變脫裝置中節能降耗新技術的應用

殷銀華　余學軍　李小飄

(湖北三寧化工股份有限公司湖北枝江443206)

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變脫裝置中節能降耗新技術的應用

殷銀華余學軍李小飄

(湖北三寧化工股份有限公司湖北枝江443206)

0　前言

湖北三寧化工股份有限公司(以下簡稱湖北三寧公司)合成氨裝置具有年生產能力總氨醇580 kt，采用型煤制氣生產合成氨的工藝路線，其變脫裝置采用濕法栲膠脫硫工藝，將變換氣中硫化氫質量濃度降至5 mg/m3以下，滿足保護后工序甲醇、氨合成催化劑的要求。湖北三寧公司充分吸取以往2.0 MPa變脫裝置在生產運行中暴露出的各種問題，經反復論證，大膽創新采用新技術，經2年多生產實踐證明效果顯著，生產工藝控制穩定，電力消耗為“零”，工藝消耗較低，幾乎可忽略不計。

1　工藝流程及設備參數

工藝流程采用干濕串聯運行模式，濕法脫硫選用云冠栲膠+純堿的脫硫工藝，干法脫硫選用河南同興活性炭T102脫硫工藝。2套100 000 m3/h(標態)變脫裝置并聯運行，經溴化鋰冷凍水冷卻后送往變壓吸附(PSA)脫碳裝置。

氣體流程：原料變換氣由變脫塔底部進入，與上部下來的貧液在填料層逆向接觸，氣體中的絕大部分H2S被堿液吸收，從變脫塔頂部經活性炭塔進一步脫硫和分離水分，然后進入冷卻器將氣體溫度降至20 ℃左右后，再送往PSA脫碳裝置。

堿液流程：在變脫塔內吸收H2S后的富液由變脫塔底部分為兩路：一路利用壓差驅動除氧給水泵渦輪機回收電能；另一路直接減壓至閃蒸槽閃蒸。兩路匯合后進入閃蒸槽，減壓閃蒸后的富液到再生槽再生，在催化劑的作用下，與O2發生反應生成單質硫，以硫泡沫的形式析出，富液再生后成為貧液進入貧液槽，經貧液泵送至變脫塔吸收，循環使用。再生槽分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經泡沫泵打入半脫工段熔硫崗位處理。

變脫裝置主要設備參數見表1。

表1　變換裝置主要設備參數

2　變脫工段節能技術的運用

2.1新技術應用一

原來的2套變脫裝置分別配套1#和3#變脫泵(D650- 70×4型)，該變脫泵單臺電機功率710 kW。為了達到電力“零”消耗的目標，現將變脫裝置主要耗電設備采用汽輪機來驅動變脫泵，經設計2套變脫裝置共需栲膠脫硫液循環量為1 300～1 400 m3/h，如果采用電機驅動需要2臺功率710 kW、流量650 m3/h、揚程260 m多級泵。由于汽輪機驅動技術已非常成熟，生產汽輪機的企業較多，技術上不存在問題，為此，可選擇大流量、高揚程、高轉速的泵，最終選定了ASD250- 450R型泵(2#變脫泵)。該泵設計為整體不銹鋼，其流量為1 300 m3/h、揚程260 m、轉速2 980 r/min，單級不銹鋼葉輪，機封選用博格曼集裝式機封。汽輪機選用B1.5- 3.53/0.7型背壓汽輪機，其轉速3 000 r/min。功率1 400 kW，3.43 MPa、435 ℃動力蒸汽來自鍋爐，汽輪機做功后產生的0.6 MPa 背壓蒸汽再利用，汽輪機與變脫泵實現了直連結構，減少了變速的麻煩和投資。目前，采用2#變脫泵供2套變脫裝置脫硫，停運了1#和3#變脫泵。2014年3月投入運行，將泵兩端軸瓦的潤滑方式改為強制潤滑，運行2年非常穩定，節能效果明顯，噸氨電耗下降20 kW左右。

2.2新技術應用二

變脫塔內1.9 MPa富液經減壓至0.55 MPa閃蒸槽，2套變脫裝置富液流量達1 300 m3/h，傳統做法是直接減壓或將差壓能量回收輔助驅動變脫泵電機做功，由于采用了汽輪機驅動變脫泵，傳統方法不可取。湖北三寧公司與蘭州西禹泵業合作開發大流量水力透平泵回收差壓能，該透平泵設計技術參數如下：型號XWT1200- 13，設計點流量1 200 m3/h，揚程130 m，轉速2 980 r/min以上。該渦輪機殼體采用不銹鋼鑄造，單獨開發模具生產，經試車各項參數均滿足性能要求。后選擇輔助拖動1臺315 kW除氧給水泵電機，用離合器進行連接，2014年3月投入運行，由于實際運行壓力低于設計壓力，且管道壓降的影響，實際壓差僅1.1 MPa，回收功率200 kW以上。

2.3新技術應用三

變脫裝置設計時要求現場不需要硫泡沫處理裝置和配制堿液裝置，與半脫共用配套裝置，新鮮堿液、催化劑由半脫裝置補入變脫裝置，硫泡沫由變脫裝置送往半脫裝置處理。此設計初衷是改善變脫裝置現場環境，但在實際操作中發現，直接補充半脫裝置堿液至變脫裝置，不僅可調節變脫堿液成分，而且可大大降低工藝消耗，為此，變脫裝置不專門配制堿液和催化劑，變脫硫泡沫去半脫裝置，半脫堿液返回變脫裝置，可實現堿液系統平衡。實踐證明，通過半脫裝置與變脫裝置的聯動，變脫裝置的栲膠、釩、純堿等物質消耗可忽略不計，半脫裝置的工藝消耗沒有明顯增加，生產工藝也未受影響，變脫裝置脫硫效率能夠達到設計要求，再生狀況良好。半脫、變脫裝置工藝參數如表2所示。

表2　半脫、變脫裝置工藝參數

2.4新技術應用四

在變脫裝置氣體出口設計冷卻器，用于降低PSA脫碳裝置進口氣體溫度，達到降低氣體中飽和水分和提高脫碳吸附劑吸附效率的作用。選用雙良公司蒸汽雙效型溴化鋰冷水機組來冷卻工藝氣體，將PSA脫碳裝置進口氣體溫度由原先的30～40 ℃降至15～20 ℃，脫碳吸附劑效果明顯提高，特別是夏季，脫碳氣體損失減小。

3　結語

此次變換氣脫硫裝置改造的設計和運行均達到預想效果，大膽采用行業新技術，大膽創新工藝設計，對變脫裝置的設計理念進行了一次革新，真正實現了最大限度降低電力和工藝消耗，節約了生產成本，取得滿意的結果。

2016- 04- 07)