變脫裝置中節(jié)能降耗新技術(shù)的應(yīng)用

殷銀華　余學(xué)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(jié)能降耗新技術(shù)的應(yīng)用

殷銀華余學(xué)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(chǎn)能力總氨醇580 kt，采用型煤制氣生產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)運行中暴露出的各種問題，經(jīng)反復(fù)論證，大膽創(chuàng)新采用新技術(shù)，經(jīng)2年多生產(chǎn)實踐證明效果顯著，生產(chǎn)工藝控制穩(wěn)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(shè)備參數(shù)

工藝流程采用干濕串聯(lián)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(biāo)態(tài))變脫裝置并聯(lián)運行，經(jīng)溴化鋰?yán)鋬鏊鋮s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(jīng)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(nèi)吸收H2S后的富液由變脫塔底部分為兩路：一路利用壓差驅(qū)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(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)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(jīng)貧液泵送至變脫塔吸收，循環(huán)使用。再生槽分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經(jīng)泡沫泵打入半脫工段熔硫崗位處理。

變脫裝置主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1　變換裝置主要設(shè)備參數(shù)

2　變脫工段節(jié)能技術(shù)的運用

2.1新技術(shù)應(yīng)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(biāo)，現(xiàn)將變脫裝置主要耗電設(shè)備采用汽輪機來驅(qū)動變脫泵，經(jīng)設(shè)計2套變脫裝置共需栲膠脫硫液循環(huán)量為1 300～1 400 m3/h，如果采用電機驅(qū)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(qū)動技術(shù)已非常成熟，生產(chǎn)汽輪機的企業(yè)較多，技術(shù)上不存在問題，為此，可選擇大流量、高揚程、高轉(zhuǎn)速的泵，最終選定了ASD250- 450R型泵(2#變脫泵)。該泵設(shè)計為整體不銹鋼，其流量為1 300 m3/h、揚程260 m、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)生的0.6 MPa 背壓蒸汽再利用，汽輪機與變脫泵實現(xiàn)了直連結(jié)構(gòu)，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(wěn)定，節(jié)能效果明顯，噸氨電耗下降20 kW左右。

2.2新技術(shù)應(yīng)用二

變脫塔內(nèi)1.9 MPa富液經(jīng)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(tǒng)做法是直接減壓或?qū)⒉顗耗芰炕厥蛰o助驅(qū)動變脫泵電機做功，由于采用了汽輪機驅(qū)動變脫泵，傳統(tǒng)方法不可取。湖北三寧公司與蘭州西禹泵業(yè)合作開發(fā)大流量水力透平泵回收差壓能，該透平泵設(shè)計技術(shù)參數(shù)如下：型號XWT1200- 13，設(shè)計點流量1 200 m3/h，揚程130 m，轉(zhuǎn)速2 980 r/min以上。該渦輪機殼體采用不銹鋼鑄造，單獨開發(fā)模具生產(chǎn)，經(jīng)試車各項參數(shù)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(shè)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(shù)應(yīng)用三

變脫裝置設(shè)計時要求現(xiàn)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(shè)計初衷是改善變脫裝置現(xiàn)場環(huán)境，但在實際操作中發(fā)現(xiàn)，直接補充半脫裝置堿液至變脫裝置，不僅可調(diào)節(jié)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(xiàn)堿液系統(tǒng)平衡。實踐證明，通過半脫裝置與變脫裝置的聯(lián)動，變脫裝置的栲膠、釩、純堿等物質(zhì)消耗可忽略不計，半脫裝置的工藝消耗沒有明顯增加，生產(chǎn)工藝也未受影響，變脫裝置脫硫效率能夠達到設(shè)計要求，再生狀況良好。半脫、變脫裝置工藝參數(shù)如表2所示。

表2　半脫、變脫裝置工藝參數(shù)

2.4新技術(shù)應(yīng)用四

在變脫裝置氣體出口設(shè)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?yán)渌畽C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(jié)語

此次變換氣脫硫裝置改造的設(shè)計和運行均達到預(yù)想效果，大膽采用行業(yè)新技術(shù)，大膽創(chuàng)新工藝設(shè)計，對變脫裝置的設(shè)計理念進行了一次革新，真正實現(xiàn)了最大限度降低電力和工藝消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，取得滿意的結(jié)果。

2016- 04- 07)