变脱装置中节能降耗新技术的应用

殷银华　余学军　李小飘

(湖北三宁化工股份有限公司湖北枝江443206)



变脱装置中节能降耗新技术的应用

殷银华余学军李小飘

(湖北三宁化工股份有限公司湖北枝江443206)

0　前言

湖北三宁化工股份有限公司(以下简称湖北三宁公司)合成氨装置具有年生产能力总氨醇580 kt，采用型煤制气生产合成氨的工艺路线，其变脱装置采用湿法栲胶脱硫工艺，将变换气中硫化氢质量浓度降至5 mg/m3以下，满足保护后工序甲醇、氨合成催化剂的要求。湖北三宁公司充分吸取以往2.0 MPa变脱装置在生产运行中暴露出的各种问题，经反复论证，大胆创新采用新技术，经2年多生产实践证明效果显著，生产工艺控制稳定，电力消耗为“零”，工艺消耗较低，几乎可忽略不计。

1　工艺流程及设备参数

工艺流程采用干湿串联运行模式，湿法脱硫选用云冠栲胶+纯碱的脱硫工艺，干法脱硫选用河南同兴活性炭T102脱硫工艺。2套100 000 m3/h(标态)变脱装置并联运行，经溴化锂冷冻水冷却后送往变压吸附(PSA)脱碳装置。

气体流程：原料变换气由变脱塔底部进入，与上部下来的贫液在填料层逆向接触，气体中的绝大部分H2S被碱液吸收，从变脱塔顶部经活性炭塔进一步脱硫和分离水分，然后进入冷却器将气体温度降至20 ℃左右后，再送往PSA脱碳装置。

碱液流程：在变脱塔内吸收H2S后的富液由变脱塔底部分为两路：一路利用压差驱动除氧给水泵涡轮机回收电能；另一路直接减压至闪蒸槽闪蒸。两路汇合后进入闪蒸槽，减压闪蒸后的富液到再生槽再生，在催化剂的作用下，与O2发生反应生成单质硫，以硫泡沫的形式析出，富液再生后成为贫液进入贫液槽，经贫液泵送至变脱塔吸收，循环使用。再生槽分离出的硫泡沫流入泡沫槽，经泡沫泵打入半脱工段熔硫岗位处理。

变脱装置主要设备参数见表1。

表1　变换装置主要设备参数

2　变脱工段节能技术的运用

2.1新技术应用一

原来的2套变脱装置分别配套1#和3#变脱泵(D650- 70×4型)，该变脱泵单台电机功率710 kW。为了达到电力“零”消耗的目标，现将变脱装置主要耗电设备采用汽轮机来驱动变脱泵，经设计2套变脱装置共需栲胶脱硫液循环量为1 300～1 400 m3/h，如果采用电机驱动需要2台功率710 kW、流量650 m3/h、扬程260 m多级泵。由于汽轮机驱动技术已非常成熟，生产汽轮机的企业较多，技术上不存在问题，为此，可选择大流量、高扬程、高转速的泵，最终选定了ASD250- 450R型泵(2#变脱泵)。该泵设计为整体不锈钢，其流量为1 300 m3/h、扬程260 m、转速2 980 r/min，单级不锈钢叶轮，机封选用博格曼集装式机封。汽轮机选用B1.5- 3.53/0.7型背压汽轮机，其转速3 000 r/min。功率1 400 kW，3.43 MPa、435 ℃动力蒸汽来自锅炉，汽轮机做功后产生的0.6 MPa 背压蒸汽再利用，汽轮机与变脱泵实现了直连结构，减少了变速的麻烦和投资。目前，采用2#变脱泵供2套变脱装置脱硫，停运了1#和3#变脱泵。2014年3月投入运行，将泵两端轴瓦的润滑方式改为强制润滑，运行2年非常稳定，节能效果明显，吨氨电耗下降20 kW左右。

2.2新技术应用二

变脱塔内1.9 MPa富液经减压至0.55 MPa闪蒸槽，2套变脱装置富液流量达1 300 m3/h，传统做法是直接减压或将差压能量回收辅助驱动变脱泵电机做功，由于采用了汽轮机驱动变脱泵，传统方法不可取。湖北三宁公司与兰州西禹泵业合作开发大流量水力透平泵回收差压能，该透平泵设计技术参数如下：型号XWT1200- 13，设计点流量1 200 m3/h，扬程130 m，转速2 980 r/min以上。该涡轮机壳体采用不锈钢铸造，单独开发模具生产，经试车各项参数均满足性能要求。后选择辅助拖动1台315 kW除氧给水泵电机，用离合器进行连接，2014年3月投入运行，由于实际运行压力低于设计压力，且管道压降的影响，实际压差仅1.1 MPa，回收功率200 kW以上。

2.3新技术应用三

变脱装置设计时要求现场不需要硫泡沫处理装置和配制碱液装置，与半脱共用配套装置，新鲜碱液、催化剂由半脱装置补入变脱装置，硫泡沫由变脱装置送往半脱装置处理。此设计初衷是改善变脱装置现场环境，但在实际操作中发现，直接补充半脱装置碱液至变脱装置，不仅可调节变脱碱液成分，而且可大大降低工艺消耗，为此，变脱装置不专门配制碱液和催化剂，变脱硫泡沫去半脱装置，半脱碱液返回变脱装置，可实现碱液系统平衡。实践证明，通过半脱装置与变脱装置的联动，变脱装置的栲胶、钒、纯碱等物质消耗可忽略不计，半脱装置的工艺消耗没有明显增加，生产工艺也未受影响，变脱装置脱硫效率能够达到设计要求，再生状况良好。半脱、变脱装置工艺参数如表2所示。

表2　半脱、变脱装置工艺参数

2.4新技术应用四

在变脱装置气体出口设计冷却器，用于降低PSA脱碳装置进口气体温度，达到降低气体中饱和水分和提高脱碳吸附剂吸附效率的作用。选用双良公司蒸汽双效型溴化锂冷水机组来冷却工艺气体，将PSA脱碳装置进口气体温度由原先的30～40 ℃降至15～20 ℃，脱碳吸附剂效果明显提高，特别是夏季，脱碳气体损失减小。

3　结语

此次变换气脱硫装置改造的设计和运行均达到预想效果，大胆采用行业新技术，大胆创新工艺设计，对变脱装置的设计理念进行了一次革新，真正实现了最大限度降低电力和工艺消耗，节约了生产成本，取得满意的结果。

2016- 04- 07)