陶富勝(江蘇省化工設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇南京210024)

淺談脫硫系統(tǒng)熔硫工藝方法的比較

陶富勝
(江蘇省化工設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇南京210024)

1 工藝流程比較

1.1 連續(xù)熔硫法

2003年，江蘇華昌化工股份有限公司合成氨裝置脫硫系統(tǒng)熔硫設(shè)計(jì)采用了連續(xù)熔硫法(圖1)。其主要流程為：再生槽溢流出來(lái)的硫泡沫流至硫泡沫過(guò)濾槽進(jìn)行過(guò)濾，下層清液流至地槽并由泵送入貧液槽后循環(huán)使用，上層富含硫顆粒的硫泡沫經(jīng)過(guò)硫泡沫泵送入熔硫釜；熔硫釜通過(guò)0.4 MPa 的夾套蒸汽加熱，溫度控制在80～120 ℃、壓力控制在0.3～0.4 MPa，上層清液自流至地槽后循環(huán)使用，下層析出熔融狀單質(zhì)硫，每隔3～4 h放料1次。以上工藝過(guò)程為連續(xù)進(jìn)行。

圖1 連續(xù)熔硫法工藝流程

1.2 板框式壓濾機(jī)法

2007年，江蘇華昌化工股份公司合成氨裝置節(jié)能改造項(xiàng)目的脫硫系統(tǒng)熔硫設(shè)計(jì)采用了板框式壓濾機(jī)法(圖2)。其主要流程為：硫泡沫從再生槽溢流至硫泡沫槽中，經(jīng)硫泡沫泵送至板框式壓濾機(jī)壓濾，通過(guò)壓濾機(jī)濾布把硫泡沫中的固體顆粒截留下來(lái)達(dá)到固液分離；清液通過(guò)濾布后經(jīng)管道送至脫硫系統(tǒng)循環(huán)，壓濾后的濾餅通過(guò)溜槽進(jìn)入熔硫釜；熔硫釜通過(guò)0.4 MPa的夾套蒸汽加熱，溫度控制在80～120 ℃、壓力控制在0.3～0.4 MPa，濾餅含有水分基本以氣態(tài)的形式排出(為防止可能存在清液溢出，管道仍需接至硫泡沫槽或地槽中)，釜中的硫膏3～4 h后以熔融狀液體放出。

圖2 板框式壓濾機(jī)法工藝流程

1.3 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法

目前，真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法(圖3)采用的企業(yè)較多。其主要流程為：硫泡沫從再生槽溢流至硫泡沫槽中，經(jīng)硫泡沫泵送至真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，在再生槽噴射器(或真空泵)的抽負(fù)壓作用下，浸沒(méi)在硫泡沫中的過(guò)濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)被側(cè)面的刮刀刮落(有的工藝中硫膏還需空氣鼓泡鼓起后再被刮刀刮落)，收集后通過(guò)溜槽進(jìn)入熔硫釜中；真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾后的清液先進(jìn)入濾液槽，再經(jīng)管道送脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用。過(guò)濾所得濾餅的熔硫方法與板框式壓濾機(jī)法相同。

2 3種脫硫系統(tǒng)熔硫工藝的比較

2.1 工藝過(guò)程差異

(1)連續(xù)熔硫法屬于傳統(tǒng)的熔硫工藝，從再生槽溢流來(lái)的硫泡沫首先要經(jīng)過(guò)硫泡沫過(guò)濾槽簡(jiǎn)單過(guò)濾，濃縮后的硫泡沫液送至熔硫釜進(jìn)行連續(xù)蒸汽加熱，上部清液回流，下部熔融狀的硫膏達(dá)到一定量才開(kāi)啟螺旋放料閥放出，全過(guò)程為連續(xù)進(jìn)行。

