變換氣脫硫系統擴能改造總結

朱艷成，段培高

（河南理工大學，河南焦作 454000）

變換氣脫硫系統擴能改造總結

朱艷成，段培高

（河南理工大學，河南焦作 454000）

通過利用原有變換氣脫硫和精脫硫設備進行擴能改造，在保證系統安全穩定運行的情況下，達到了提高負荷，增加產量的目的。

變換氣脫硫；擴能；改造方案；運行情況

1 前言

山西晉煤天源化工有限公司是具有年生產能力360kt成氨、40kt甲醇、600kt尿素的大型煤化工企業，分別為兩套“18-30”裝置。其中變換氣脫硫工藝采用加壓NDC脫硫、噴射氧化再生工藝。合成及尿素裝置通過技改和新增裝置擴能，產能已達到總氨500kt，尿素800kt的能力，目前變換氣脫硫裝置通過氣量為7機（原料氣壓縮機）約240 000m3/h滿量運行，變換氣脫硫工段已經大大超出了設計運行氣量。而隨著技改工作的進行，系統最終要達到9機滿量運行的標準。變換氣脫硫工段已經無法滿足生產要求，因此需要進行擴能改造。

2 主要技術要求

2.1 要求達到變換氣脫硫的工藝指標如表1、表2

表1 變換氣脫硫前半水煤氣組

表2 變換氣脫硫后半水煤氣組分

2.2 改造后要求通過氣量≧75 000m3/h

2.3 改造方案說明

凈化車間工藝流程如圖1

圖1 工藝流程簡圖

2.3.1 方案選擇

方案一∶

將變換氣脫硫系統的干法脫硫塔（?3400mm，H～19 000mm）從系統中隔離出來，從變換來的工藝氣只通過濕法脫硫塔脫硫后，經過氣液分離器后送往脫碳工段。將干法脫硫塔從裝置區吊出，所在位置新安裝一臺濕法脫硫塔和一臺氣液分離器作為變脫三系列。此方案優缺點如下∶

優點∶操作方便，管道改動小。

缺點∶①現場吊裝作業難度大；②原干法脫硫塔地基不適用新增濕法脫硫塔，需從新做地基；③訂制設備，改造時間較長，總體投資較大。

方案二∶

將雙系列兩臺精脫硫塔（?3 400mm，H～27 495mm）改為濕法脫硫塔，串聯運行，與變脫一、二系列共三套脫硫系統并聯運行；原精脫硫塔分離器繼續作為改造后脫硫塔的分離器；原四臺干法脫硫塔（?3 400mm，H～19 000mm）改為精脫硫塔，兩兩串聯使用。另增加兩臺分離器作為精脫硫塔入口分離器使用。此方案優缺點如下∶

優點∶①改造時間短，投資較小；②原有設備位置不用變動，只需對兩臺精脫硫塔進行塔內改造。

缺點∶①工藝操作難度加大；②現場工藝管道改動較大。通過綜合比較，選擇方案二進行技術改造。

2.3.2 因為脫硫原設計中再生系統處理能力較大，脫硫液循環量1 800m3/h，每小時處理H2S為200kg。改造后三系列脫硫塔設計兩塔循環量分別為360m3/h和380m3/h，改造后脫硫液循環量約為2 200m3/h，因前工段增加了半水煤氣脫硫裝置，入變脫系統H2S降低了，每小時處理H2S為168kg。循環量和系統負荷雖然增加了約20%，但含硫量仍在范圍之內，可以滿足生產的需要。考慮到系統循環量增加了20%，現有再生槽的液位調節器通過量可能無法滿足要求，因此在原有液位調節器（ф700mm）等高位置增加了一個新液位調節器（ф350mm）。

2.3.3 改造后工藝流程如下

來自變換出口的變換氣并聯進入一系列變換氣脫硫、二系列變換氣脫硫和三系列變換氣脫硫（原精脫硫塔改造）。出塔氣體經分離器分離后進入脫碳系統，出脫碳后經過分離器和精脫硫（原兩臺干法脫硫塔改造）送入后系統。

三系列出塔富液分別送至一系列和二系列出塔富液管線，后分兩個系列進入原變換氣脫硫裝置的閃蒸槽、富液槽、富液泵、噴射氧化再生槽、貧液槽、貧液泵后分三股分別送入三個變換氣脫硫塔。噴射氧化再生槽浮選出的硫泡沫進入硫泡沫槽，通過硫泡沫泵打入熔硫釜得到單質硫。

3 改造及開車運行情況

3.1 改造過程

方案確定后，首先對新精脫硫（原脫硫干法脫硫塔）進出口管道進行預制，現場安裝完畢，只余新精脫硫系統進出口管道碰頭。公司于2015年9月開始進行系統大修工作，期間將新精脫硫系統管道碰頭完畢，將精脫硫劑倒運并補充部分新精脫硫脫硫劑（如圖2）投入使用。將舊精脫硫塔從系統中隔離出來，變換氣脫硫三系列與系統相連的氣液相進出口甩頭完成。2015年11月對舊精脫硫塔內部進行改造，于2016年2月完成變換氣脫硫三系列的全部改造。3月份對工藝管道進行吹掃、塔內填料的填裝、系統的氣密及置換工作，3月底三系列變換氣脫硫裝置具備開車條件。

