硫回收工藝優(yōu)化改造

李 云

(安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 ， 河南 安陽 455133)

安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡稱安化集團(tuán)公司)20萬t/a乙二醇裝置氣體凈化脫硫系統(tǒng)采用栲膠法脫硫工藝。硫回收熔硫釜為連續(xù)式熔硫釜，隨著負(fù)荷的提升，發(fā)現(xiàn)硫回收系統(tǒng)存在硫黃回收率低、脫硫貧液中懸浮硫含量高、脫硫塔阻力大、硫泡沫清液回收困難等問題。通過優(yōu)化改造最終問題得到解決。

1 硫回收系統(tǒng)工藝流程

1.1 水煤氣流程

從造氣來的半水煤氣經(jīng)清洗冷卻塔下部清洗，然后從水煤氣脫硫塔下部進(jìn)入與脫硫溶液逆流接觸脫除硫化氫；脫硫后的水煤氣從水煤氣脫硫塔塔頂出來，進(jìn)入清洗冷卻塔上段進(jìn)行清洗冷卻，之后進(jìn)入二級電除塵。

1.2 水煤氣脫硫溶液流程

脫硫溶液從水煤氣脫硫塔上部進(jìn)入，與水煤氣逆流接觸脫除硫化氫，吸收硫化氫后的脫硫溶液進(jìn)入富液收集槽；從富液收集槽出來的脫硫溶液經(jīng)過濾器過濾后由富液泵打至空氣自吸式噴射器，然后進(jìn)入再生貧液槽；利用自吸式噴射器吸入的空氣，使脫硫溶液氧化再生，并析出硫，再生后脫硫貧液再用泵打至水煤氣脫硫塔塔頂循環(huán)使用[1]。

1.3 變換氣脫硫液流程

變脫貧液泵抽變脫再生貧液槽的貧液送至變換氣脫硫塔上部與變換氣逆流接觸脫除硫化氫，吸收硫化氫后的富液經(jīng)噴射器自吸空氣，回到變脫再生貧液槽再生，溶液循環(huán)使用。

1.4 硫回收流程

再生貧液槽和變脫再生貧液槽溢出的硫泡沫收集到硫泡沫槽，通過硫泡沫泵打入內(nèi)分式熔硫釜[2]。在釜的上部被夾套中的蒸汽加熱至60～90 ℃，硫顆粒聚集變大沉于釜的下部，溶液上升經(jīng)排液管回收至脫硫系統(tǒng)。沉于釜下部的硫顆粒繼續(xù)被熔融為液態(tài)硫，當(dāng)積累到一定量時(shí)，開始開放硫閥放硫。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

脫硫系統(tǒng)入口水煤氣中的硫化氫含量約為1 100 mg/m3，出口硫化氫含量約1.0 mg/m3；當(dāng)系統(tǒng)氣量為56 000 m3/h時(shí)，每天硫黃產(chǎn)量約0.838 t，硫黃回收率較低，回收率約60%。再生槽溢流的硫泡沫量約2.8 m3/h，每天連續(xù)熔硫后產(chǎn)生的硫泡沫清液量約19 m3；而每天最多向系統(tǒng)中回收硫泡沫清液9.6 m3，硫泡沫清液量越積越多，環(huán)保壓力大。同時(shí)回收硫泡沫清液后再生槽產(chǎn)生大量虛泡沫，再生槽不能正常溢流，嚴(yán)重影響貧液的質(zhì)量，貧液中懸浮硫高，最高達(dá)1.5 g/L(指標(biāo)≤0.5 g/L)。

2.2 原因分析

①由于硫泡沫直接進(jìn)熔硫釜進(jìn)行熔硫，硫泡沫夾帶大量脫硫溶液，這部分脫硫溶液經(jīng)過熔硫釜加熱后，其成分發(fā)生變化，導(dǎo)致回收時(shí)再生槽反應(yīng)劇烈容易冒槽，使清液冷卻槽、泡沫槽等液位經(jīng)常處于高限。②回收硫泡沫清液時(shí)，再生槽冒槽影響了再生槽的溢流，進(jìn)而導(dǎo)致脫硫貧液中懸浮硫不穩(wěn)定，長期偏高，易造成脫硫塔阻力升高(氣量為56 000 m3/h時(shí)，壓差在16～18 kPa并有上漲的趨勢)，同時(shí)影響硫黃的回收率。

3 優(yōu)化改造方案

改造目的：①提高硫回收率，硫黃產(chǎn)出率提高至90%以上。②完全回收硫泡沫清液，同時(shí)實(shí)現(xiàn)再生槽正常溢流。③提高貧液質(zhì)量，穩(wěn)定脫硫塔阻力。④降低蒸汽及化工原料消耗，改善脫硫系統(tǒng)操作環(huán)境，降低脫硫系統(tǒng)環(huán)保壓力。

