濕法脫硫堵塔原因分析及對策

郭文龍，楊永杰，張永斌

（山西陽煤豐喜集團臨猗分公司，山西運城 044100）

隨著內蒙和新疆等新興能源基地煤炭資源的大力開發，氮肥產能和產量不斷擴大（據統計，目前的氮肥產能已超出需求10Mt／a），國內的氮肥企業只有通過節能、降耗才能求得生存與發展，煤耗更是其中的關鍵因素。為了降低煤耗，大量投用高硫煤就成了氮肥企業的必然選擇，這就對煤氣脫硫提出了更高的要求，現在脫硫無疑成了合成氨氣體凈化的最關鍵環節，直接決定整個合成氨生產的穩定和效益，而目前濕法脫硫系統遇到的最大問題無疑是堵塔。

1 脫硫系統堵塔的危害

1.1 電耗高

堵塔的直接后果就是整個脫硫系統的壓差升高，就拿我廠的半脫來說，開車初期壓差只有25mmHg（1mmHg＝133Pa），堵塔時能達到130～140mmHg，羅茨機的電流增加近10A，達到電機負荷上限，這等于每小時多耗電360kW·h，比增加一臺羅茨機的電耗還高。另外堵塔后，為保證出脫硫系統的H2S指標，好多企業的慣常做法都是加大循環量，這也會增加電耗。在合成氨的成本組成中，電耗占的比例僅次于煤耗，這對正處于節能降耗大環境中的氮肥行業來說，是個很大的不利因素。

1.2 脫硫效率低

堵塔過程會在填料表面附著一層硫膏，這必然會降低填料的分布效果，最終形成液體偏流，氣液接觸面積減少，接觸時間縮短，影響脫硫效率。

1.3 設備維護工作加重，檢修頻繁

脫硫維修本來就是個又臟又累的行當，平時人員流失就比較嚴重，堵塔后更造成憋泵，用于密封的填料很容易打飛，嚴重時必須將進出口閥門全部關死，才能加進填料。另外，為了保證脫硫效率，加大循環量還會造成出口閥芯和管道沖刷腐蝕嚴重，這將大大縮短泵的使用壽命。有的合成氨廠，因為壓差大，造成的系統停車檢修，多則兩三個月一次，大大影響了系統的連運。

1.4 煤氣阻力大，產量上不去

堵塔必然導致通過凈化工段的煤氣輸送不暢，影響壓縮機的打氣量，最終影響的是綜合氨的產量。現在的合成氨企業，利潤空間較小，大多憑產量來維持正常生產運行，同時，維持高產量，也是降低成本的一個途徑。

1.5 輔料消耗高

堵塔必然造成氣速提高，很容易將脫硫液帶出塔；還有就是好多廠家在堵塔后，為了保證后工段的H2S含量，只好以提高脫硫液成分作權宜之計，這些都會增加輔料的消耗。

1.6 存在安全隱患

如果因脫硫塔堵塔，造成羅茨機出口壓力不斷升高，極易造成羅茨機掉閘，如果不及時關閉出口，將導致羅茨機倒轉，嚴重時可能將整個羅茨機打爆。另外，頻繁的增減泵，頻繁的檢修，必然增加不安全因素，影響安全生產。

2 導致脫硫系統堵塔的原因

（1）脫硫系統的指標控制。

（2）氣溫低時液相加熱。把這一項單獨列出，是因為這是現在氮肥企業的普遍做法，或許是沒有辦法的辦法，或許是還沒有認識到這樣做的危害。

（3）脫硫塔內件的選擇。

（4）沒有選擇合適的脫硫劑。

（5）脫硫液再生效果差，貧液中硫含量高。再生不好，就是在塔內Na2CO3吸收H2S得到的NaHS，未全部被氧化為單質硫，并被浮選收集到泡沫槽，而被帶入了脫硫塔，在塔上段才完成氧化反應，生成單質硫，隨即附著于填料表面，這是造成脫硫塔上段堵塔的主要原因。

（6）硫回收的質量。硫回收開的好壞，能直接反映脫除了多少H2S。即便脫硫系統開得再好，硫磺回收不出來，那肯定是滯留在了塔內，為堵塔埋下隱患。還有就是熔硫的返液如果回系統，是造成副鹽含量高的重要因素。

（7）前工段的除塵效果。眾所周知，進入脫硫系統的氣體成分復雜，含有不少雜質和臟物，一旦進入脫硫塔就很難帶出，會和硫膏摻和在一起造成堵塔。一般的填料塔都分為3段，如果檢測的結果是最低層填料壓差大，那多半是因除塵效果不佳所致。

3 防止脫硫系統堵塔的應對措施

（1）溫度是脫硫系統正常運行的關鍵因素。溫度低了液體粘度大，脫硫效果差，溫度高了副鹽生成多，也不利于H2S的吸收。有人做過試驗，只要脫硫液溫度高于45℃，Na2S2O3和Na2SO4的生成率會直線上升。而且再生溫度過高時，再生槽虛泡嚴重，硫顆粒聚合和浮選困難，致使貧液中懸浮硫逐步升高。一般脫硫溫度應控制在38～42℃為宜，最低不低于35℃，最高不能高于45℃。

pH值也是影響化學反應的一個重要因素。脫硫反應同樣要嚴格控制再生液的pH值，一般要控制在8.2～8.8之間，生產中盡量避免pH值高于9.0。當溶液的pH值大于9.2時，副鹽的生成率也會直線上升。

