合成氨半水煤气脱硫工段设计探讨

王康（河北华飞科技咨询有限责任公司， 河北 石家庄 050091）

合成氨半水煤气脱硫工段设计探讨

王康（河北华飞科技咨询有限责任公司， 河北 石家庄 050091）

本文阐述了煤制合成氨脱硫工段的工艺技术；探讨了脱硫工段中重要装置设计过程中方案的选择和注意事项；总结了脱硫工段的设计要点。

硫化物；脱硫液；静电除焦；罗茨风机；硫磺

脱硫工段是合成氨的重要工序，其设计的优劣直接影响到后序工段，甚至影响生产。以下结合工作经验，针对脱硫工段的设计作简略探讨。

1 工艺流程简述

来自气柜的半水煤气经电除尘后，由罗茨风机加压，经冷却塔冷却后进入脱硫塔，自下而上经过填料层，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触吸收H2S等硫化物［1］。脱硫塔出来的半水煤气进入清洗塔，与冷却水逆向接触，除去煤气中的泡沫，降低煤气的温度。半水煤气自塔顶逸出进入静电除焦器，除去半水煤气中尘粒和焦油后进入压缩工序。

脱硫液自再生槽经贫液泵加压后进入脱硫塔顶部，吸收硫化氢后的富液自塔底流出，经富液泵升压后，经喷射器进入再生槽进行再生。在再生槽内，富液中硫化物在催化剂的催化作用下，与空气中的氧发生氧化反应，生成单质硫，解析出硫的富液变成贫液循环使用。

2 工艺设计探讨

（1）静电除焦器 来自气柜的半水煤气经过静电除焦器，除去半水煤气中的灰尘、煤焦油等杂质。半水煤气总管进入两台静电除焦器，两台除焦器互相切换运行，当一台进行除焦时，另一台进行清洗，保证连续生产。

我们在静电除焦器的半水煤气进出口管道上分别设置了水封，虽然水封的设置增加了气体的流动阻力，但与设置蝶阀相比较，水封有如下优点：操作简单、密封效果好、保证安全、劳动强度低、检修时保证人员安全。在水封设计时，水封尽量靠近设备进出口，减少阻力。水封气体进出口设置法兰连接，方便检修，同时要设置进水口、溢流口、排净口。

（2）罗茨风机 半水煤气管道内的气体的涡流、流速及流向突然改变会产生噪声，因此在风机进出口管道采用隔声包扎，选用玻璃棉加镀锌钢板隔声层。由于压力变化和气流脉冲，会使阀门、管道、支吊架产生振动，并产生噪声。风机进出口设置挠性连接，防止风机的振动传递给管道，隔绝噪声在管道中的传递，对管道中心线的偏移给以补偿减少管道焊缝处的应力。

为防止罗茨风机在事故状态或安全停车时转子反转，导致转子损坏、机壳破裂等事故，风机出口管道需设置止回阀。此外还需注意以下几点：①进出管道的连通管道阀门设置在靠近出口管道的位置，方便人员操作。②罗茨风机需设置1台备用，保证其他风机出现故障时，不影响生产。③管道布置时要做到气体管道顺畅，避免死角。

（3）脱硫液再生装置 用自吸空气喷射再生技术，其流程为：从脱硫塔出来的富液，经富液泵加压至0.35～0.45MPa，通过高效自吸空气喷射器进入再生槽氧化，脱硫液充分再生后，经液位调节器流入贫液槽，再由贫液泵打入脱硫塔脱除煤气中的硫化氢［2］。

脱硫液通过位于再生槽边缘挑梁上的环形液体分布管，流入喷射器，与空气并流自上而下进入再生槽底部。气液两相流体从喷射器底部出口喷出后分散，此时液体处于高度湍流状态。气泡分散在液体中，气液接触面大大增加，提高气液传质过程的速度，液体迅速吸收氧气后，被快速有效地再生氧化，形成的硫颗粒在再生槽内被浮选溢流出来，从而完成了脱硫液由富液向贫液的转化。此技术再生效率高，浮选效果好，吹风强度易调节，吸气好，流速快。

（4）硫磺回收装置 传统间歇加压熔硫釜法：来自硫泡沫槽的硫泡沫由泵直接打入熔硫釜，夹套通蒸汽加热至130～135℃，使硫膏呈熔融状态，由于比重的不同，使硫磺和杂质溶液分开。将下部硫磺放入硫磺模内，冷却后破碎装袋，清液排入沉淀池，经沉淀后循环使用。该方法存在以下几个问题：①能耗高，加热液体需要耗大量的蒸汽，并且时间较长。②劳动强度较大，操作时可能发生烫伤的现象。③操作环境差，硫泡沫加热后会产生一些废气，这些气体污染环境，腐蚀设备及厂房，并对人的健康产生一定的影响。

本设计采用压滤法，硫磺回收装置按不同高差分层布置，自上而下依次是板框过滤机、锥形槽、熔硫釜。工艺流程为：硫泡沫经泵打入压滤机，压滤后的液体回到贫液槽进行回用。打开压滤机，滤布上的硫膏自流入锥形槽，然后硫膏进入熔硫釜，硫膏在短时间内被加热熔融并与脱硫液分离，熔融硫以重力沉降的形式自流人贮硫段后断续排出。

硫泡沫经过滤机过滤后水分可以减少80%左右，硫膏水分含量很低，缩短了熔硫釜的熔硫时间，降低蒸汽的消耗量。过滤出的清液中悬浮硫含量低，可以直接进入贫液槽回用，并且减少脱硫剂的消耗。锥形槽的外壁与水平方向的夹角大于55度，防止硫膏挂壁。熔硫釜的支撑点在二层，主要操作面位于地面和三层的板框过滤机，减少人员上下的走动，操作方便，流程顺畅。该装置还具有占地面积小、建设投资低、操作人员少、劳动强度低、环境污染小、能源消耗少、脱硫成本低等特点。

3 结语

通过对脱硫工段主要装置设计过程中的问题、方案优化及注意事项的探讨，在设计过程中不仅要考虑标准规范的要求，而且要考虑装置的先进性，设备的优化组合，工程的经济性和建设方的要求。

［1］王斌乾.“栲胶+888”半水煤气脱硫的生产运行［J］.科技情报开发与经济，2008，（18）:35.

［2］温福亚，张考全，杜敬来，周国样.脱硫再生系统的优化及新型喷射器的应用［J］.小氮肥设计技术，2005，（26）:1.