关于变脱工艺操作的几点看法

发布时间:2024-03-28
我国以煤为原料生产合成氨和甲醇的工厂,变换气脱硫大部分采用湿式氧化法,吸收剂几乎都使用纯碱,也有少部分使用其它吸收剂;催化剂无论用哪一种,原理基本都一样,都是催化氧化煤气中的硫化氢生成单质硫;脱硫设备也大同小异,一个是吸收塔,一个是再生槽。但在运行过程中,差异却是很大:有些工厂脱硫工艺控制很好,脱硫效率高,消耗少,脱硫塔也长年不堵塞,有些工厂三天两头出问题,尤其是脱硫塔经常堵塞,严重影响生产。对于这些差异问题,笔者在技术服务过程中也经常遇到,在此谈一些自己的看法,以供大家参考。
变换气脱硫与半水煤气脱硫不同,有其*的地方,一是变换气中h2s含量指标要求远低于半水煤气,二是运行中压力远高于半水煤气。因为这些特点,造成变换气脱硫在设计和运行过程中存在一些问题,使变换气脱硫比半水煤气脱硫工艺更加难以控制,具体表现在再生槽硫泡沫形成、脱硫塔易堵、带液、运行压力持续升高等方面。如何避免或减轻这些问题的发生,我以为可从以下几方面注意:
1 变脱塔的设计应重点考虑堵塞
变换气脱硫出口h2s指标大部分要求小于10mg/m3,入口一般在120mg/m3左右,由于脱硫精度要求比较高,所以设计院在设计脱硫塔时往往注重了传质的面积,将变脱塔内的填料设计的既小又多。如山西某化肥厂,年产合成氨18万吨,变换气压力3.2mpa,变脱塔规格φ3600×35000mm,塔内装三层φ100mm鲍尔环,每层填料高度10m,填料层之间有槽盘式液体分布器,填料顶部有φ50mm鲍尔环除沫层,高度1m,除沫层上还设有鼓泡段,目的为保证脱硫净化度。实际运行中鼓泡段末开,入口h2s在80mg/m3左右时,出口h2s几乎测不出。在变换中串低改为全低变后,入口h2s增至120mg/m3时,出口h2s仍然测不出,但运行没有几天变脱塔阻力就增加到30kpa,变换气严重带液,迫使溶液循环量从300m3/h减至200m3/h左右,几乎使全厂生产进行不下去。同样山西另一个化肥厂,年产合成氨40万吨,变换气压力3.2mpa,变脱塔规格原设计为φ4000mm,内装四层φ50六角形新型环填料,每层高五米,驼峰支承,运行20余天塔阻力就达60kpa。后将驼峰支承改为栅板支承,填料全部改为φ100海尔环,这样改装后,出口h2s同末改装前一样,基本变化不大。
综上所述,变脱塔在设计上不仅要考虑传质面积,恐怕更重要的是多考虑填料堵塞问题,应选择规格比较大不宜堵塞的填料,因为变脱压力越高脱硫效率越不成问题。近两年长春东狮科贸实业有限公司自主研发的无填料塔qyd传质内件已在多家生产厂家运用,效果十分理想,是解决变脱塔堵塞的zui有效和zui根本方法。
2 变脱工艺的设计应考虑增设富液槽
变换气脱硫基本都不设富液槽,依靠变换气压力在闪蒸槽将部分co2驰放后引入再生槽,压力一般控制在0.4mpa以上,利用喷射抽负压原理将空气抽入喷射器内与溶液混合进行氧化反应,此处关键是喷射器喷头处的溶液流速要达到20m/s以上,形成相当大的负压将足够的空气吸入,一般液气比达到1:5为理想。变换气脱硫压力在0.8mpa以下问题不大,再生槽硫泡沫形成较为理想,说明喷射器工作较为正常。但变换气脱硫压力在0.21mpa以上,尤其是达到0.32mpa时,眼观再生槽生成硫泡沫就不太满意,硫泡沫比较,像水泡似的,当然,这里排除催化剂的质量外,主要原因就是co2造成的,因变换气中co2一般较高,这些co2在变脱塔中被溶液所吸收,虽然这些co2在闪蒸槽减压驰放出一部分,但因闪蒸槽瞬间停留时间极短,脱硫溶液压力仍在0.4-0.6mpa,一些夹带的co2仍在再生槽驰放出来。某厂测试闪蒸后溶液中co2含量4-5m3/m3,很大程度上影响了喷射器吸入空气的量,造成空气不足氧化不好,所以硫泡沫形成。例如上面所述山西某化肥厂就因为这一原因走了很长一段弯路,开始怀疑喷射器质量,后面又怀疑催化剂质量,反复更换后仍不能解决硫泡沫生成的问题,zui后增设了富液槽,将脱硫溶液压力降至常压,再用富液泵打入再生槽喷射器,所有问题迎刃而解,再生槽硫泡沫形成大为改观,比以前好多了,再生槽顶部人孔也再没有一股十分呛人的co2和h2s混合的难闻到气味。综上所述,我认为变换气脱硫压力在0.21mpa以上的应增设富液槽。
3 操作中应注意的几个问题
3.1 溶液循环量
在脱硫塔操作中,经常碰到因压差上升变换气带液而人为减小溶液循环量,当时看确实起到了降低压差减少带液的作用,但随着时间的延长脱硫塔会堵塞的越来越严重,溶液循环量也会随着越减越少,zui后只有*堵塔一条死路,的办法是溶液循环量不但不能减少,而且在变脱系统减量或停车时加大溶液循环量,再改用有很大清洗积硫效用的长春东狮生产的“888”脱硫催化剂,有可能逐渐将脱硫塔内积硫清洗干净。如果因脱硫塔压差大带液十分严重,不能加大溶液循环量,可以考虑在脱硫液中加一些植物油,能短时间内将塔内压差降低,然后将溶液循环量加大,这样连续间断加植物油运行一段时间后,也有可能将脱硫塔内积硫清洗干净。
3.2 总碱度
在保证脱硫效率的前提下,溶液的总碱度越低越好,这样可以减少副反应的生成率。
3.3熔硫残液
对于连续溶硫后回收的清液要很好处理,上一台玻钢凉水塔,将回收液*冷却并沉淀后再返回系统,根据一些厂的运行经验来看,这样回收液经处理后大大降低了堵塔的风险,也减少了再生槽皂泡的形成。如果没有条件上凉水塔,可以考虑将变脱熔硫回收液用泵输送到半脱使用,或者变脱不使用连续熔硫工艺,而采用硫泡沫离心过滤或压滤的工艺。总之,要避免连续熔硫后的回收液对变脱造成的危害。
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