降低变脱出口总硫的技术措施

降低变脱出口总硫的技术措施

念吉红

（云南云天化股份有限公司云峰分公司，云南 宣威655413）

［摘  要］针对100 kt/a合成氨装置变脱出口H2S含量超标的问题，结合半脱、变脱系统工艺流程，分析与探讨各环节可能存在的问题及其解决措施，并进行专项技改，取得了良好的效果。

［关键词］ 合成氨装置；半脱；变脱；H2S；原因分析；解决措施；专项技改

    ［中图分类号］ TQ 113.26⁺4.1  ［文献标志码］ B  ［文章编号］ 1004-9932（2016）02-0025-03

云天化云峰分公司合成氨装置净化系统近10多年来主要改造如下：2005年5月泡沫除尘器改为二次洗涤塔，2005年11月气柜出口增加电捕焦油器；2004年8月半脱由ADA脱硫改为栲胶脱硫，2005年11月半脱由高塔再生改为喷射氧化再生；2003年11月1#变换系统由中温变换改为全低变，2005年11月2#变换系统由中温变换改为全低变；2003年11月硫回收系统开始启用离心机脱水部分替代熔硫，2005年11月硫回收系统加大用离心机脱水部分替代熔硫。目前，1#变换系统处理半水煤气量36 000m3/h（干基），2#变换系统处理半水煤气量36 000 m3/h（干基）。

1  工艺流程简介

1.1  半脱工艺流程

煤气鼓风机送来的压力12～20 kPa的半水煤气经脱硫塔脱除H2S后由塔顶经总管到复挡式除沫器，再经二次加压煤气风机提压至15～25 kPa送压缩机一段入口。

吸收了H₂S的栲胶溶液经脱硫塔底部至液封槽再去富液槽（循环槽），然后经富液泵加压至0.5～0.7 MPa、溶液加热器加温到35～45 ℃，送至喷射氧化再生槽的32组喷射器，通过喷射器吸入空气，使酚类物质经空气氧化而成为较高电位的醌态物质，醌态物质将低价钒氧化为高价钒，进而将吸收在溶液中的HS-氧化，析出单质硫。硫泡沫悬浮在再生槽扩大部分并经溢流管流到泡沫罐，再生后的溶液经液位调节器至脱硫贫液槽，然后通过脱硫贫液泵打至1^#～3^#脱硫塔用于脱除半水煤气中的H₂S。

1.2  变脱工艺流程

来自压缩机四段的变换系统气由变脱吸收塔底进入，自下而上与栲胶溶液逆流接触，所含H₂S被吸收，使变脱气中H₂S含量≤5 mg/m³，经变脱气分离器分离夹带的溶液后送脱碳系统。变脱塔内吸收了H₂S的富液从吸收塔底部引出，由液位调节阀控制经加热器加热后进入喷射氧化再生槽，由喷射管自吸空气后使溶液再生，再生后的栲胶溶液经液位调节器进入循环槽。循环槽内溶液经变脱泵加压和流量调节阀控制，由吸收塔顶部进入变脱吸收塔，循环吸收，循环再生。

2  问题的提出

2014年7—12月1^#、2^#变脱系统出口H₂S含量见表1。可以看出：2^#变脱系统出口H₂S含量月均都大于5 mg/m³；1^#变脱系统出口H₂S含量有2次月均值大于指标值。

表1  1^#、2^#变脱出口H₂S含量        mg/m³

原料气中硫化物的存在会对金属产生腐蚀，会使甲醇合成催化剂及氨合成催化剂永久中毒，还会破坏铜洗系统的正常运行。

然而，硫本身其实是一种重要的资源，应当予以回收。为此，云峰分公司决定通过采取技改措施降低变脱出口总硫，目标为变脱出口H₂S含量≤5 mg/m³，月合格率≥80%。

3  硫含量超标原因分析及工艺措施

3.1  半脱系统

（1）脱硫塔出口H₂S含量增加。原因包括：生产负荷增加；溶液成分降低；溶液pH降低；填料通道堵塞使气液接触传质面积减小；煤气温度高；溶液分布板堵塞；溶液喷淋不均；溶液再生不好，溶液悬浮硫含量高。

工艺措施：增加溶液循环量；调节溶液组分，按指标补充溶液组分；按指标补充Na₂CO₃提高pH；视情况停车清洗或更换填料；联系调度通知造气岗位降低煤气温度；视情况停车处理溶液分布板堵塞；调整气液比；检查喷射器是否堵塞温度；调整工艺条件，加强硫泡沫收集。

