變脫裝置中節(jié)能降耗新技術(shù)的應(yīng)用

殷銀華　余學(xué)軍　李小飄

(湖北三寧化工股份有限公司湖北枝江443206)

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變脫裝置中節(jié)能降耗新技術(shù)的應(yīng)用

殷銀華余學(xué)軍李小飄

(湖北三寧化工股份有限公司湖北枝江443206)

0　前言

湖北三寧化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱湖北三寧公司)合成氨裝置具有年生產(chǎn)能力總氨醇580 kt，采用型煤制氣生產(chǎn)合成氨的工藝路線，其變脫裝置采用濕法栲膠脫硫工藝，將變換氣中硫化氫質(zhì)量濃度降至5 mg/m3以下，滿足保護(hù)后工序甲醇、氨合成催化劑的要求。湖北三寧公司充分吸取以往2.0 MPa變脫裝置在生產(chǎn)運(yùn)行中暴露出的各種問題，經(jīng)反復(fù)論證，大膽創(chuàng)新采用新技術(shù)，經(jīng)2年多生產(chǎn)實(shí)踐證明效果顯著，生產(chǎn)工藝控制穩(wěn)定，電力消耗為“零”，工藝消耗較低，幾乎可忽略不計(jì)。

1　工藝流程及設(shè)備參數(shù)

工藝流程采用干濕串聯(lián)運(yùn)行模式，濕法脫硫選用云冠栲膠+純堿的脫硫工藝，干法脫硫選用河南同興活性炭T102脫硫工藝。2套100 000 m3/h(標(biāo)態(tài))變脫裝置并聯(lián)運(yùn)行，經(jīng)溴化鋰?yán)鋬鏊鋮s后送往變壓吸附(PSA)脫碳裝置。

氣體流程：原料變換氣由變脫塔底部進(jìn)入，與上部下來的貧液在填料層逆向接觸，氣體中的絕大部分H2S被堿液吸收，從變脫塔頂部經(jīng)活性炭塔進(jìn)一步脫硫和分離水分，然后進(jìn)入冷卻器將氣體溫度降至20 ℃左右后，再送往PSA脫碳裝置。

堿液流程：在變脫塔內(nèi)吸收H2S后的富液由變脫塔底部分為兩路：一路利用壓差驅(qū)動(dòng)除氧給水泵渦輪機(jī)回收電能；另一路直接減壓至閃蒸槽閃蒸。兩路匯合后進(jìn)入閃蒸槽，減壓閃蒸后的富液到再生槽再生，在催化劑的作用下，與O2發(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)硫，以硫泡沫的形式析出，富液再生后成為貧液進(jìn)入貧液槽，經(jīng)貧液泵送至變脫塔吸收，循環(huán)使用。再生槽分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經(jīng)泡沫泵打入半脫工段熔硫崗位處理。

變脫裝置主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1　變換裝置主要設(shè)備參數(shù)

2　變脫工段節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

2.1新技術(shù)應(yīng)用一

原來的2套變脫裝置分別配套1#和3#變脫泵(D650- 70×4型)，該變脫泵單臺(tái)電機(jī)功率710 kW。為了達(dá)到電力“零”消耗的目標(biāo)，現(xiàn)將變脫裝置主要耗電設(shè)備采用汽輪機(jī)來驅(qū)動(dòng)變脫泵，經(jīng)設(shè)計(jì)2套變脫裝置共需栲膠脫硫液循環(huán)量為1 300～1 400 m3/h，如果采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要2臺(tái)功率710 kW、流量650 m3/h、揚(yáng)程260 m多級(jí)泵。由于汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)已非常成熟，生產(chǎn)汽輪機(jī)的企業(yè)較多，技術(shù)上不存在問題，為此，可選擇大流量、高揚(yáng)程、高轉(zhuǎn)速的泵，最終選定了ASD250- 450R型泵(2#變脫泵)。該泵設(shè)計(jì)為整體不銹鋼，其流量為1 300 m3/h、揚(yáng)程260 m、轉(zhuǎn)速2 980 r/min，單級(jí)不銹鋼葉輪，機(jī)封選用博格曼集裝式機(jī)封。汽輪機(jī)選用B1.5- 3.53/0.7型背壓汽輪機(jī)，其轉(zhuǎn)速3 000 r/min。功率1 400 kW，3.43 MPa、435 ℃動(dòng)力蒸汽來自鍋爐，汽輪機(jī)做功后產(chǎn)生的0.6 MPa 背壓蒸汽再利用，汽輪機(jī)與變脫泵實(shí)現(xiàn)了直連結(jié)構(gòu)，減少了變速的麻煩和投資。目前，采用2#變脫泵供2套變脫裝置脫硫，停運(yùn)了1#和3#變脫泵。2014年3月投入運(yùn)行，將泵兩端軸瓦的潤(rùn)滑方式改為強(qiáng)制潤(rùn)滑，運(yùn)行2年非常穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，噸氨電耗下降20 kW左右。

