HT- L硫回收裝置工藝優(yōu)化及節(jié)能改造總結(jié)

郭 振

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

HT- L硫回收裝置工藝優(yōu)化及節(jié)能改造總結(jié)

郭 振

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司年設(shè)計生產(chǎn)能力150 kt甲醇裝置采用國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的航天爐(HT- L)粉煤加壓氣化技術(shù)，其硫回收裝置采用了與低溫甲醇洗脫硫相配套的直接氧化法工藝，該工藝最大特點是反應(yīng)器的操作彈性大、硫回收效率高。硫回收裝置長周期穩(wěn)定運行是HT- L 系統(tǒng)長周期穩(wěn)定的重要組成部分，更是HT- L 項目環(huán)保的重點。

1 裝置概述

由低溫甲醇洗脫硫脫碳工段來的酸性氣體及二氧化碳氣配成硫化氫體積分數(shù)為6%～10%的酸性氣，與由界外來的空氣進入空氣預(yù)熱器，用4.0 MPa中壓蒸汽升溫加熱至200 ℃后進入硫反應(yīng)器，混合后的氣體流量實現(xiàn)在線分析，由DCS系統(tǒng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所需的氧氣量來確定，通過調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)控制。反應(yīng)器采用內(nèi)水-蒸汽管冷，與汽包相連接，調(diào)節(jié)器報壓力來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度，在反應(yīng)器中總的化學(xué)反應(yīng)是硫化氫與氧反應(yīng)，生成硫和水；然后反應(yīng)氣進入硫冷凝器冷卻氣體并冷凝氣體中的硫，硫冷凝器的管外產(chǎn)生低壓蒸汽，通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力來調(diào)節(jié)管程出口溫度，既要使氣體中的硫冷凝下來，又不能低于硫的凝固點而使管道堵塞；再進入硫分離器分離出液態(tài)硫后去硫固化裝置，冷卻固化成型為硫的產(chǎn)品，分離出的氣體經(jīng)噴水降溫后進入洗滌塔，對殘留的硫化合物進行再次洗滌，使洗滌后的氣體達到環(huán)保要求，大部分氣體去風(fēng)機進口，由風(fēng)機進行循環(huán)使用，小部分氣體去放空總管直接放空。

主要運轉(zhuǎn)設(shè)備為2臺羅茨風(fēng)機(1開1備，單臺額定功率90 kW)，風(fēng)機維修費用較高，很不經(jīng)濟。攻關(guān)小組以節(jié)能降耗、持續(xù)改進為宗旨，以增產(chǎn)增效、節(jié)能環(huán)保為目的，根據(jù)硫回收裝置存在的問題及薄弱環(huán)節(jié)，并結(jié)合生產(chǎn)實踐和數(shù)據(jù)的積累，對系統(tǒng)進行小改小革，使工藝更合理、生產(chǎn)更穩(wěn)定，使設(shè)備的周期運轉(zhuǎn)延長。

2 存在的問題

(1)該工藝存在的缺點是尾氣洗滌系統(tǒng)對洗滌水的干凈度要求比較高，洗滌水外排量過大(設(shè)計3.2 t/h)，需要相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)相配套，否則，經(jīng)洗滌后含有大量硫沫的洗滌水經(jīng)洗滌泵加壓循環(huán)又進入洗滌塔，長時間在塔內(nèi)循環(huán)積累，易導(dǎo)致硫沫堵塞填料或噴頭，一旦噴頭堵塞則填料就會很快結(jié)硫，最終導(dǎo)致填料被堵死，系統(tǒng)壓力上升，循環(huán)量加不上去，絕熱層嚴重超溫，會危及安全生產(chǎn)。

(2)因洗滌泵不穩(wěn)定和洗滌塔液位不穩(wěn)定，導(dǎo)致洗滌水量波動較大，液位不易控制。

(3)裝置使用2臺90 kW羅茨風(fēng)機作為循環(huán)氣打循環(huán)使用，風(fēng)機噪音大，轉(zhuǎn)子易卡滯，運行效果不好，造成維修費用高。

(4)因氣量較大，導(dǎo)致洗滌塔不銹鋼絲網(wǎng)除沫器被吹散，帶至后段設(shè)備內(nèi)部，更嚴重的是因液態(tài)硫分離不下來，導(dǎo)致硫黃被帶至洗滌塔造成硫堵，給生產(chǎn)穩(wěn)定帶來不利。

