連續(xù)式熔硫工藝的改造優(yōu)化應(yīng)用總結(jié)

余志宏

(河南能源化工集團(tuán)安化公司， 河南安陽(yáng) 455133)

河南能源化工集團(tuán)安化公司乙二醇系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為200 kt/a，采用固定床間歇?dú)饣茪?，水煤氣脫硫后?jīng)壓縮機(jī)三級(jí)壓縮至1.0 MPa后經(jīng)一氧化碳(CO)變換、變換氣脫硫、變壓吸附(PSA)脫二氧化碳(PSA-CO2，即PSA一段)和PSA提純CO(PSA-CO，即PSA二段)、PSA提純氫氣(PSA-H2，即PSA三段)送至乙二醇合成系統(tǒng)和加氫系統(tǒng)生產(chǎn)乙二醇。

乙二醇系統(tǒng)常壓脫硫系統(tǒng)采用濕法脫硫，水煤氣由脫硫塔底部進(jìn)入，栲膠溶液從塔頂噴淋而下，氣液通過(guò)聚丙烯填料逆流接觸，氣體中的硫化氫(H2S)被溶液吸收，使塔頂出來(lái)的氣體中H2S質(zhì)量濃度降到200 mg/m3以下。常壓脫硫系統(tǒng)硫回收裝置采用連續(xù)式熔硫工藝，工藝流程為脫硫泵抽取貧液槽內(nèi)的貧液，送至1#、2#水煤氣脫硫塔頂部，脫硫液噴淋而下，與水煤氣在塔內(nèi)逆向流動(dòng)，在填料表面氣液兩相接觸，完成吸收H2S的過(guò)程。脫硫富液積存在塔底部，流經(jīng)8 m的U形液封后進(jìn)入富液槽，富液槽內(nèi)的脫硫液由再生泵送至氧化再生槽(液體射流，經(jīng)噴射器自吸空氣)，在噴射管內(nèi)及槽內(nèi)完成脫硫富液的再生析硫過(guò)程，脫硫貧液再由脫硫泵打至脫硫塔，溶液循環(huán)使用，氧化再生槽上層浮流層的硫泡沫溢流至硫泡沫中間槽，由泡沫泵打至連續(xù)式熔硫釜進(jìn)行硫膏加工回收。

1 運(yùn)行中遇到的問(wèn)題

(1) 脫硫液懸浮硫含量高，副反應(yīng)多，副產(chǎn)物含量超標(biāo)[1]。

由于硫泡沫直接進(jìn)熔硫釜進(jìn)行熔硫，熔硫過(guò)程中產(chǎn)生大量殘液，殘液內(nèi)懸浮硫含量高，而且溫度髙達(dá)110 ℃以上，副反應(yīng)加劇、副鹽含量較高，嚴(yán)重影響脫硫液的成分及不利于溶液的再生；殘液中的懸浮硫含量較高造成貧液中懸浮硫不穩(wěn)定、含量偏高，懸浮硫質(zhì)量濃度最高達(dá)1.5 g/L(指標(biāo)≤0.5 g/L)。

(2) 氧化再生槽冒槽，殘液回收困難。

系統(tǒng)在回收殘液時(shí)，氧化再生槽內(nèi)反應(yīng)劇烈，經(jīng)常出現(xiàn)氧化再生槽冒槽，回收殘液困難，導(dǎo)致清液槽、地下池、泡沫槽等液位經(jīng)常處于高限，嚴(yán)重影響氧化再生槽的正常溢流。系統(tǒng)氣體體積流量在56 000 m3/h，溢流硫泡沫體積流量為2.8 m3/h，連續(xù)熔硫后產(chǎn)生的殘液體積流量為19 m3/d左右，而每天最多向系統(tǒng)中回收殘液9.6 m3，殘液回收困難。

(3) 脫硫塔阻力急劇上升[2]。

硫回收裝置長(zhǎng)期運(yùn)行不正常造成了脫硫塔阻力高而且上漲趨勢(shì)較快，系統(tǒng)在2019年5月組織70%負(fù)荷生產(chǎn)后，脫硫塔壓差由3.5 kPa逐步漲至14.28 kPa并仍在持續(xù)上漲，最高漲至18 kPa。

(4) 回收殘液渾濁，嚴(yán)重影響貧液的質(zhì)量，影響脫硫效果。

(5) 硫回收效果差[3]，硫黃產(chǎn)量低。

表1為2019年4月系統(tǒng)硫回收情況。

表1 2019年4月系統(tǒng)硫回收情況

2 改造措施

針對(duì)存在的問(wèn)題安化公司凈化分廠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工藝條件，從2019年開(kāi)始在現(xiàn)有連續(xù)式熔硫工藝基礎(chǔ)上，增加1臺(tái)板框式過(guò)濾機(jī)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有熔硫釜進(jìn)行改造，將整個(gè)硫回收裝置改成間歇式熔硫回收工藝。

該項(xiàng)目于2019年5月立項(xiàng)，6月對(duì)現(xiàn)場(chǎng)框架及管道進(jìn)行設(shè)計(jì)，9月初設(shè)備采購(gòu)到廠，11月底整個(gè)改造完成。