3.2 開車運行情況

3.2.1 根據公司生產安排三系列變換氣脫硫計劃開車

4月11日對三系列變換氣脫硫進行開車準備確認工作，于15∶00進行CO2置換，至23∶20置換合格。

4月12日倒液相3塊、氣相4塊盲板，二系列變換氣脫硫制液做準備。

4月13日9∶00對變換氣脫硫三系列進行充壓、氣密。16∶20變換氣脫硫二系列再生槽加開3組噴射器，共計15組噴射器，變換氣脫硫三系列B塔建立溶液循環，循環量中控顯示200m3/h左右，變換氣脫硫三系列與變換氣脫硫二系列并聯運行，共用一臺貧液泵。

4月14日10∶00變換氣脫硫三系列導氣約30 000m3/h，運行至18日出口硫化氫指標在3mg/m3以內，系統運行比較穩定。

4月19日9∶20變換氣脫硫一系列再生槽加開3組噴射器，共計15組噴射器，脫硫三系列A塔建立溶液循環，循環量中控顯示150m3/h左右，變換氣脫硫一、二、三系列并聯運行，共用二臺貧液泵。出口H2S指標在1mg/m3以內，系統運行比較穩定。

4月21日9∶30變換氣脫硫三系列導氣至約60 000m3/h，除因系統負荷降低外，氣量保持穩定，出口H2S指標在3mg/ m3以內，系統運行比較穩定。

4月25日儀表廠家到廠對變換氣脫硫三系列氣相和液相流量計進行校正，進口流量顯示波動仍較大。

從5月份開始變換氣脫硫三系列負荷維持在65 000～71 000m3/h，除變換氣脫硫三系列A塔壓差成上漲趨勢外，整個變換氣脫硫裝置運行比較穩定，通過對變換氣脫硫三系列A塔各段進行壓差測定，發現壓差主要存在于A塔塔底氣體分布器上，應該是塔的改造存在一點缺陷，氣體分布器分布孔過小造成堵形成的壓差，下次系統大修停車期間考慮對氣體分布器進行擴孔改造。

3.2.2 變換氣脫硫三系列運行至今，系統運行比較穩定，溶液懸浮硫和硫泡沫情況稍有波動，但總體情況在可控范圍。變換氣脫硫系統現脫硫劑NDC201和NDC202加入量比例為每天4kg∶40kg，堿為每日200kg，但副鹽Na2SO4上漲較快，對溶液總堿度進行了下調。同時脫硫一、二系列氣量降低，變換氣脫硫塔壓差較以前穩定。主要運行數據如表3。

表3 變換氣脫硫三系列運行數據

4 現存在問題

1）三系列變換氣脫硫流量、壓差等主要數據沒有趨勢顯示，不利于操作，計劃在公司系統檢修停車期間增加。

2）雙系列再生槽液位調節器已經接近調至最低，循環量增加的空間較小。

3）變換氣脫硫三系列A塔壓差上漲，公司系統檢修停車期間對其氣體分布器進行檢查，有必要進行進一步改造。

5 下步運行思路及改進建議

1）根據現運行情況分析來看，當系統加至八級氣量時，即變換氣脫硫三系列運行氣量可控制50 000m3/h以內，為生產中出現異常情況能較快的處理問題，建議運行方式為三系列與脫硫一、二系列中一個系列并聯運行。為防止三系列變換氣脫硫塔內出現異常情況，如5月變換氣脫硫三系列A塔運行，則6月變換氣脫硫三系列B塔運行，即每個月進行一次切換。定期再對與變換氣脫硫三系列并聯運行系列進行切換。

2）下次系統停車檢修，將舊液位調節器進行改造，將內筒的行程增加部分，保證提高溶液循環量后有調節能力。

3）如遇大修機會，建議將變換氣脫硫三系列的A、B兩塔的溶液管道改造成可分別與一、二并聯使用的。例如變換氣脫硫一系列的貧液泵帶變換氣脫硫一系列和變換氣脫硫三系列A塔的溶液，變換氣脫硫二系列的貧液泵帶變換氣脫硫二系列和變換氣脫硫三系列B塔的溶液。只需在現有液相進出口管道上增加聯通管線和隔離用的閥門和盲板，此改造可實現貧液泵渦輪投用，投資較小效益較大。且在事故狀態下處理問題簡單些。

Summary on Capacity Expansion Revamping of Shifted-gas Desulfuration

Zhu Yan-cheng，Duan Pei-gao

By using original shifted-gas desulfuration and fine desulfurization equipment to revampe capacity expansion，the load and production were increased under the condition of safe and stable operation of the system.

shifted-gas desulfuration；capacity expansion；revamping scheme；running condition

TQ546.5

B

1003-6490（2017）02-0015-02

2017-02-02

朱艷成（1981—），男，黑龍江依蘭人，工程師，主要從事煤化工生產及管理。