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2.2 MPa變脫系統(tǒng)運行總結(jié)

耿家賀

(山東聯(lián)盟化工股份有限公司山東壽光262700)

山東聯(lián)盟化工股份有限公司第一分公司(以下簡稱第一分公司)合成氨系統(tǒng)配有1套2.2 MPa變脫系統(tǒng)。該變脫系統(tǒng)自2008年投運后，初期運行良好；但從2012年4月開始，運行中出現(xiàn)以下問題：再生效果變差，有時出現(xiàn)虛泡、飛泡等現(xiàn)象，有時出現(xiàn)無泡沫，硫顆粒難于浮選，系統(tǒng)阻力上升，嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置正常運行。為此，對該變脫系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，使生產(chǎn)運行逐步恢復(fù)正常。

1原因分析

該變脫系統(tǒng)采用堿性栲膠溶液濕法脫硫工藝，其硫泡沫的形成受變脫液表面張力、再生系統(tǒng)吹風(fēng)強(qiáng)度的影響較大。

1.1　變脫液的影響

1.1.1NaHCO3

該變脫系統(tǒng)因在變換工段之后，氣體中CO2含量較高(體積分?jǐn)?shù)約為25%)，且操作壓力較高，造成NaHCO3含量過高。NaHCO3雖能降低變脫液的表面張力，但不具備分散劑的特性；雖能吹出很多泡沫，但無法浮選單質(zhì)硫，甚至?xí)茐膯钨|(zhì)硫的浮選，造成變脫液虛泡、飛泡嚴(yán)重。

1.1.2栲膠

由于栲膠堿水溶液為膠體溶液，故需提前制備，破壞其膠性，并提高其分散度和表面張力。氧化態(tài)栲膠使溶液的表面張力降低，促使空氣在含單質(zhì)硫的脫硫液中分散形成小氣泡，防止氣泡兼并，增大了浮選界面；提高氣泡與硫顆粒的黏附和上升過程的穩(wěn)定性，以保證氣泡上浮形成泡沫層，進(jìn)而分離懸浮硫。但在2.2 MPa變脫系統(tǒng)中，因操作壓力高，栲膠和硫顆粒的形態(tài)都發(fā)生了變化，故原適用于半水煤氣脫硫和0.8 MPa變脫系統(tǒng)的栲膠含量不再適用于2.2 MPa變脫系統(tǒng)。

1.1.3懸浮硫

變脫液中的硫顆粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的硫顆粒選擇性地黏附于氣泡并被攜帶上升成為氣-液-固三相組成的礦化泡沫層，從液面溢出。但常規(guī)泡沫浮選存在局限性，只適用于選取0.5 mm至5 μm的顆粒；當(dāng)顆粒超出此范圍，該工藝就難于適用。在2.2 MPa變脫系統(tǒng)中，硫顆粒的形態(tài)發(fā)生變化，其顆粒過小、難于聚集，造成常規(guī)的泡沫浮選難于適用。

1.2　設(shè)備的影響

1.2.1閃蒸槽

在原有流程設(shè)計中，為降低CO2對再生效果的影響，設(shè)計了閃蒸槽。吸收H2S后的變脫液經(jīng)閃蒸槽降壓至0.55 MPa，然后進(jìn)入再生槽再生。2012年前，閃蒸槽運行效果良好，但2012年系統(tǒng)加量后，就出現(xiàn)了氣泡夾帶情況。2012年系統(tǒng)加量后，閃蒸槽內(nèi)脫硫液停留時間為2～3 min；但在化工設(shè)計中，因CO2的密度較大，解脫上浮至液面的速度不快，設(shè)計的停留時間不得少于5 min，停留時間過短，會造成閃蒸槽運行效果不佳。

1.2.2噴槍

在長期運行過程中，部分噴槍出現(xiàn)了尾管斷落、噴嘴損壞等情況，造成部分噴槍吸風(fēng)強(qiáng)度過大，使液面出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象，破壞了泡沫的浮選。原噴槍選用的噴嘴口徑為Ф 32 mm，由于噴嘴口徑過大，造成空氣與變脫液混合不充分，使變脫液得不到充分再生。

2處理措施

2.1　設(shè)備維修

對受損噴槍進(jìn)行更換及維修，并對尾管、噴嘴部位進(jìn)行了特別加固，減少受損概率；然后逐步對噴嘴進(jìn)行更換，噴嘴口徑由Ф 32 mm改為Ф 30 mm。通過更換維修，達(dá)到了吸風(fēng)均衡及液面平穩(wěn)的目的。

2.2　調(diào)整變脫液成分

2.2.1降低變脫液中NaHCO3含量

變脫液溫度提高1～2 ℃，但不高于45 ℃，降低CO2的溶解度；并適當(dāng)增加噴槍的開啟數(shù)，降低變脫液中CO2的分壓。通過調(diào)整，逐步將變脫液中NaHCO3含量降低至正常范圍(表1)。

表1　調(diào)整前、后變脫液中NaHCO3平均含量對比　　g/L

2.2.2調(diào)整栲膠含量

出現(xiàn)虛泡、飛泡嚴(yán)重初期，認(rèn)為栲膠含量過高(質(zhì)量濃度為3.24 g/L)是一個誘因，只注意到栲膠作為氧載體和表面活化劑的作用，而忽視了其作為分散劑的疏水特性和2.2 MPa壓力下形成的硫顆粒相對細(xì)小的實際工況，故在降低NaHCO3含量的同時，也降低了栲膠含量(1.87 g/L)。當(dāng)解決了虛泡和飛泡問題后，發(fā)現(xiàn)再生系統(tǒng)出現(xiàn)無泡、碎泡的新工況，然后將栲膠含量根據(jù)實際工況重新進(jìn)行了調(diào)整(調(diào)整至2.53 g/L)，使再生系統(tǒng)浮選情況得以好轉(zhuǎn)。

2.3　降低閃蒸壓力

為解決閃蒸槽氣泡夾帶問題，適度降低了閃蒸槽的操作壓力，由0.55 MPa降低至0.50 MPa，以提高閃蒸度；同時，將閃蒸槽液位控制在低限，留出足夠閃蒸空間。調(diào)整后，閃蒸槽氣泡夾帶問題得以解決。

3實施效果

變脫系統(tǒng)調(diào)整前、后運行參數(shù)見表2。

表2　變脫系統(tǒng)調(diào)整前、后運行參數(shù)對比

由表2可以看出：調(diào)整實施后，懸浮物含量顯著下降，有效解決了堵塔問題；副反應(yīng)減少，噸氨醇變脫系統(tǒng)運行成本由3.2元降低至2.5元；系統(tǒng)壓差大幅降低，年可節(jié)約電費23.3萬元；再生槽內(nèi)的乳白色硫泡沫均勻、連續(xù)，再生系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。

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(收稿日期2015- 08- 25)