浅谈脱硫系统熔硫工艺方法的比较

陶富胜(江苏省化工设计院有限公司 江苏南京210024)

浅谈脱硫系统熔硫工艺方法的比较

陶富胜
(江苏省化工设计院有限公司 江苏南京210024)

1 工艺流程比较

1.1 连续熔硫法

2003年，江苏华昌化工股份有限公司合成氨装置脱硫系统熔硫设计采用了连续熔硫法(图1)。其主要流程为：再生槽溢流出来的硫泡沫流至硫泡沫过滤槽进行过滤，下层清液流至地槽并由泵送入贫液槽后循环使用，上层富含硫颗粒的硫泡沫经过硫泡沫泵送入熔硫釜；熔硫釜通过0.4 MPa 的夹套蒸汽加热，温度控制在80～120 ℃、压力控制在0.3～0.4 MPa，上层清液自流至地槽后循环使用，下层析出熔融状单质硫，每隔3～4 h放料1次。以上工艺过程为连续进行。

图1 连续熔硫法工艺流程

1.2 板框式压滤机法

2007年，江苏华昌化工股份公司合成氨装置节能改造项目的脱硫系统熔硫设计采用了板框式压滤机法(图2)。其主要流程为：硫泡沫从再生槽溢流至硫泡沫槽中，经硫泡沫泵送至板框式压滤机压滤，通过压滤机滤布把硫泡沫中的固体颗粒截留下来达到固液分离；清液通过滤布后经管道送至脱硫系统循环，压滤后的滤饼通过溜槽进入熔硫釜；熔硫釜通过0.4 MPa的夹套蒸汽加热，温度控制在80～120 ℃、压力控制在0.3～0.4 MPa，滤饼含有水分基本以气态的形式排出(为防止可能存在清液溢出，管道仍需接至硫泡沫槽或地槽中)，釜中的硫膏3～4 h后以熔融状液体放出。

图2 板框式压滤机法工艺流程

1.3 真空转鼓过滤法

目前，真空转鼓过滤法(图3)采用的企业较多。其主要流程为：硫泡沫从再生槽溢流至硫泡沫槽中，经硫泡沫泵送至真空转鼓过滤机，在再生槽喷射器(或真空泵)的抽负压作用下，浸没在硫泡沫中的过滤布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并随着转鼓的旋转被侧面的刮刀刮落(有的工艺中硫膏还需空气鼓泡鼓起后再被刮刀刮落)，收集后通过溜槽进入熔硫釜中；真空转鼓过滤后的清液先进入滤液槽，再经管道送脱硫系统循环使用。过滤所得滤饼的熔硫方法与板框式压滤机法相同。

2 3种脱硫系统熔硫工艺的比较

2.1 工艺过程差异

(1)连续熔硫法属于传统的熔硫工艺，从再生槽溢流来的硫泡沫首先要经过硫泡沫过滤槽简单过滤，浓缩后的硫泡沫液送至熔硫釜进行连续蒸汽加热，上部清液回流，下部熔融状的硫膏达到一定量才开启螺旋放料阀放出，全过程为连续进行。

图3 真空转鼓过滤法工艺流程

(2)板框式压滤机法及真空转鼓过滤法是在将再生槽溢流出的硫泡沫由泵送至板框式压滤机或真空转鼓过滤机，经过滤机的机械作用，基本脱除清液后的滤饼送至熔硫釜中进行加热熔硫，滤饼中所含的水分基本以气态的形式排出。在蒸汽加热至熔融状的硫膏时，打开螺旋放料阀放出，逐釜进行熔硫。此2种工艺属于间歇熔硫。

(3)板框式压滤机法是通过硫泡沫泵把硫泡沫送入板框式压滤机进行压滤，当滤饼达到一定量时需停泵、停机，把滤饼从板框式压滤机滤布间清理出来以供熔硫，如此循环进行压滤。真空转鼓过滤法是硫泡沫通过硫泡沫泵连续送至真空转鼓过滤机中，在负压作用下，浸没在硫泡沫中的过滤布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并随着转鼓的旋转被侧面的刮刀刮落下来，并送熔硫釜熔硫中，整个过滤过程除定期维护、清洗外，可连续进行。