脫硫液的主要成分，則要根據生產工藝及時調整，同時嚴格控制脫硫液中的懸浮硫和副鹽含量。

（2）好多企業，特別是北方的企業，為了在冬季氣溫低時提高脫硫液溫度，慣常的做法是給脫硫液加個蒸汽加熱器，直接用蒸汽將脫硫液加熱。還有一些企業是在再生槽底部增加蒸汽盤管或直接通入蒸汽。我廠原先也是這樣做的，2010年我們在脫硫塔煤氣進口管上，加了個蒸汽夾套，用蒸汽加熱煤氣，效果不錯。如果熱量不夠，還可以在煤氣管上直接通入蒸汽提溫。

（3）濕式氧化法脫硫中，對吸收塔的選擇大多還是以傳統的填料塔為主，并且僅在塔頂設置一個分布器，脫硫液經填料層自上而下流動，因塔高動輒幾十米，加上煤氣的阻力，時間長了很容易造成偏流。如今不少氮肥企業已經通過技改，在每層填料上部增加再分布器，以減緩液體偏流，避免形成干區，也能有效緩解堵塔。

另外，隨著工業技術的不斷進步，解決了霧化噴頭等難題，空塔噴淋以其結構簡單、塔體利用率高、氣液相際間的傳質效率高和運行成本低等優勢，逐漸進入人們的視野，據悉幾個兄弟企業應用效果很好，塔壓差基本為零，從根本上避免了堵塔，值得推廣。

（4）脫硫催化劑的選用，將從根本上決定脫硫效率、輔料消耗和脫硫成本等關鍵指標。現在國內的濕法脫硫劑品種很多，僅酞菁鈷系列的就有T90－2、RTS、PDS－600和TTS等，另外還有DDS和NDC等鐵系催化劑。脫硫劑的選擇沒有固定的標準，但必須依據現有的工藝流程和設備配置，還有煤氣中的H2S含量和需要達到的脫硫指標。比如我公司半脫進口H2S為2 500～3 500mg／m3，因為變換采用的是全低變，要求出脫硫系統的H2S在100mg／m3左右，我們采用堿法的栲膠輔以888兩種催化劑組合，這也是業界普遍接受的較佳組合。不過現在遇到一個問題，因V2O5的安全性，其生產企業的規模正在不斷壓縮，價格越來越高。現在在使用過程中也平添了許多麻煩。有的地方已經出臺規定，禁止使用V2O5。所以，筆者還是看好酞菁鈷系列的脫硫催化劑，攜氧能力強、粘度低、有利于沖塔和能脫除部分有機硫都是其優點。

（5）噴射再生槽要嚴格按 《合成氨》等手冊設計，內側反應槽、中間貧液環槽和外側泡沫環槽三部分缺一不可。內筒頂端與硫泡沫溢流堰的距離應取700mm，尾管距離槽底建議取900mm，可以在尾管的端口上割上鋸齒狀花紋，提高分布效果。建議將尾管和花板焊死，因為我們在檢修過程中發現，尾管和花板接觸處磨損嚴重。噴嘴最好用不銹鋼，因為這也是一個容易腐蝕的部位。噴射器的安裝最好找專業的安裝隊，保證垂直同心，否則會影響抽空氣量。生產中還要通過再生壓力和液位調節器，嚴格控制泡沫層的厚度，防止液面大幅度波動和翻浪，保證硫泡沫的正常溢流，同時也要避免泡沫帶液過多。經常根據進氣室風速或倒噴情況，檢查噴嘴和喉管是否有堵塞和結垢甚至腐蝕。

（6）好多企業采用的都是連續熔硫，因為環保和成本壓力大，熔硫的返液大都經冷卻返回系統，我廠每班回收的返液量就達30m3。進熔硫釜的蒸汽溫度能達到190℃，出熔硫釜的返液最低也有85℃，如此高的溫度，必然會產生很多副鹽。現在通常的做法是將返液引入沉淀池，經沉淀冷卻后再打入貧液槽，有的企業還加上了涼液風機。但這樣做只對降低返液溫度有效，而副鹽的冷卻沉降效果甚微。筆者曾做過試驗，將一部分返液常溫靜置沉淀1個月后，副鹽含量幾乎沒什么變化。

我們現在正在進行技改，將再生槽浮選的硫泡沫先打入過濾機，過濾出大部分的清液，再將濃縮的硫膏打入熔硫釜。這樣大大減少了熔硫的返液量，也就最大程度上避免了副鹽的生成。如果能直接賣生硫磺，或開發生硫磺下游產品，將對脫硫系統的正常運行更為有利。

（7）保證氣化爐出口除塵器的正常運行，按時下灰。造氣循環水最好能上微渦流。開好電除塵裝置，不僅要維護好電濾器的二次電壓和電流，還要經常熱洗電濾器，盡量減少因二次電壓、電流表的誤差，造成對除塵效果的誤判。管理好洗氣塔和冷卻清洗塔的循環水，有條件的企業要勤置換，最好能連加連排。

由現場管理筆者深深體會到，脫硫工作是個“良心活”。在工藝和設備選定以后，平時細枝末節的管理，也是做好脫硫工作的關鍵。搞脫硫的員工，不僅業務素質要高，能分析問題、解決問題，而且要有高度的責任心，對每時每刻的脫硫運行情況了如指掌，才能及時發現生產中遇到的問題，及時采取有效措施。

以上所述，是筆者在生產一線工作的些許積累，主要圍繞脫硫塔堵塔的問題整理了一些資料，希望對奮戰在脫硫一線的工程、技術人員有所幫助。