余志宏

(河南能源化工集團安化公司， 河南安陽 455133)

河南能源化工集團安化公司乙二醇系統(tǒng)設計能力為200 kt/a，采用固定床間歇氣化制氣，水煤氣脫硫后經壓縮機三級壓縮至1.0 MPa后經一氧化碳(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入，栲膠溶液從塔頂噴淋而下，氣液通過聚丙烯填料逆流接觸，氣體中的硫化氫(H2S)被溶液吸收，使塔頂出來的氣體中H2S質量濃度降到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，與水煤氣在塔內逆向流動，在填料表面氣液兩相接觸，完成吸收H2S的過程。脫硫富液積存在塔底部，流經8 m的U形液封后進入富液槽，富液槽內的脫硫液由再生泵送至氧化再生槽(液體射流，經噴射器自吸空氣)，在噴射管內及槽內完成脫硫富液的再生析硫過程，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)式熔硫釜進行硫膏加工回收。

1 運行中遇到的問題

(1) 脫硫液懸浮硫含量高，副反應多，副產物含量超標[1]。

由于硫泡沫直接進熔硫釜進行熔硫，熔硫過程中產生大量殘液，殘液內懸浮硫含量高，而且溫度髙達110 ℃以上，副反應加劇、副鹽含量較高，嚴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，懸浮硫質量濃度最高達1.5 g/L(指標≤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，氧化再生槽內反應劇烈，經常出現(xiàn)氧化再生槽冒槽，回收殘液困難，導致清液槽、地下池、泡沫槽等液位經常處于高限，嚴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]。

硫回收裝置長期運行不正常造成了脫硫塔阻力高而且上漲趨勢較快，系統(tǒng)在2019年5月組織70%負荷生產后，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，嚴重影響貧液的質量，影響脫硫效果。

(5) 硫回收效果差[3]，硫黃產量低。

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

針對存在的問題安化公司凈化分廠根據(jù)系統(tǒng)的實際工藝條件，從2019年開始在現(xiàn)有連續(xù)式熔硫工藝基礎上，增加1臺板框式過濾機，通過對現(xiàn)有熔硫釜進行改造，將整個硫回收裝置改成間歇式熔硫回收工藝。

該項目于2019年5月立項，6月對現(xiàn)場框架及管道進行設計，9月初設備采購到廠，11月底整個改造完成。

利用現(xiàn)有的硫泡沫槽及2臺硫泡沫泵，直接將硫泡沫打進新增加的板框式過濾機，將脫硫液與硫膏分離。硫膏順著料斗進入改造后的間歇式熔硫釜，熔出硫黃，過濾出的清液直接接收匯集后利用位差補入系統(tǒng)；從過濾機分離出來的脫硫液分為2路，一路直接進入富液槽，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，殘液冷卻后經板框式過濾機過濾后回到系統(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

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

3 改造后的運行情況

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，殘液經板框式過濾機過濾后全部回收至系統(tǒng)，保證了再生槽的正常溢流。改造前后硫回收對比見表2。

表2 改造前后硫回收對比

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，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，質量濃度最高只有0.4 g/L，提高了貧液質量，降低了化工原料的消耗，確保了系統(tǒng)的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行。

3.4 脫硫系統(tǒng)熔硫時間縮短

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表3。

表3 改造前后蒸汽用量

3.5 生產能力提高

操作時只需開啟泡沫泵，打開出口閥，打開板框式過濾機入口閥，板框式過濾機壓力達到0.4～0.5 MPa后停運泡沫泵，過濾的硫膏濾餅放至熔硫釜，熔硫釜開蒸汽加熱1～2 h熔出硫黃，板框式過濾機可根據(jù)硫泡沫量調節(jié)入口閥的開度，可以連續(xù)24 h過濾。

3.6 副反應減少

硫泡沫無需經加熱分層，直接進板框式過濾機進行過濾，減少了副反應、副鹽的產生，穩(wěn)定了脫硫液的成分。

4 效益計算

4.1 化工原材料效益

通過改造，減少了熔硫過程中殘液產生量，也減少了對脫硫溶液有效成分的破壞，同時通過過濾，將殘液中的懸浮硫分離出來，降低冒槽率。從這幾個方面考慮，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)省化工原料費用7.2萬元。

4.2 硫黃效益

硫黃價格按384.62元/t計算，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330 d計算，硫黃年收益提高11.816 6萬元。

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，蒸汽價格按100元/t計算，年節(jié)省費用為4.45萬元。

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)化投資板框式過濾機1臺約9萬元，折舊按照20 a計算，則合計年經濟效益為23.02萬元。

5 結語

通過將連續(xù)式熔硫工藝進行改造增加板框式過濾機以及熔硫釜內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到正常指標，蒸汽消耗、熔硫時間等顯著下降，經濟效益明顯，值得存在類似問題的硫回收裝置企業(yè)參考。