（2）溶液氧化再生不好，电位低。原因包括：喷射器的喷嘴或喉管堵；喷射器入口压力低，吸入空气量少或溶液循环量大，溶液再生停留时间短；氧化再生槽内空气分布板脱落或其小孔堵塞；溶液温度不合适；硫泡沫回收不好。

工艺措施：拆开并清理喷嘴或喉管；调整富液泵出口压力，保持正常气液比，降低循环量；停车检修及清洗；按工艺指标控制溶液温度；加强硫泡沫的分离回收。

（3）系统水增加，溶液被稀释。原因包括：煤气风机岗位带水入脱硫塔；操作人员补充循环槽脱盐水时忘记关脱盐水阀；溶液加热器列管漏，大量蒸汽、冷凝水进入系统；硫回收岗位人员用水冲洗离心机及溶液回收管；煤气温度高。

工艺措施：联系维修人员处理煤气风机，消除带水现象；加强操作人员责任心教育，及时关脱盐水阀；注意调节加热器蒸汽添加量或关闭蒸汽阀；联系硫回收人员及时关闭冲洗水阀；降低煤气温度，使其在指标范围内。

（4）溶液再生氧化过强，电位高。原因包括：再生设备吸入空气量多，氧化能力强，溶液再生停留时间长；溶液组分偏高。

工艺措施：适当减少喷射器组数，调整溶液循环量，缩短溶液再生停留时间；减少化工原料添加量或补充适量脱盐水。

（5）富液泵打液量小，电流下降。原因包括：喷射器、喷嘴、喉管堵；富液槽液位低；泵入口积硫多；溶液管线上阀门未全打开。

工艺措施：拆洗喷射器、喷嘴、喉管；提高富液槽液位；倒泵，清理积硫；溶液管线上阀门全部打开。

（6）脱硫塔阻力大。原因包括：悬浮硫含量高，引起塔堵；除沫层大量硫膏堵塞；再生槽硫泡沫取出不好，抽入系统而堵塞填料；脱硫塔使用时间长，硫泡沫沉积于填料层上；溶液喷淋量太大；反应温度过高，硫颗粒黏度增大，粘附在填料表面；脱硫塔底排液管堵塞。

工艺措施：加强溢流过滤，阻力过大时停车清塔；停车清洗脱硫塔除沫层；加强溢流取硫；减少溶液循环量；严格控制溶液温度在工艺指标范围内；停车清理脱硫塔底排液管。

（7）溶液成分降低较快。原因包括：系统水量增加；有水漏，带入系统；溶液加热器列管漏，蒸汽压力高，蒸汽进入溶液；溶液损失。

工艺措施：调节溶液温度或降低半水煤气温度，保持系统水平衡；检查并消除漏水、带水；检修或更换溶液加热器列管；加强操作，消除跑、冒、滴、漏及冒槽。

（8）再生槽跑液、喷液。原因包括：贫液泵跳车而富液泵仍在运行；贫液泵输液量减少；脱硫液发泡。

工艺措施：迅速启动备用贫液泵，同时减少富液泵量或暂时关闭富液泵出口阀；贫液泵倒泵处理；降低再生槽液位，加强取硫。

（9）富液槽跑液。原因包括：富液泵跳车而贫液泵仍在运行；富液泵输液量减少。

工艺措施：速启备用富液泵，同时减少贫液泵量或暂时关闭贫液泵出口阀；富液泵倒泵处理。

（10）溶液中悬浮硫含量高。原因包括：栲胶溶液制备不好，溶液黏性过强或栲胶含量过高；再生差，溶液电位低，造成析硫差，硫颗粒小；溶液组分控制不好；硫泡沫溢流不正常。

工艺措施：严格按规定制备栲胶液，栲胶含量高时减少添加量；检查清理喷射器，加强再生；据情况适当调整各组分含量；严格控制好硫泡沫的溢流量及溢流时间。

（11）Na2S2O3、Na2SO4含量增加快。原因包括：总碱度高，pH高；溶液温度过高；溶液中悬浮硫含量高；氧化再生不好，溶液电位低；循环量过大，HS-带入再生系统；氧化能力太强，溶液中钒含量低；富液槽液位过低。

工艺措施：减少加碱量，调整pH在指标内；调整溶液温度在指标内；加强硫回收和溶液再生；减少溶液循环量；减少喷射器组数，提高钒浓度；控制富液槽液位在指标内。

3.2  变脱系统

更多内容详见《中氮肥》2016年第2期