3.1 將連續(xù)熔硫釜改為間歇式熔硫釜

將原來連續(xù)熔硫方式改為間歇式熔硫方式，在熔硫釜內(nèi)部增加蒸汽加熱盤管，同時(shí)增加蒸汽盤管凝液管；并對連續(xù)熔硫釜上封頭進(jìn)行改造，增加直徑為1 000 mm法蘭一對，上封頭進(jìn)口管由DN150改為DN300。

3.2 增加板框式過濾機(jī)

增加一臺板框式自動壓濾機(jī)對硫泡沫進(jìn)行預(yù)處理，利用原有的硫泡沫槽及兩臺硫泡沫泵，直接將硫泡沫打進(jìn)新增加的板框式壓濾機(jī)，將脫硫液與硫膏分離，硫膏濾餅順著料斗進(jìn)入改造后的間歇式熔硫釜，過濾出的清液直接回收至富液槽，然后進(jìn)入再生系統(tǒng)[3]。

3.3 改造后硫回收流程

硫泡沫從再生槽溢流出來，收集到硫泡沫槽，通過硫泡沫泵打入過濾機(jī)進(jìn)行過濾，過濾機(jī)入口壓力至0.45 MPa后，停運(yùn)硫泡沫泵，關(guān)閉過濾機(jī)入口閥。過濾機(jī)內(nèi)硫膏濾餅卸料至料斗后進(jìn)入熔硫釜內(nèi)，關(guān)閉熔硫釜進(jìn)料大閥，打開釜內(nèi)盤管加熱蒸汽和熔硫釜夾套加熱蒸汽，釜內(nèi)溫度慢慢升溫，釜內(nèi)溫度控制在120～140 ℃。沉于釜下部的硫顆粒繼續(xù)被熔融為液態(tài)硫，當(dāng)積累到一定量時(shí)，開始開放硫閥放硫。熔硫后產(chǎn)生的少量殘液排至地下池，經(jīng)冷卻、過濾機(jī)過濾后回收到富液槽循環(huán)使用。

3.4 熔硫釜操作注意事項(xiàng)

①壓濾機(jī)壓力達(dá)到0.45 MPa時(shí)，停泡沫泵將硫膏放入熔硫釜內(nèi)，然后關(guān)閉熔硫釜進(jìn)料大閥。②檢查熔硫釜各閥門是否靈活好用。③打開釜內(nèi)盤管加熱蒸汽和熔硫釜夾套加熱蒸汽，釜內(nèi)溫度慢慢升溫，釜內(nèi)溫度控制在120～140 ℃。④熔硫過程中按時(shí)巡檢，維持正常工藝指標(biāo)。⑤控制熔硫釜釜內(nèi)壓力在0.3～0.5 MPa，如果釜內(nèi)超壓，可適當(dāng)開排汽閥泄壓排放。⑥待釜內(nèi)溫度在120～140 ℃時(shí)，熔硫釜保溫保壓2 h將釜內(nèi)硫膏全部熔成硫黃，確保熔硫時(shí)間。⑦釜內(nèi)溫度過高時(shí)，適當(dāng)減少蒸汽量或夾套蒸汽用量。⑧放硫時(shí)溫度較高，操作人員要帶好防護(hù)用品，防止發(fā)生燙傷事故，稍開放硫閥放硫，嚴(yán)禁閥門開度過大，防止硫黃直接噴出。⑨放完硫后各班組清理現(xiàn)場保持地面干凈，將上一班生產(chǎn)的硫黃存入硫黃倉庫擺放整齊。

4 優(yōu)化改造效果

4.1 硫回收效率提高

改造后，硫回收率明顯提高，硫泡沫清液沒有經(jīng)過高溫加熱，溶液組分未發(fā)生改變，保證了再生槽的正常溢流。改造前后硫回收率對比見表1。

表1 改造前后硫回收率對比

由表2看出，改造后硫回收率由之前的60%左右提高至90%左右，效果非常明顯。

4.2 降低了脫硫塔阻力

改造前系統(tǒng)煤氣量約56 000 m3/h，脫硫塔壓差在16～18 kPa，并有上漲的趨勢，改造后系統(tǒng)煤氣量約80 000 m3/h時(shí)，脫硫塔阻力穩(wěn)定在8 kPa以下。

4.3 脫硫溶液質(zhì)量提高

改造后，貧液中懸浮硫最高含量由之前的1.5 g/L降至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)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運(yùn)行。

4.4 降低了蒸汽消耗

改造后只有少量脫硫溶液隨硫膏濾餅進(jìn)入熔硫釜，因此大大減少了熔硫量，縮短了熔硫時(shí)間，進(jìn)而降低了蒸汽消耗，即改造前每天至少用13 h進(jìn)行熔硫，改造后每天最多用6 h進(jìn)行熔硫。改造前后熔硫蒸汽用量對比如表2所示。