2.2 设备差异

3种脱硫熔硫方法中都同样离不开硫泡沫泵及熔硫釜，但又有区别。连续熔硫法需设有硫泡沫过滤槽，简单地过滤掉部分清液。板框式压滤机法及真空转鼓过滤法都设有收集硫泡沫的硫泡沫槽，板框式压滤机法的核心设备为板框式压滤机。真空转鼓过滤法的核心设备为真空转鼓过滤机以及起抽负功能的滤液槽(如不采用再生槽喷射器进行抽负，需另设真空泵)。

3 3种脱硫熔硫优缺点

3.1 连续熔硫法

优点：设备投资相对较低。

缺点：①只经简单过滤，大量硫泡沫液被带去熔硫，需消耗大量蒸汽，每生产1 t硫磺需15～20 t 蒸汽，运行成本较高；②连续熔硫法在熔硫釜进行熔硫中，大量硫颗粒随硫泡沫清液返回脱硫系统循环，降低了效率，硫磺回收率较低；③由于在较高温度下硫与碱等介质反应生成较多副盐，造成脱硫液质量较差、脱硫效率降低及填料塔堵塞等问题；④硫泡沫过滤槽通常是在格栅板上覆盖麻袋等进行简单过滤，需人工多次进行处理，以免堵塞麻袋等滤布而影响过滤效果；⑤硫泡沫液流程较长，在生产过程中存在跑、冒、滴、漏现象。

3.2 板框式压滤机法

优点：①由于压滤掉的大量硫泡沫清液不参与熔硫过程，减少了蒸汽消耗量，每生产1 t硫磺只需6～8 t蒸汽。按江苏华昌公司一期150 kt/a合成氨装置半水煤气中H2S质量浓度在2.5～3.0 g/m3，日产硫磺3 t左右，日节约蒸汽27～36 t，则年节约蒸汽8 000～10 000 t。②采用板框式压滤机后，硫泡沫液中的硫颗粒基本过滤出来，压滤后的硫膏经熔硫后形成单质硫，大大提高了硫磺回收率。③由于硫泡沫清液未受过高温加热，形成的副盐较少，脱硫系统运行工况好，脱硫效率较高。

缺点：①设备投资相对连续熔硫法多增加1台板框式压滤机(熔硫釜的数量可适当减少)，熔硫釜厂房需增加1层，一次性投资增加20万元左右，且板框式压滤机功率约为4 kW，运行成本略有增加。②经压滤后，滤饼从板框式压滤机滤布间清理出来，需停泵、停机，并将板框式压滤机打开才能把滤饼清理下来，并需经常对滤布进行清洗，劳动强度稍大。

3.3 真空转鼓过滤法

优点：除了具备板框式压滤机法的优点外，真空转鼓过滤法的劳动强度在3种熔硫方法中最轻。真空转鼓过滤法基本可以连续自动进行，减轻了劳动强度。

缺点：真空转鼓过滤法需增加1台真空转鼓过滤机，如不采用再生槽喷射器进行抽负还需另外增加真空泵(熔硫釜的数量也同样可减少)，熔硫釜厂房需增加1层，一次性投资增加30万元左右。真空转鼓过滤机(及真空泵)耗电量会增加，增加了运行成本。

4 结语

经过对3种脱硫熔硫方法的比较，真空转鼓过滤法及板框式压滤机法具有蒸汽消耗量明显降低、运行成本低、硫泡沫中的硫颗粒回收效果好及硫磺回收率高等优点；同时，脱硫液未受高温加热，产生的副盐较少，脱硫系统脱硫效率高，还能延长脱硫液的使用寿命；由于脱硫液流程短，减少了环境污染，有利于改善操作环境。在今后的设计及生产使用中，无论从提高企业的经济效益方面，还是从节能降耗、环保等方面考虑，都应当优先采用真空转鼓过滤法或板框式压滤机法。

2014- 03- 13)