备配置，还有煤气中的H2S含量和需要达到的脱硫指标。比如我公司半脱进口H2S为2 500～3 500mg／m3，因为变换采用的是全低变，要求出脱硫系统的H2S在100mg／m3左右，我们采用碱法的栲胶辅以888两种催化剂组合，这也是业界普遍接受的较佳组合。不过现在遇到一个问题，因V2O5的安全性，其生产企业的规模正在不断压缩，价格越来越高。现在在使用过程中也平添了许多麻烦。有的地方已经出台规定，禁止使用V2O5。所以，笔者还是看好酞菁钴系列的脱硫催化剂，携氧能力强、粘度低、有利于冲塔和能脱除部分有机硫都是其优点。

（5）喷射再生槽要严格按 《合成氨》等手册设计，内侧反应槽、中间贫液环槽和外侧泡沫环槽三部分缺一不可。内筒顶端与硫泡沫溢流堰的距离应取700mm，尾管距离槽底建议取900mm，可以在尾管的端口上割上锯齿状花纹，提高分布效果。建议将尾管和花板焊死，因为我们在检修过程中发现，尾管和花板接触处磨损严重。喷嘴最好用不锈钢，因为这也是一个容易腐蚀的部位。喷射器的安装最好找专业的安装队，保证垂直同心，否则会影响抽空气量。生产中还要通过再生压力和液位调节器，严格控制泡沫层的厚度，防止液面大幅度波动和翻浪，保证硫泡沫的正常溢流，同时也要避免泡沫带液过多。经常根据进气室风速或倒喷情况，检查喷嘴和喉管是否有堵塞和结垢甚至腐蚀。

（6）好多企业采用的都是连续熔硫，因为环保和成本压力大，熔硫的返液大都经冷却返回系统，我厂每班回收的返液量就达30m3。进熔硫釜的蒸汽温度能达到190℃，出熔硫釜的返液最低也有85℃，如此高的温度，必然会产生很多副盐。现在通常的做法是将返液引入沉淀池，经沉淀冷却后再打入贫液槽，有的企业还加上了凉液风机。但这样做只对降低返液温度有效，而副盐的冷却沉降效果甚微。笔者曾做过试验，将一部分返液常温静置沉淀1个月后，副盐含量几乎没什么变化。

我们现在正在进行技改，将再生槽浮选的硫泡沫先打入过滤机，过滤出大部分的清液，再将浓缩的硫膏打入熔硫釜。这样大大减少了熔硫的返液量，也就最大程度上避免了副盐的生成。如果能直接卖生硫磺，或开发生硫磺下游产品，将对脱硫系统的正常运行更为有利。

（7）保证气化炉出口除尘器的正常运行，按时下灰。造气循环水最好能上微涡流。开好电除尘装置，不仅要维护好电滤器的二次电压和电流，还要经常热洗电滤器，尽量减少因二次电压、电流表的误差，造成对除尘效果的误判。管理好洗气塔和冷却清洗塔的循环水，有条件的企业要勤置换，最好能连加连排。

由现场管理笔者深深体会到，脱硫工作是个“良心活”。在工艺和设备选定以后，平时细枝末节的管理，也是做好脱硫工作的关键。搞脱硫的员工，不仅业务素质要高，能分析问题、解决问题，而且要有高度的责任心，对每时每刻的脱硫运行情况了如指掌，才能及时发现生产中遇到的问题，及时采取有效措施。

以上所述，是笔者在生产一线工作的些许积累，主要围绕脱硫塔堵塔的问题整理了一些资料，希望对奋战在脱硫一线的工程、技术人员有所帮助。