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天脊高平化工湿法脱硫堵塔原因分析及改造

[日期:2011-10-14] 来源:  作者:苏 炼 [字体: ]

天脊集团高平化工公司脱硫系统的原料气经过2级变换反应,使CO含量降至2%,经换热冷却至40 ℃后送至变换气脱硫系统。变换气从脱硫塔底部进入,与自塔顶喷淋的脱硫液逆流接触,使H2S含量降至5 mg/m3;原料气从塔顶出来后进入干法脱硫塔,通过塔内装填的活性炭使H2S含量降至2 mg/m3后送脱碳系统。从脱硫塔底部出来的富液去再生槽与通过喷射器自吸的空气充分混合反应后,贫液由再生槽底部引入脱硫塔,贫液泵将贫液槽来的贫液加压后送入脱硫塔吸收硫化氢;再生槽中浮选出的硫泡沫到熔硫釜副产硫磺。系统开车初期由于前系统处于试车阶段,系统负荷较低,脱硫入口气量在8000 m3/h,脱硫系统整体运行正常,脱硫出口的H2S含量在23 mg/m3,溶液系统运行也基本正常。系统试车结束后,系统负荷达到了设计满负荷后,脱硫系统开始出现了一系列问题,虽然出口H2S含量在5 mg/m3以内,但是脱硫塔开始出现频繁堵塞的现象,脱硫塔压差大幅波动(10100 kPa),在压差高的时候还经常出现气液夹带现象。在20052006年累计停车清洗达13次,溶液系统也不正常,主要表现在再生槽无泡沫、硫磺浮选困难。由于脱硫系统问题,造成全系统无法满负荷运行,对公司的正常生产造成了很大的损失。

       经过分析认为是由于系统进口硫化氢含量高,溶液循环量大,溶液再生时间过短,溶解CO2闪蒸不完全,造成再生槽释放气量大,空气量不足,所以形成泡沫困难。造成脱硫系统堵塞的工艺原因有6个方面。

1. 填料表面积太小,造成系统析出的单质硫不能被及时地带走而粘附在了填料上,引起填料堵塞。

2.工艺流程不完善造成硫堵。原工艺流程没有设富液槽,直接由脱硫塔经闪蒸槽进入再生槽,使HS-在再生槽过度氧化生成硫代硫酸钠,经长期的积累容易造成盐堵。如果在半水煤气中硫含量较高的情况下,使硫泡沫来不及分离,会造成贫液中悬浮硫过高,从而在脱硫塔中造成硫堵。

3.溶液循环量小,脱硫塔喷淋密度不够造成硫堵。当溶液循环量过小,塔内喷淋密度不够时,溶液在塔内停留时间过长,不能及时带走析硫反应析出的硫,同时溶液对填料起不到冲刷的作用,附着在填料表面的悬浮硫、煤气中的粉尘等杂质经过长期的积累,达到一定厚度造成塔阻力上涨。

4.总碱度不合适造成碱堵。总碱度过低,会对HS- 的吸收造成影响;总碱度过高,再生槽硫代硫酸盐的生成量增高。在变换气脱硫工序由于变换气中CO2含量较高,要保证H2S的脱除效率,必须保证一定的Na2CO3含量,因此溶液中会产生大量的NaHCO3。由于其溶解度较低,在冬季,NaHCO3含量较高时,易产生结晶沉积在填料上,造成碱堵。

5.再生槽的再生空气量不合理。再生槽再生空气量的大小及分布情况直接影响单质硫的浮选,如果再生空气量太小,则会使再生过程恶化,硫泡沫浮选和分离困难,使脱硫效率降低;如果再生空气量过大,不利于硫泡沫与溶液的分离,因此都会造成贫液中悬浮硫增大造成硫堵。

6.溶液操作温度不合理造成堵塔。根据厂家提供的技术参数和公司这几年的操作经验来看,脱硫溶液操作温度应该控制在3845 ℃。 温度低于10 ℃时,会引起NaHCO3NaVO3沉淀,使溶液再生不彻底;溶液温度过高会生成大量Na2S2O3

分析以上造成脱硫塔堵塞的原因后,公司在2008年初对脱硫塔进行了以下改造和工艺控制。

1.选择合适的填料

根据脱硫液的循环量大小,将脱硫塔12层填料由原来直径40 mm的星形填料改为直径为80 mm的鲍尔环型填料。

2.完善工艺流程

    在脱硫系统中增设富液槽、富液泵、凉水塔,以保证脱硫液有足够的再生时间、溶解气的释放时间和溶液温度在最佳操作温度区间。

3.尽量提高脱硫液的循环量

通过调整系统的循环量来控制负荷,这种做法是错误的,应尽量提高脱硫液的循环量,对其不作大幅度频繁调整,因为一旦破坏了溶液在填料上形成的液膜,减低溶液对填料的冲刷力极容易造成堵塔。

4.加强对脱硫溶液的管理,严格执行工艺指标

       严格控制各工艺指标,一般在气量变化不大的情况下,保证脱硫溶液温度, 夏季要及时开启凉水塔,溶液温度控制在3842 ℃;严格控制溶液中的溶质含量,副盐总含量≤300 g/L,悬浮硫≤0.15 g/L;在往溶液中加碱时要做到少加、勤加,控制溶液的pH9

5.加强现场管理,保证脱硫系统设备运行良好

       因为脱硫系统是气、液、固三相物质接触,加强现场的管理尤为重要,要及时清理再生槽上喷射器吸气口的集硫,保证再生空气量;及时清理各个溶液储槽底部的集硫;勤调再生槽溢流液位;根据分析数据及时对溶液成份进行调整;控制副盐的含量。

我公司对脱硫系统的改造,改变了脱硫塔的填料,增设了富液槽、富液泵、凉水塔,增加了溶液的停留时间,彻底释放CO2,而且通过富液泵给再生槽提供稳定的压力,对泡沫稳定是成功的。在脱硫装置彻底改造后,脱硫系统投入运行系统压差由原来的50 kPa降至20 kPa,压差明显降低,而且压差一直保持稳定波动不大;脱硫出口H2S保持在0.52 mg/m3。溶液悬浮硫由原来的0.6 g/L降至0.15 g/L,脱硫系统的堵塔现象也没有再出现过。在2009年和2010年系统大修开塔检查填料时,均未发现堵塞现象,改造后的系统运行达到了预期的效果。

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