张颖，赵保仓，柴娜
（河南能源化工集团安化公司，河南 安阳455133）
［摘 要］河南能源化工集团安化公司170 kt/a合成氨装置变脱系统采用“NDC+栲胶”脱硫工艺，生产中不可避免地会产生大量的脱硫废液，若其处理不当，不仅会给安化公司环保达标排放带来较大的压力，而且会造成变脱系统溶液损失量增加，增加化工原材料的消耗。经分析，脱硫溶液温度不在指标范围内、再生空气湿度大、液气比不在指标范围内、变换气带液严重、系统补水太多、溶液pH偏低或偏高、溶液电位值偏低或偏高等均会造成脱硫废液排放量大。为此，采取了一系列的应对措施/预防办法，最终使脱硫废液的月排放量由25 m3降至0 m3，不仅有效减轻了安化公司的环保压力，而且合理利用了资源，保障了装置的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］变脱系统；“NDC+栲胶”脱硫工艺；脱硫废液；排放量大；原因分析；应对措施；效益分析
［中图分类号］TQ113.26+4.1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）02-0028-03
河南能源化工集团安化公司（简称安化公司）170 kt/a合成氨装置气化系统采用间歇式常压固定床气化工艺，变换系统采用中低变换工艺，变脱系统采用“NDC+栲胶”脱硫工艺，生产中不可避免地会产生大量的脱硫废液。脱硫废液的处理是传统氮肥行业的普遍难题，随着国家环保治理的不断深入，化工、化肥等传统产业面临保生存的严峻挑战。为此，近年来安化公司将环保工作列为重中之重，提出了“深入挖掘，生产自救，努力打赢‘战胜危机保生存’攻坚战”的工作目标，围绕工作目标对脱硫废液排放量大的原因进行深入地分析，并采取了一系列的应对措施/预防办法，最终使脱硫废液的月排放量由25 m3降至0 m3。以下对有关情况作一介绍。
1 变脱系统工艺简况
1.1 “NDC+栲胶”脱硫工艺原理
（1）NDC脱硫原理：NDC是含铁纳米微粒的新型制氧型催化剂，与碱性物质——碳酸钠水溶液组成脱硫剂，气液相接触过程中吸收变换气中的含硫气体（H2S、COS），在NDC的催化作用下生成HS-、O2-、S2-，吸收了含硫气体后的脱硫液成为富液，进入喷射再生槽自吸空气，在催化剂和溶解氧的作用下，产生氧化自由基和新生态氧，将富液中的HS-、S2-氧化成单质硫。
（2）栲胶脱硫原理：弱碱性溶液吸收原料气中的H2S后生成硫氢化物，借助栲胶的氧化作用，将硫氢化物氧化成单质硫，使脱硫溶液得到再生，同时副产硫磺；脱硫过程中，还原态的栲胶被空气氧化成氧化态的载氧体，以循环使用。
“NDC+栲胶”脱硫工艺，脱硫效率高，无机硫——H2S的脱除率可达99%，有机硫——COS的脱除率大于65%，脱硫后气体中的硫含量可降至1 mg/m3以下。
1.2 变脱系统工艺流程
1.2.1 气体流程
压缩机三段来的半水煤气，其H2S含量为30～110 mg/m3，经中变、低变脱除H2S的变换气进入热水塔底部，与热水逆流接触后温度降至130 ℃左右，出热水塔的变换气进入变换气煮沸器和富液加热器，温度降至约40 ℃后进入变换气分离器A，分离出冷凝液后进入变换气水冷器和变换气分离器B，变换气温度降至37～42 ℃，之后进入变换气脱硫塔（简称变脱塔）底部，与塔顶喷淋而下的脱硫溶液逆流接触，气体中的H2S被溶液吸收，塔顶出来的变换气中的H2S含量降至10 mg/m3以下，进入PSA系统。