3 改進措施

3.1 沉淀池和洗滌塔內(nèi)件的改造

由于沉淀池過小，造成了由洗滌塔內(nèi)洗滌出來的含有大量硫沫的洗滌水排至沉淀池內(nèi)得不到有效沉淀，致使含硫沫的洗滌水經(jīng)洗滌泵加壓又循環(huán)進入洗滌塔內(nèi)，從而引起整個系統(tǒng)超壓，使循環(huán)量加不上去，為此，在洗滌塔排水管線上配1臺40 m3硫回收水系統(tǒng)懸浮固體顆粒沉淀分離裝置(圖1)用于沉淀過濾(其中心溢流管結(jié)構(gòu)示意見圖2)，懸浮硫較好地得到了沉淀，通過與沉淀池進行切換使用，徹底清理硫膏，循環(huán)投入使用，這樣很大程度上改善了系統(tǒng)水質(zhì)，循環(huán)進入洗滌塔內(nèi)的水含硫沫量減少，有效緩解了洗滌塔附著、沉積硫膏情況，促進了洗滌塔順利運行。

圖1 懸浮固體顆粒沉淀分離裝置

圖2 中心溢流管結(jié)構(gòu)示意

3.2 硫回收水洗滌塔的改造

因洗滌泵和液位不穩(wěn)定，導(dǎo)致洗滌水量波動較大，為了節(jié)約洗滌水量和減少負面影響，但又能保證洗滌效果，對硫回收水洗滌塔進行水浴式改造(圖3)，分離器裝配1根排出管，在排水管線上配置虹吸管或沉浸管，以適應(yīng)壓力條件優(yōu)勢在除霧器上。

圖3 改造前、后硫回收水洗滌塔對比

3.3 增配二閃氣作為循環(huán)氣

本裝置所用羅茨風(fēng)機額定功率大、維修費用較高、噪音很大，為此，利用化工二車間的放空廢氣二閃氣作為循環(huán)氣，停用羅茨風(fēng)機。改進后，回收了二閃氣，變廢為寶，停運羅茨風(fēng)機，節(jié)約了風(fēng)機電耗和維修費用，減少噪音污染，減輕操作人員勞動強度。

3.4 硫分離器內(nèi)件的改造

原硫分離器內(nèi)件是高度為150 mm不銹鋼絲網(wǎng)除沫器，因氣量較大，不銹鋼絲網(wǎng)除沫器被吹散，帶至后段設(shè)備內(nèi)部，更嚴重的是因硫分離不下來，導(dǎo)致硫被帶至洗滌塔造成硫堵，給生產(chǎn)穩(wěn)定帶來不利。后經(jīng)論證和評價，決定新增1臺新型汽液分離器，其改變了氣體流程，同時增加了液滴分離的停留時間，避免了硫分離效果差等原因帶至后段設(shè)備內(nèi)部，促進了硫有效分離效果。

4 效益分析

由于本工程的酸性氣含硫量較低，產(chǎn)生的固體硫較小，年回收單質(zhì)硫45 kt，從整個工程來說是可以的，達到環(huán)保排放要求，經(jīng)多方面節(jié)能改造，相信一定有非常可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，HT- L粉煤氣化項目二期已采用此技術(shù)。

按年運行330 d、電價0.6 元/(kW·h)、脫鹽水價格2.0元/t、脫鹽水流量3.2 t/h計，則1臺風(fēng)機年節(jié)電費用為427 680元，年節(jié)約脫鹽水消耗費用50 688元，合計年產(chǎn)生效益47.84萬元。

硫回收作為煤化工的末端處理裝置，同時也是一個重要的環(huán)保項目，運行平穩(wěn)、節(jié)能減排是該工序的主要目的。硫回收水系統(tǒng)懸浮固體顆粒沉淀分離裝置的實施改變了傳統(tǒng)克勞斯工藝模式，使工藝更簡單，效果更理想，并實現(xiàn)技術(shù)、裝備的全面國產(chǎn)化；同時，該工藝運行費用低，操作安全、簡單，裝置占地面積小，節(jié)能環(huán)保。

5 效果分析

該裝置自2011年2月經(jīng)多次改造開車成功，通過運行實踐證明，改進后收到了較好的效果。在對洗滌塔沉淀槽和水冷卻器定期清洗后，有效緩解懸浮硫堵塞阻礙生產(chǎn)的現(xiàn)象，更便于控制塔液位；洗滌塔內(nèi)系統(tǒng)壓力得到逐步改善，在最初運行近半個月里，硫回收裝置運行周期由原半個月逐步延長至6個月，并保持長周期穩(wěn)定運行。該裝置操作彈性大，產(chǎn)品質(zhì)量高，操作安全、簡單，硫化氫轉(zhuǎn)化率高，硫回收率高，大大降低了硫化物的排放，從而實現(xiàn)了經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的有機結(jié)合，達到了治污增效、節(jié)能減排的目的，大大改善了操作人員的工作環(huán)境，達到了預(yù)期的目的。

2016- 06- 29)