脫硫塔壓差增高原因分析及解決方法

高偉(青島科技大學 山東 青島)

李小玲(兗礦魯南化工有限公司 山東 滕州)

一、NHD脫硫系統介紹

我公司年產24萬噸合成氨凈化裝置脫硫系統采用NHD物理吸收法，利用H2S及CO2、COS在NHD中的溶解度的不同來除去H2S及少部分COS。脫硫系統工藝流程為脫硫塔吸收、濃縮塔提濃、再生塔解吸的三塔工藝。這三臺塔均采用填料塔，內裝QH-1型扁環，亂堆。其中脫硫塔共5層，是脫硫系統的關鍵裝置，經過脫硫塔的脫硫氣，H2S≤7.5mg/m3進入干法脫硫槽進行精脫硫，出口氣體H2S≤0.75mg/m3送脫碳及甲烷化工序。

二、解決脫硫塔壓差波動問題的必要性

填料塔正常生產過程中，塔壓差在15KPa左右，且壓差較穩定。如果壓差出現大幅波動，當高于35KPa并逐漸上升時，需及時減氣量及循環量，如減量不及時將造成脫硫塔攔液，NHD溶液隨著氣體帶入后系統，脫硫系統液位大幅波動，脫硫出口氣體中H2S指標嚴重惡化，甚至被迫停車。由于H2S能與甲烷化及氨合成塔催化劑活性成分反應生成金屬硫化物，使催化劑活性降低甚至喪失，因此控制高脫硫塔壓差才能確保脫硫塔出口氣體H2S指標合格，才能保證系統高負荷穩定運行，同時脫硫塔出口H2S指標的控制也直接關系到干法脫硫槽脫硫劑的使用壽命。

三、脫硫塔壓差波動增高原因分析及解決方法

1.運行情況說明

我公司氨凈化系統脫硫塔在2013年1月出現壓差增高并伴隨頻繁波動的情況。壓同樣的工藝操作條件，差由正常時的20KPa，上漲至76KPa。初期，為了維持生產，系統減負荷運行，壓差逐漸下降，脫硫塔出口H2S指標還能維持正常。但是到了后期，不僅壓差持續高，脫硫塔出口H2S指標高達20mg/m3。嚴重影響系統運行，并將脫硫負荷后移至干法脫硫槽，干法脫硫劑很容易飽和。如干法脫硫劑穿透，干法脫硫槽出口H2S指標超過5ppm，系統將被迫停車。

2.原因分析

脫硫塔壓差高的原因主要有：系統生產負荷過大；溶液臟起泡造成攔液；塔板出現問題；正壓室進液或負壓室漏氣。

發現脫硫塔壓差高后，首先聯系儀表對壓差計進行檢查清理，恢復后，壓差變化不明顯，排除儀表誤差這一原因。

對數據統計，發現工藝操作參數，如溶液循環量、操作溫度、壓力、脫硫氣量無變化，那么，分析原因就主要為：脫硫溶液臟，或者塔板出現問題。而這兩種問題向徹底決絕必須系統停車檢修才能徹底確認處理。

3.解決方案

(1)系統計劃3月份檢修，在未停車前維持系統運行方案

①氣化水煤氣帶水及時減量處理

1月上半月，氣化未出現明顯帶水跡象時，脫硫塔壓差25KPa左右，沒有高過30KPa的。自1月17日起氣化帶水較明顯，1月18日10：00脫硫塔壓差逐漸上漲至35KPa，至中午12：11壓差最高漲至68KPa，根據壓差及再生塔液位逐漸降低負荷，壓差才得以降低。氣化帶水氣體直接煤灰、銨鹽帶至脫硫，造成脫硫塔壓差高，脫硫塔出口H2S指標惡化，系統被迫減量，生產負荷較長時間得不到恢復。針對這種情況，主要是預防氣化帶水，一旦發現氣化帶水趨勢，及時進行減量處理。

②干法脫硫槽加空氣再生，保證出口H2S指標

目前壓差波動增高，脫硫指標差，為維持系統運行至檢修期間，防止干法脫硫劑穿透、失活，給干法脫硫槽加空氣。

干法脫硫槽使用氧化鐵脫硫劑，它能與氣相中H2S發生化學反應，生產較穩定的化合物，從而達到脫除氣體中H2S的目的，反應式如下：

Fe2S3脫硫劑吸收H2S飽和后，可通空氣再生，再生反應式如下：

根據實際運行情況看，干法脫硫槽加空氣后，干法脫硫槽出口指標能控制在2mg/m3以下。滿足系統生產需要。

(2)系統檢修期間，對脫硫塔壓差增高波動問題進行徹底解決

①脫硫塔內填料及內件檢查情況

3月份系統停車，對脫硫塔進行徹底檢查，發現脫硫塔內填料并不臟，可見溶液臟并不是造成脫硫塔壓差增高波動的原因。檢查發現每層填料上部壓板上固定的絲網全部脫落，有幾層的填料壓板脫落，掉在填料里。填料層明顯塌陷，可是通過人孔觀察塔板支架完好，并未脫落，但是發現大量填料卡在氣體分布盤及“駝峰式”填料支撐盤的駝峰下。氣體經過氣體分布盤、填料自下而上與塔頂經由填料及支撐盤的溶液進行傳質。由于原本固定在填料壓板上的絲網脫落，導致大量填料隨氣體吹入氣體分布盤內后卡在填料支撐板內，系統在高負荷運行情況下，造成攔液，不僅塔阻力迅速增高波動，液體返混和氣體液沫夾帶的現象嚴重，傳質效果極差，造成脫硫塔出口H2S指標惡化。

②解決方法

將損壞的絲網清理干凈，將脫落的壓板取出。按照自下而上的順序將填料逐層卸出(最下面一層不用卸出)，從每層卸料口進入支撐盤上，分片局部解開每小塊支撐板，將駝峰下及氣體分布盤上的填料清理干凈后，在將每小塊支撐板用螺栓固定連接。每層塔板內的填料清理干凈后，封卸料口，裝入填料后，固定好填料壓板，并在壓板上固定好質地較硬的絲網。

四、效果檢查

經過檢修期間對脫硫塔填料及內件進行徹底處理，系統投入運行至今，運行情況良好。在持續高負荷生產條件下，脫硫塔壓差維持在20KPa以下，并且再未出現壓差大幅波動的情況。