利用現(xiàn)有的硫泡沫槽及2臺(tái)硫泡沫泵，直接將硫泡沫打進(jìn)新增加的板框式過(guò)濾機(jī)，將脫硫液與硫膏分離。硫膏順著料斗進(jìn)入改造后的間歇式熔硫釜，熔出硫黃，過(guò)濾出的清液直接接收匯集后利用位差補(bǔ)入系統(tǒng)；從過(guò)濾機(jī)分離出來(lái)的脫硫液分為2路，一路直接進(jìn)入富液槽，另一路可與地下池至循環(huán)槽管線連接回收至循環(huán)槽。熔硫后的少許殘液排至地下池，殘液冷卻后經(jīng)板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后回到系統(tǒng)。圖1為改造后的硫回收工藝流程。

圖1 改造后的硫回收工藝流程

原設(shè)備連續(xù)式熔硫釜改造為間歇式熔硫釜，熔硫釜內(nèi)部增加鼠籠式加熱管，增大換熱面積。

3 改造后的運(yùn)行情況

3.1 硫回收效率提高

改造后硫回收效率明顯提高，殘液量大大減少，殘液經(jīng)板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后全部回收至系統(tǒng)，保證了再生槽的正常溢流。改造前后硫回收對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 改造前后硫回收對(duì)比

3.2 脫硫塔阻力顯著下降

改造前系統(tǒng)煤氣體積流量為56 000 m3/h左右,壓差在16～18 kPa，并有上漲的趨勢(shì)，改造后系統(tǒng)煤氣體積流量為69 000 m3/h左右，阻力穩(wěn)定在13～15 kPa，脫硫塔阻力顯著下降[4]。

3.3 貧液中的懸浮硫含量下降明顯

改造后，貧液中懸浮硫含量下降明顯，質(zhì)量濃度最高只有0.4 g/L，提高了貧液質(zhì)量，降低了化工原料的消耗，確保了系統(tǒng)的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行。

3.4 脫硫系統(tǒng)熔硫時(shí)間縮短

改造前熔硫每天至少用13 h，改造后每天熔硫最多用6 h。改造前后蒸汽用量見(jiàn)表3。

表3 改造前后蒸汽用量

3.5 生產(chǎn)能力提高

操作時(shí)只需開(kāi)啟泡沫泵，打開(kāi)出口閥，打開(kāi)板框式過(guò)濾機(jī)入口閥，板框式過(guò)濾機(jī)壓力達(dá)到0.4～0.5 MPa后停運(yùn)泡沫泵，過(guò)濾的硫膏濾餅放至熔硫釜，熔硫釜開(kāi)蒸汽加熱1～2 h熔出硫黃，板框式過(guò)濾機(jī)可根據(jù)硫泡沫量調(diào)節(jié)入口閥的開(kāi)度，可以連續(xù)24 h過(guò)濾。

3.6 副反應(yīng)減少

硫泡沫無(wú)需經(jīng)加熱分層，直接進(jìn)板框式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，減少了副反應(yīng)、副鹽的產(chǎn)生，穩(wěn)定了脫硫液的成分。

4 效益計(jì)算

4.1 化工原材料效益

通過(guò)改造，減少了熔硫過(guò)程中殘液產(chǎn)生量，也減少了對(duì)脫硫溶液有效成分的破壞，同時(shí)通過(guò)過(guò)濾，將殘液中的懸浮硫分離出來(lái)，降低冒槽率。從這幾個(gè)方面考慮，都能夠減少原材料的消耗[5]，月消耗堿減少3 t左右，年節(jié)省化工原料費(fèi)用7.2萬(wàn)元。

4.2 硫黃效益

硫黃價(jià)格按384.62元/t計(jì)算，改造前硫黃日收益為331.93元，改造后硫黃日收益為690.01元，硫黃日收益提高358.08元。每年按生產(chǎn)330 d計(jì)算，硫黃年收益提高11.816 6萬(wàn)元。

4.3 節(jié)能減排效益

系統(tǒng)將殘液全部回收后，降低了系統(tǒng)外排的壓力，不需要再往終端污水處理系統(tǒng)送殘液，連續(xù)式熔硫改間斷式熔硫后每天節(jié)省蒸汽1.5 t，蒸汽價(jià)格按100元/t計(jì)算，年節(jié)省費(fèi)用為4.45萬(wàn)元。

4.4 環(huán)保效益

氧化再生槽、泡沫槽冒槽次數(shù)明顯減少，使作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生面貌大幅改善，減少了溶液的損失，同時(shí)避免了溶液溢流給終端污水處理系統(tǒng)的壓力。

此次系統(tǒng)改造優(yōu)化投資板框式過(guò)濾機(jī)1臺(tái)約9萬(wàn)元，折舊按照20 a計(jì)算，則合計(jì)年經(jīng)濟(jì)效益為23.02萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將連續(xù)式熔硫工藝進(jìn)行改造增加板框式過(guò)濾機(jī)以及熔硫釜內(nèi)增加鼠籠式加熱器后，硫回收效率增加至97%，脫硫塔阻力明顯下降，脫硫液中的懸浮硫含量恢復(fù)到正常指標(biāo)，蒸汽消耗、熔硫時(shí)間等顯著下降，經(jīng)濟(jì)效益明顯，值得存在類似問(wèn)題的硫回收裝置企業(yè)參考。