宁夏丰友化工股份有限公司是一家以无烟煤为原料生产尿素的中型氮肥厂,自1966年建厂以来,先后在原设计能力6万t/a尿素的基础上挖掘潜能、降耗技术改造,使尿素生产能力扩至23万t/a。合成氨工艺采用常压固定间歇式造气炉,半水煤气经常压脱硫、加压ADA变换脱硫、醇烷化精炼工艺,氨合成压力32.0 MPa,水溶液全循环生产尿素。随着近年来低硫煤的价格持续上涨,给中小煤化工企业带来了生产成本大幅升高的不利因素,使中小企业无法保证原料煤炭的正常供应。如果中小企业采用价格较低的高硫煤来降低生产成本,那么对脱硫系统的扩能改造工程就尤为重要。
原脱硫系统的进口气中H2S的质量浓度在0.7~1.0 g/m3左右,单塔运行溶液的循环量为1100 m3/h,溶液在富液槽的停留时间为7 min。当进口气中H2S的含量稍微高时,出口气中H2S的质量浓度维持在0.1 g/m3左右,但由于填料的因素,造成液体分布器和喷射器喷嘴堵塞严重,影响了脱硫质量。为了适应高硫煤种制气及降低生产成本,该公司于2011年9月对净化的脱硫系统进行了扩能改造。公司将半水煤气脱硫系统改造设计为2台脱硫塔串联,即利用原来的脱硫塔作为预脱硫塔,系统配有1台含2层多孔板分布器、配置47支喷射器的再生槽,双塔共用贫液泵和富液泵,半水煤气脱硫采用“888+栲胶”法,处理气量为7500 m3/h。具体改造方案如下。
1.将原脱硫塔空塔作为预脱硫塔处理,保留原有的进液管和喷淋器。
2.新上的脱硫塔上段采用4层格栅填料,下段采用空塔喷射吸收。由填料段下降的脱硫液聚集于脱硫塔下段,对进塔的半水煤气进行喷射预脱,这样既可以脱除部分H2S,也可以脱除部分煤灰,防止了填料堵塞,同时又提高了脱硫效率。
3.对变脱塔下段的空塔安装10支高效雾化喷淋器。由于脱硫液对H2S的吸收为气膜控制,而对CO2的吸收为液膜控制,前者的吸收速度很快,后者则吸收较慢,因此采用高效的雾化喷淋器有利于选择吸收H2S,减少对CO2的吸收,提高脱硫液的pH,同时还可以防止硫堵塞现象。
通过对原脱硫系统的扩能改造,投入运行后,其运行数据和效果如下。
1.改造前,常脱系统入口H2S含量为544.3~593.9 mg/m3,常脱系统出口H2S含量为148.4~163.6 mg/m3,脱硫效率为71.44%~75.01%;低变出口H2S含量为148.4~162.6 mg/m3,变脱出口H2S含量为59.4%~65.0%,变脱塔的脱硫效率在57.41%~61.80%,平均副产硫磺600 kg/d。改造后,常脱系统(开变脱泵)入口H2S含量可高达2087.2~2393.5 mg/m3,常脱系统出口H2S含量为70.7~91.9 mg/m3,脱硫效率高达96 %以上;低变出口H2S含量为124.4~162.6 mg/m3,变脱出口H2S含量为38.2~53.7 mg/m3,变脱塔的脱硫效率在56.84%~76.51%,平均副产硫磺2100 kg/d。
2.改造后,脱硫系统的纯碱量消耗为1.0 t/d,比原来少1.0 t/d;888消耗为1.0 kg/d,比原来少1.0 t/d;栲胶消耗50 kg/d,减少了原来的五氧化二矾消耗12.5 kg/d。且每天增加硫磺产量1.5 t,如果硫磺按单价1500元/t计算,那么每年可增加经济利润22.5万元。脱硫系统改造不但节能降耗、降低了生产成本,而且还增加了硫磺产量,还提高了经济效益。
3.常脱系统投用后,常脱出口H2S明显降低。对后系统气体压缩来说,脱硫系统改造前 H22Ⅲ压缩机单机运转时间7 d/次,改造后增加到H22Ⅲ单机运转时间24 d/次,大大降低了压缩机的维修费用,并且从压缩机换下活门的情况观察,之前活门颜色发黄的情况也有所好转。
4.脱硫系统改造后烧高硫煤,高硫煤的价格比低硫煤价格低,降低了吨氨的原料成本。