年产13.5万吨合成氨装置变换气脱硫再生系统的改造

2014-02-02张思广张守美陕西未来能源化工有限公司陕西榆林719099

化工管理 2014年8期

张思广张守美(陕西未来能源化工有限公司陕西榆林 719099)

一、简述

兖矿鲁南化肥厂年产13.5万吨合成氨装置始建于1967年，该系统以无烟煤为原料，采用固定层间歇式造气制取半水煤气，经常压脱硫控制至变换系统硫化氢含量在150mg/m3左右，经电除尘至压缩机压缩到2.2Mpa送至气体净化工序，经过气体耐硫变换、栲胶脱硫、热钾碱一次脱碳、铜锌系低变、热钾碱二次脱碳、甲烷化后，制得合格的精制气提压至30M pa后制得液氨。

二、改造前变换气脱硫工艺流程及存在的问题

1.改造前工艺流程

由于变换气中有一部分有机硫转化为无机硫，入变脱塔中H 2S含量达到250-300mg/m3，吸收后的溶液压入再生塔，在再生塔中溶液与空压机来的空气进行接触氧化，形成单质硫溢出，贫液压入溶液循环槽，系统循环使用。再生塔顶硫泡沫溢流至泡沫槽经加压，打到熔硫釜回收硫磺。进入熔硫釜的硫泡沫在釜上部被加热，粘在泡膜上的单质硫集聚成较大的颗粒下沉至釜的下部，在釜下部继续加热成熔融状液体，由放硫阀放出成品硫磺。

2.存在的问题

变换气脱硫系统原采用ADA法，但变脱塔内易出现硫堵现象，系统长周期运行困难，后将ADA法改为栲胶法，在入口H 2S达到300mg/m3、压力在2.0M pa下出口H 2S控制在5～6 mg/m3。在国内成功地在2.0MPA下采用栲胶脱硫。但是，再生系统仍采用高塔再生，与栲胶脱硫有些不适应，溶液再生不彻底。变脱高塔再生存在以下问题：

(1)空气明显分布不均匀，利用率偏低，造成溶液再生效果差；

(2)溶液中悬浮硫偏高，易造成溶液副产物的增加；

(3)高塔再生能耗较高；

(4)硫泡沫在浮选时易带出大量溶液，造成熔硫负荷加大，熔硫效果差。

(5)脱硫效率低，操作弹性小。由于溶液再生不好，造成溶液脱硫效率降低。当变脱入口H2S达到300mg/M3时，出口H2S偶超8～9mg/M3，常出现超标现象。

针对这种情况，为保证变脱溶液的再生，将高塔再生改为喷射再生。

三、再生槽简单计算

1.槽体计算

再生槽直径：D12=GA/0.785AiAi取70m3/(h.m2)GA=Lr.CiCi取2.4m3/m3

循环溶液总量 Lr取600m3/h，所以:D1=6.0m扩大部分直径:6+0.4*2=6.8m，

2.喷嘴 (每台喷射器过液量40m3/h)

600/40=15台

喷嘴孔径：d12=L1/(0.785*3600*w)w喷嘴处溶液流速,通常取18-25m/s w取20 m/s

计算得d1=0.027m，入口管直径d2=3 d1=0.08m

喷嘴入口收缩长度 L2=0.22m，喷嘴喉管长度 L3=3mm，喷嘴总长度L=0.223mm

四、改造的内容

1.利用原有旧贫液槽改造为一台喷射再生槽.

(1)槽子直径、高度 D=Ф6000mm，扩大部分Ф6800mm，溢流堰高度500mm，扩大部分高度2500mm，下部槽子高度4000mm槽子总高度7000mm

(2)增加喷射器喷射器18台

(3)入再生槽管，总管仍以DN 250mm管为主,另外在槽顶加一周DN400mm的管作为缓冲管.

喷射器：在缓冲罐顶部对角的四个,从顶部开孔,安装在靠槽子的中心处,其它喷射器从缓冲管底部开孔.

2.熔硫系统

(1)熔硫釜安装在原脱硫溶碱池上部的框架下部;

(2)加压泵用地面上新的一套熔硫装置进行改造;

(3)水冷器用新水冷器改造.

(4)增加一台泡沫罐

3.改造后的工艺流程：

吸收H2S之后的脱硫液进入缓冲罐减压至0.8Mpa，然后经喷射器与自吸来的空气在再生槽内完成再生，清液经液位调节器流入脱硫循环槽供系统循环使用，再生槽生成的硫泡沫经溢流堰进入泡沫槽，经加压泵打入熔硫釜付产硫磺，出釜清液回收到循环槽。

五、改造后的运行总结

自投用以来，改造后的各项工艺指标都较改造前得到了优化，取得了较大的经济效益。

1.反应原理相同，再生剂都是空气，脱硫效果区别明显。

改造前，我们对再生塔塔釜液位安排专人监控，仍然不能避免事故的发生。改用喷射再生后，解决了过去硫磺沉积在塔釜，易发生堵塔的弊端。另外，喷射器吸入的空气气量大,约是原来的4倍，而且气体均匀分布，气液两相接触充分，氧气和还原态栲胶反应彻底，栲胶富液再生度高，脱硫剂能长时间循环使用，脱硫效果很好。

2.从改造前后工艺数据来看，后者明显优于前者。

改造前改造后气量变出H2S 气量入工段变换后再生气变出H 2 H 2S 17.84 18.82入工段H 2S 150.61 178.26 5.3万5.3万变换后H 2S 198.2 1 233.6 2 8.12 10.0 8再生气H 2S 36.3 2 42.1 6 5.3万5.3万H 2S 160.11 200.82 H 2S 202.63 258.22 S 4.6 2 5.1 6

由上表得知，在相同气量下，采用喷射再生，脱硫溶液再生度高，整个脱硫塔的压差减小，脱硫效果明显提高，生产操作弹性增大。