2.2新技術(shù)應(yīng)用二

變脫塔內(nèi)1.9 MPa富液經(jīng)減壓至0.55 MPa閃蒸槽，2套變脫裝置富液流量達(dá)1 300 m3/h，傳統(tǒng)做法是直接減壓或?qū)⒉顗耗芰炕厥蛰o助驅(qū)動(dòng)變脫泵電機(jī)做功，由于采用了汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)變脫泵，傳統(tǒng)方法不可取。湖北三寧公司與蘭州西禹泵業(yè)合作開發(fā)大流量水力透平泵回收差壓能，該透平泵設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)XWT1200- 13，設(shè)計(jì)點(diǎn)流量1 200 m3/h，揚(yáng)程130 m，轉(zhuǎn)速2 980 r/min以上。該渦輪機(jī)殼體采用不銹鋼鑄造，單獨(dú)開發(fā)模具生產(chǎn)，經(jīng)試車各項(xiàng)參數(shù)均滿足性能要求。后選擇輔助拖動(dòng)1臺(tái)315 kW除氧給水泵電機(jī)，用離合器進(jìn)行連接，2014年3月投入運(yùn)行，由于實(shí)際運(yùn)行壓力低于設(shè)計(jì)壓力，且管道壓降的影響，實(shí)際壓差僅1.1 MPa，回收功率200 kW以上。

2.3新技術(shù)應(yīng)用三

變脫裝置設(shè)計(jì)時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)不需要硫泡沫處理裝置和配制堿液裝置，與半脫共用配套裝置，新鮮堿液、催化劑由半脫裝置補(bǔ)入變脫裝置，硫泡沫由變脫裝置送往半脫裝置處理。此設(shè)計(jì)初衷是改善變脫裝置現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，但在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，直接補(bǔ)充半脫裝置堿液至變脫裝置，不僅可調(diào)節(jié)變脫堿液成分，而且可大大降低工藝消耗，為此，變脫裝置不專門配制堿液和催化劑，變脫硫泡沫去半脫裝置，半脫堿液返回變脫裝置，可實(shí)現(xiàn)堿液系統(tǒng)平衡。實(shí)踐證明，通過半脫裝置與變脫裝置的聯(lián)動(dòng)，變脫裝置的栲膠、釩、純堿等物質(zhì)消耗可忽略不計(jì)，半脫裝置的工藝消耗沒有明顯增加，生產(chǎn)工藝也未受影響，變脫裝置脫硫效率能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，再生狀況良好。半脫、變脫裝置工藝參數(shù)如表2所示。

表2　半脫、變脫裝置工藝參數(shù)

2.4新技術(shù)應(yīng)用四

在變脫裝置氣體出口設(shè)計(jì)冷卻器，用于降低PSA脫碳裝置進(jìn)口氣體溫度，達(dá)到降低氣體中飽和水分和提高脫碳吸附劑吸附效率的作用。選用雙良公司蒸汽雙效型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組來冷卻工藝氣體，將PSA脫碳裝置進(jìn)口氣體溫度由原先的30～40 ℃降至15～20 ℃，脫碳吸附劑效果明顯提高，特別是夏季，脫碳?xì)怏w損失減小。

3　結(jié)語

此次變換氣脫硫裝置改造的設(shè)計(jì)和運(yùn)行均達(dá)到預(yù)想效果，大膽采用行業(yè)新技術(shù)，大膽創(chuàng)新工藝設(shè)計(jì)，對(duì)變脫裝置的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了一次革新，真正實(shí)現(xiàn)了最大限度降低電力和工藝消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，取得滿意的結(jié)果。

2016- 04- 07)