浅析造气粗脱硫系统的改造

孟志成 沈 丽 高志勇(沧州大化集团TDI公司 河北沧州061000)

浅析造气粗脱硫系统的改造

孟志成 沈 丽 高志勇
(沧州大化集团TDI公司 河北沧州061000)

1 存在问题

沧州大化集团TDI公司(以下简称TDI公司)造气车间粗脱硫系统自原始开车至今一直采用栲胶法脱硫工艺。因栲胶脱硫液自身特性及配制要求严格，有时造成脱硫效果不佳；脱硫液中胶体成分不易控制，脱硫液易起泡，悬浮硫含量高，硫沉积严重，导致再生喷管堵塞；尤其是硫膏在脱硫塔内沉积致使脱硫塔压差升高，给连续稳定生产带来隐患。为此，对脱硫剂重新选型和流程进行改造，对工艺操作条件进行综合性改造。

2 脱硫剂的选用

根据脱硫催化剂的使用经验，很多企业认为脱硫催化剂的使用应当越简单越好，最好不要多种催化剂混用；脱硫催化剂的选择应以活化使用简单、携氧及催化活性高等为原则。目前，酞箐钴系列脱硫催化剂已成为国内应用最广泛的湿法脱硫催化剂之一，其具有配制溶液清亮、黏度低、悬浮硫含量低、活化简单、使用方便、催化活性高等特点，因此，TDI公司决定试用PTS脱硫剂。根据PTS(酞菁钴系)的强氧化能力，可将系统中的S2-氧化成硫单质或多硫化物。由于PTS脱硫剂使用简单、泡沫稳定、硫颗粒大、易于浮选，现改用PTS为主的脱硫液，停用了栲胶。

PTS脱硫剂的配制：在保证脱硫液碱度在 3～5 g/L时，每天补加碱液，每天补加1 kg PTS脱硫剂，并控制其质量分数在(15～30)×10-6。如果入口气中φ(H2S)≤2 g/m3(标态)，PTS脱硫剂质量分数一般控制在(15～20)×10-6；如果入口气中φ(H2S)>2 g/m3(标态)，PTS脱硫剂质量分数一般控制在(20～30)×10-6。TDI公司粗脱硫系统的溶液流量为200 m3/h，入口气中H2S质量浓度在1 000～1 500 mg/m3(标态)。

3 工艺操作条件的改进

(1)严格控制脱硫液温度及脱硫塔入口煤气温度。当脱硫液温度超过50 ℃时，系统副反应会加剧；同时由于温度高，溶液表面张力和黏度下降，硫颗粒增大，形成的泡沫易破碎，影响脱硫系统的浮选，并且还会影响H2S和O2在溶液中的溶解度，不利于吸收和再生，脱硫效率会下降。因此，脱硫液温度一般控制在(40±5) ℃。

进入脱硫塔入口煤气温度低，对溶液组分影响小；脱硫塔入口煤气温度过高会使溶液温度升高，夹带的水分混入溶液，溶液有效组分含量降低，易产生溶液夹带。因此，脱硫塔入口煤气温度应控制在30～35 ℃。

(2)提高熔硫釜返液温度，降低进入贫液槽的溶液温度。熔硫釜返液温度控制在70～80 ℃，可有效提高熔硫釜的熔硫效果，但高温溶液进入系统易导致脱硫液温度高，造成副反应增加，为此，增设了溶液沉降槽和内置折流板，增加了溶液流程线路，使溶液进行自然降温，溶液沉降槽出口溶液温度基本控制在50 ℃，溶液沉降槽的设置还使返液进一步沉降分离，降低了系统的悬浮硫含量和减少了系统副反应的发生，并使返液中的副盐含量进一步降低。

(3)降低碱液配制温度。改变原先碱液配制要求用蒸汽加热到70 ℃的工艺指标，避免补充溶液组分配制的高温碱液加入系统而提高溶液温度。现在改用脱盐水直接配制，经搅拌溶解2 h后再补入系统，有效降低了溶液温度。

(4)调整喷头压力及溶液循环量。再生槽喷射压力必须保证在0.45～0.50 MPa，若压力不够，则吸入空气量少，会造成富液再生不完全，保证喷射压力可以保证喷射速度达12 m/s，使再生反应完全。