表2 改造前后熔硫蒸汽用量對比

由表2看出，改造后由于熔硫時(shí)間由每天的13 h縮短至6 h，因此蒸汽消耗也大大減少，由改造前的2.99 t/d減少至1.38 t/d。

5 優(yōu)化改造效益情況

5.1 化工原材料效益

通過改造，過濾出的硫泡沫清液未進(jìn)行高溫加熱，脫硫溶液有效成分未受到破壞，直接回收至富液槽，熔硫后產(chǎn)生的少量殘液，進(jìn)行過濾后也回收至系統(tǒng)，使再生槽正常溢流，再無外排脫硫溶液。減少了原材料的消耗，月消耗純堿減少3 t左右，年節(jié)省化工原料費(fèi)用7.2萬元。

5.2 節(jié)能減排效益

改造后，系統(tǒng)能夠全部回收脫硫溶液，再無外排脫硫溶液，連續(xù)熔硫改間斷熔硫后每天節(jié)省蒸汽1.61 t，年節(jié)省費(fèi)用10.626萬元。

5.3 環(huán)保效益

改造后再生槽溢流正常，不再產(chǎn)生大量虛泡沫，不僅改善了作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境衛(wèi)生，還減少了脫硫溶液的損失，同時(shí)減輕了終端污水處理的壓力。本次系統(tǒng)優(yōu)化投資壓濾機(jī)一臺約9萬元，折舊按照20年計(jì)算，則共合計(jì)年經(jīng)濟(jì)效益為17.376萬元。

6 優(yōu)化改造創(chuàng)新點(diǎn)

①板式過濾機(jī)在公司首次使用，并且一次投料成功，過濾出的清液清澈透明，懸浮硫含量明顯降低，脫硫塔阻力無上漲趨勢，呈現(xiàn)穩(wěn)控下降狀態(tài)。熔硫后產(chǎn)生的少量殘液經(jīng)冷卻和過濾機(jī)過濾后全部回收至富液槽，減少了原材料的消耗。②投資小，效果明顯。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上只增加了一臺板式過濾機(jī)，原設(shè)備連續(xù)熔硫釜改造為間歇熔硫釜，絕大部分脫硫溶液被過濾掉，熔硫量大大減少，熔硫時(shí)間也大大縮短，進(jìn)而減少了蒸汽用量。同時(shí)明顯提高了硫回收率，改造前硫回收率在60%左右，改造后在90%左右。③操作簡單，生產(chǎn)能力大。操作時(shí)只需開啟泡沫泵，打開出口閥，打開過濾機(jī)入口閥，過濾機(jī)壓力達(dá)到0.4～0.5 MPa后停運(yùn)泡沫泵，過濾的硫膏濾餅放至熔硫釜，熔硫釜開蒸汽加熱至1～2 h熔出硫黃，過濾機(jī)可根據(jù)硫泡沫量的大小，調(diào)節(jié)入口閥的開度，可以連續(xù)24 h過濾。④硫泡沫不需經(jīng)加熱分層，直接進(jìn)過濾機(jī)進(jìn)行過濾，減少了副反應(yīng)、副鹽的產(chǎn)生，穩(wěn)定了脫硫液的成分。

7 結(jié)語

硫回收裝置通過新增硫泡沫過濾機(jī)，并將連續(xù)熔硫改為間隙熔硫后，脫硫貧液中懸浮硫含量明顯降低，最高含量由改造前的1.5 g/L降至0.4 g/L，提高了脫硫貧液的質(zhì)量。脫硫塔阻力也明顯降低，由改造前16～18 kPa(系統(tǒng)煤氣量56 000 m3/h左右)，并有上漲的趨勢，降低至改造后8 kPa以下(系統(tǒng)煤氣量80 000 m3/h左右)，同時(shí)無上漲趨勢。改造后絕大部分脫硫溶液被過濾掉，熔硫量大大減少，熔硫時(shí)間也大大縮短，進(jìn)而減少了蒸汽使用量，每天減少蒸汽量1.61 t。同時(shí)明顯提高了硫回收率，改造前硫回收率在60%左右，改造后在90%左右。通過改造，過濾出的硫泡沫清液未進(jìn)行高溫加熱，脫硫溶液有效成分未受到破壞，直接回收至富液槽，熔硫過程中產(chǎn)生的少量殘液，進(jìn)行過濾后也回收至系統(tǒng)，降低冒槽率，再無外排脫硫溶液，減少了原材料的消耗，月消耗純堿減少3 t左右，效益明顯，合計(jì)年經(jīng)濟(jì)效益為17.376萬元/年。