1.2.2 溶液流程
由变脱泵送来的脱硫溶液通过2层聚丙烯填料与变换气逆流接触，吸收气体中H2S后落到变脱塔底部，富液由底部出来，经自调阀组后进入变脱溶液分配槽、喷射再生槽，通过自吸空气在喷射管内及再生槽内完成脱硫富液的再生析硫，之后溶液进入溶液循环槽循环使用；氧化再生槽上层浮硫层的硫泡沫溢流至硫泡沫中间槽，然后进入硫回收系统副产硫磺。
2 脱硫废液排放量大的原因分析及应对
2.1 脱硫溶液温度不在指标范围内
脱硫溶液温度在15～30 ℃时，温度对吸收和再生的影响较小；当脱硫溶液温度高于30 ℃时，脱硫溶液吸收H2S的速度成倍增加，相应地也加快了硫磺的析出。生产中，若脱硫溶液温度太高，生成Na2S2O3的副反应会加剧，硫磺颗粒的析出量和脱硫溶液的粘度均会相应增大，易造成设备和管道堵塞；若脱硫溶液温度过低，硫容太小，会使脱硫反应不完全、脱硫效率低，影响系统的水平衡，导致脱硫废液产生量大。
应对措施：控制脱硫溶液温度在38～42 ℃，若脱硫溶液温度高于42 ℃，将压缩空气通入贫液槽、富液槽底部对溶液进行搅拌降温；若脱硫溶液温度低于38 ℃，贫液槽、富液槽底部分别安装有换热面积12 m2和17 m2的蒸汽加热盘管（盘管直径为50 mm），在盘管中通入0.5 MPa的低压蒸汽对溶液进行加热。
2.2 再生空气湿度大
阴雨天气和仪表空气湿度大于85%时，再生空气和仪表空气湿度大，带入脱硫溶液中的水分增多；另外，冬季时（每年11月至次年3月）气温较低，再生空气和喷射管道温差较大，在冷空气的影响下管道内会形成很多冷凝水并被带入脱硫液内，脱硫溶液总量增加使溶液组分稀释，产生大量废液，致使化工原材料消耗增加。
应对措施：在安化公司8 000 m3/h空分装置区域内增加干燥剂，脱除仪表空气中的水分；对再生空气管道进行保温或在加热盘管内通入蒸汽对再生空气进行升温，使脱硫溶液与再生空气温度接近，以减少再生空气冷凝产生的冷凝水。
2.3 液气比不在指标范围内
变脱系统液气比是脱硫溶液与再生空气的质量比，正常情况下液气比为（1∶3）～（1∶4）。液气比太高，溶液中的Na2S2O3将被氧化成Na2SO4；液气比太低，脱硫富液再生不完全，单质硫析出少，脱硫液中悬浮硫含量高，脱硫效率下降，导致脱硫废液量多、化工原材料消耗高。
应对措施：提高再生溶液喷射器的压力，调整喷射再生器运行台数及喷射再生器的吸气口开度，以调节再生空气量，调整液气比在指标范围内；经常检查进气孔是否有结晶物堵塞并及时疏通，用仪器检测进气量，保证足够的再生空气量。
2.4 变换气带液严重
变换气带液严重会造成系统涨液，导致产生大量废液，而变换气带液的原因主要有三：一是变换气温度过高，大量饱和水蒸气被变换气带入变脱系统造成涨液；二是变换气分离器尺寸小导致变换气空速大，或者变换气分离器内部结构不合理导致二次夹带；三是操作人员未按要求定时排放变换气分离器导淋处的凝液。
应对措施：严格控制入变脱塔变换气温度在37～42 ℃之间；更换变换气分离器内件，将普通丝网单一内件改为高效分离器组合内件，使气液分离更彻底；变换气分离器液位控制由40%～70%修改为20%～40%，防止变换气分离器液位过低而窜气，或变换气分离器液位过高而带液。
2.5 系统补水太多或补水阀内漏
更多内容详见《中氮肥》2021年第2期