通过5只喷射器的截止阀来控制溶液循环量，保证气液比和溶液在脱硫塔中的喷淋密度。溶液循环量过低，产生的硫颗粒易沉淀在填料环表面及管道和设备中，使系统阻力增大；但溶液循环量过高，会影响溶液在反应槽及再生槽内的停留时间，不利于析硫和再生。因此，两者必须兼顾。

(5)加强硫回收操作。熔硫釜返液温度应严格控制在65～80 ℃，并控制好返液量，保证返液清亮。每班确保放硫彻底，避免熔融的硫在釜内存积，使熔硫釜运行工况恶化。另外，在保证溶液悬浮硫及副盐稳定的前提下，尽可能降低再生槽泡沫的溢流量，可降低熔硫釜的负担、减少蒸汽消耗，还可以减少系统副盐的生成量。但返液量低，熔硫釜入口管线易积硫，为此，在熔硫釜入口增加了返液管线至泡沫槽，既保证了脱硫液的稳定，又维护了入口管线长周期运行。

做好熔硫釜的酸洗工作，增强熔硫釜的传热效果，提高了熔硫釜的返液温度，降低了蒸汽用量，提高了硫磺的采出率。

4 流程和设备的改造

(1)脱硫塔塔顶分布器由喷头改为降液管式分布器，再改为目前使用的槽盘式分布器。改造后，提高了喷淋密度和气体净化度，增强了对填料表面和填料空隙中硫的冲刷。中间分布器上升气管在原有基础上升高80 mm，在部分降液管堵塞的情况下，提高了液位高度，降低了分布器降液管堵塞的概率。

(2)熔硫釜出口加装沉降槽，内设折流板，有效降低熔硫釜返液补入系统的温度，使硫和副盐在沉降槽中沉积，降低了溶液系统中的悬浮硫含量及减少了副反应的发生，降低了原料的消耗。

(3)增设熔硫釜入口至泡沫槽的回流管线，有效避免熔硫釜入口因流速过低而使硫堵塞熔硫釜入口。

(4)泡沫槽加装搅拌器，每小时搅拌1次，有效避免泡沫槽硫沉积和堵塞泡沫泵入口，防止熔硫釜泛釜和装置运行工况恶化。

5 改造效果

粗脱硫系统经过调整改造后，系统悬浮硫质量浓度得到有效控制(由原4.0～10.0 g/L降至0.5～4.0 g/L)，系统副反应减少，溶液清亮；脱硫塔压差降至历史最低点(0～2 kPa)；操作人员劳动强度明显减轻，不必再大量配制栲胶液、钒液。

每天放硫约400 kg，按硫磺2 000元/t计，月可产生效益2.4万元，年可产生效益28.8万元左右。原月消耗栲胶脱硫剂0.3 t，按目前市场价14 000 元/t，每月成本4 200元；月消耗V2O50.1 t，按市场价13万元/t左右，每月成本13 000元，则该2项月共计成本17 200元；现每月使用PTS脱硫剂30 kg，PTS脱硫剂价格380元/kg，每月成本11 400元左右；则每月可节约成本5 800元，由于纯碱前后用量没有变化，故其成本可前后抵消，由此全年可产生效益69 600元。

6 结语

(1)粗脱硫的副反应是不可避免的，副反应增多会增加碱耗，从而使运行成本提高；对于副反应的控制，应破坏其发生的条件，如将反应槽液位保持在80%以上、减少喷射泵吸入空气量、降低系统溶液温度等。

(2)按纯碱∶栲胶∶PTS脱硫剂=120.0∶2.5∶1.0 的质量比配液，效果良好，不仅增强了硫泡沫的浮选效果，而且降低了碱耗，碳酸钠和总碱的含量都有所上升。从数据上看，系统内自身碳酸钠再生的比例增加，只需少量补碱。若大修后，可将栲胶分批次补入系统，不宜一次性补入过多。

(3)粗脱硫系统相关工艺条件的调整效果滞后，即调整效果不能马上显现出来，滞后期为3～5 d。

(4)对于熔硫釜的清理，釜内机械杂质采用纯机械形式的清理效果更佳，清理后也便于观察。

2014- 02- 18)