脱硫塔改造总结

冯国林

(中化吉林长山化工有限公司 吉林松原131109)

0 前言

中化吉林长山化工有限公司(以下简称长山公司)净化系统主要负责将造气系统送来的煤气经中低低变换后脱除H2S和CO2，再经过甲烷化变换，为合成系统提供符合要求的合成氨原料气。因此，净化系统的加压脱硫作为合成氨工艺的脱除H2S的最后一道工序，显得尤为重要。长山公司脱硫系统采用改良ADA湿式氧化法脱硫工艺，脱硫溶液主要组分有Na2CO3，V2O5，ADA，RTS脱硫剂(酞菁钴类催化剂)以及酒石酸钾钠。

净化系统共有3台脱硫塔，塔内结构为3层鼓泡器。由于鼓泡器维护、清理比较困难，连续生产时无法停车检修，长山公司“油改煤”装置运行几个月后，系统阻力上升，被迫减量生产，影响生产装置长周期运行。为此，决定对其中的2#脱硫塔进行改造，将鼓泡器改为筛板，既结构简单，又便于操作、清理及维护，同时降低了系统阻力。利用2009年系统大修机会实施初次改造，拆除原有的鼓泡器，在原塔板上开孔，孔径为Φ12 mm，根据入塔气气量和溶液循环量，每层塔板开孔数量在700个左右。

1 初次改造后存在的问题

2#脱硫塔在改造完成后的运行初期，通过气量约为26 000 m3/h(标态)，但在运行了约20 d后，开始出现带液、拦液、系统阻力偏高、出口气中H2S含量超标以及循环量加不上等问题。为保证生产装置稳定运行，降低了2#脱硫塔的负荷，减少了循环量及气量，将气体联通阀门打开，增加1#和3#脱硫塔的负荷，并对2#脱硫塔入口阀门限量，提高进塔气体温度。在运行了30 d左右，为避免出口气中H2S含量超标，被迫将2#脱硫塔切出，对塔板进行清洗。

在历次清塔过程中发现：在塔板上积存硫膏、筛板孔被堵塞等现象，导致气体通过阻力增大；塔内硫膏呈泡沫状，特别在冬季，塔板上有黑褐色较硬物质堵塞筛板孔。2#脱硫塔设有3层筛板，由于受到塔壁防腐层、塔板材质等条件限制，改造时塔板利旧而没有更换，最上层和最底层筛板开孔不均匀，呈上粗下细状，且不光滑，表面易堵，阻力大，中间筛板开孔比较均匀(直径为Φ12 mm)，原每层筛板孔数设计值为890个，受实际塔内结构限制，每层筛板实际孔数量只有700个左右。

2#脱硫塔出现阻力上升和气体带液时，只能采取减气量的调节手段。减少气量后，在溶液循环量不变的情况下还能维持运行几天；若再次出现气体带液现象时，只能减少溶液的循环量，调节后仍能维持运行几天；若再次出现气体带液时，只得将2#脱硫塔切出，进行人工清洗。每次清洗时，最底层筛板孔大部分被硫膏堵死，而且筛板与塔壁处有硫膏堆积，降液管中也挂有少量的硫膏；中间层和最上层筛板相对最底层要好些，筛板孔并未全部堵死。

2 脱硫塔内液体、气体分析数据

脱硫塔塔内气体为低变气，塔内气体的H2S质量浓度为200 mg/m3，其他气体成分(体积分数)：CO 0.30%，CO241.00%，H252.75%，CH41.80%，N22.00%及少部分水蒸气。

脱硫塔塔内液体为稀碱溶液，pH为8.5，液体组分(质量浓度)为：总碱31.02 mg/m3，Na2CO34.39 mg/m3，NaHCO342.21 mg/m3，总钒1.46 mg/m3，ADA 1.99 mg/m3，悬浮硫2.00 mg/m3，Na2SO40.07 mg/m3，NaS2O31.95 mg/m3，NaHS 0.01 mg/m3，NaSCN 1.75 mg/m3。

2#脱硫塔清塔以后，塔压为2.4 MPa ，气量为26 000 m3/h(标态)，上、下塔喷头溶液量分别为30 m3/h和28 m3/h。

3 原因分析及解决方案

2#脱硫塔直径为Φ2 200 mm，改造前、后塔板的筛孔工艺参数见表1。

由表1可见：2#脱硫塔3层塔板的筛孔开孔率均太低，由于在3层塔板上均有化学反应发生，产生的硫膏会堵塞筛孔，因此，开孔率应加大(一般应>5%)。经核算，3层塔板的开孔可按表1所示工艺参数改造。溶液在第1层塔板进料，进料量为90 m3/h，取消了第2层塔板的溶液进料；第1层塔板上的液体流至第2层塔板，第2层塔板上的液体流至第3层塔板，与塔底进入的气体实现逆流接触传质。塔板按穿流塔板设计，因为在运行过程中有硫膏产生而堵塞筛孔，每层塔板上装有溢流管，若筛孔堵塞、塔板上的液体高于溢流堰高度时，液体溢流到下层塔板。按进气量28 000 m3/h(标态)、上塔喷头溶液量90 m3/h以及下塔喷头不进料工况来核算开孔数是否满足要求。2#脱硫塔改造示意见图1。

表1 改造前、后塔板的筛孔工艺参数

塔板序号降液管直径/mm筛孔直径/mm筛孔数/个筛孔截面积/m2筛孔截面积占塔截面积/%1Φ 159,Φ 108(Φ 250)Φ 12(Φ 18)750(971)0.084 78(0.246 90)2.231(6.500)2Φ 159(Φ 150,Φ 150)Φ 12(Φ 20)780(787)0.088 17(0.246 90)2.321(6.500)3Φ 159,Φ 159(Φ 250)Φ 12(Φ 25)630(503)0.071 21(0.246 90)1.874(6.500)

注：括号内为改造后数据，气量为28 000 m3/h，上、下塔喷头溶液量分别为90 m3/h和0 m3/h，改造前、后塔截面积均为3.799 4 m2。

图1 2#脱硫塔改造示意

4 结语

此次改造在2013年7月系统大修时进行。大修后，经过近1个月的时间对2#脱硫塔进行运行调试，各项指标均达到设计要求，系统阻力稳定。截止到2013年12月，该塔已稳定运行了近5个月，彻底解决了间断停车清洗脱硫塔的难题。