圖3 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法工藝流程

(2)板框式壓濾機(jī)法及真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法是在將再生槽溢流出的硫泡沫由泵送至板框式壓濾機(jī)或真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，經(jīng)過(guò)濾機(jī)的機(jī)械作用，基本脫除清液后的濾餅送至熔硫釜中進(jìn)行加熱熔硫，濾餅中所含的水分基本以氣態(tài)的形式排出。在蒸汽加熱至熔融狀的硫膏時(shí)，打開(kāi)螺旋放料閥放出，逐釜進(jìn)行熔硫。此2種工藝屬于間歇熔硫。

(3)板框式壓濾機(jī)法是通過(guò)硫泡沫泵把硫泡沫送入板框式壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，當(dāng)濾餅達(dá)到一定量時(shí)需停泵、停機(jī)，把濾餅從板框式壓濾機(jī)濾布間清理出來(lái)以供熔硫，如此循環(huán)進(jìn)行壓濾。真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法是硫泡沫通過(guò)硫泡沫泵連續(xù)送至真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)中，在負(fù)壓作用下，浸沒(méi)在硫泡沫中的過(guò)濾布(板)吸附硫泡沫中的硫膏，并隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)被側(cè)面的刮刀刮落下來(lái)，并送熔硫釜熔硫中，整個(gè)過(guò)濾過(guò)程除定期維護(hù)、清洗外，可連續(xù)進(jìn)行。

2.2 設(shè)備差異

3種脫硫熔硫方法中都同樣離不開(kāi)硫泡沫泵及熔硫釜，但又有區(qū)別。連續(xù)熔硫法需設(shè)有硫泡沫過(guò)濾槽，簡(jiǎn)單地過(guò)濾掉部分清液。板框式壓濾機(jī)法及真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法都設(shè)有收集硫泡沫的硫泡沫槽，板框式壓濾機(jī)法的核心設(shè)備為板框式壓濾機(jī)。真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法的核心設(shè)備為真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)以及起抽負(fù)功能的濾液槽(如不采用再生槽噴射器進(jìn)行抽負(fù)，需另設(shè)真空泵)。

3 3種脫硫熔硫優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 連續(xù)熔硫法

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資相對(duì)較低。

缺點(diǎn)：①只經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾，大量硫泡沫液被帶去熔硫，需消耗大量蒸汽，每生產(chǎn)1 t硫磺需15～20 t 蒸汽，運(yùn)行成本較高；②連續(xù)熔硫法在熔硫釜進(jìn)行熔硫中，大量硫顆粒隨硫泡沫清液返回脫硫系統(tǒng)循環(huán)，降低了效率，硫磺回收率較低；③由于在較高溫度下硫與堿等介質(zhì)反應(yīng)生成較多副鹽，造成脫硫液質(zhì)量較差、脫硫效率降低及填料塔堵塞等問(wèn)題；④硫泡沫過(guò)濾槽通常是在格柵板上覆蓋麻袋等進(jìn)行簡(jiǎn)單過(guò)濾，需人工多次進(jìn)行處理，以免堵塞麻袋等濾布而影響過(guò)濾效果；⑤硫泡沫液流程較長(zhǎng)，在生產(chǎn)過(guò)程中存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。

3.2 板框式壓濾機(jī)法

優(yōu)點(diǎn)：①由于壓濾掉的大量硫泡沫清液不參與熔硫過(guò)程，減少了蒸汽消耗量，每生產(chǎn)1 t硫磺只需6～8 t蒸汽。按江蘇華昌公司一期150 kt/a合成氨裝置半水煤氣中H2S質(zhì)量濃度在2.5～3.0 g/m3，日產(chǎn)硫磺3 t左右，日節(jié)約蒸汽27～36 t，則年節(jié)約蒸汽8 000～10 000 t。②采用板框式壓濾機(jī)后，硫泡沫液中的硫顆?；具^(guò)濾出來(lái)，壓濾后的硫膏經(jīng)熔硫后形成單質(zhì)硫，大大提高了硫磺回收率。③由于硫泡沫清液未受過(guò)高溫加熱，形成的副鹽較少，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行工況好，脫硫效率較高。

缺點(diǎn)：①設(shè)備投資相對(duì)連續(xù)熔硫法多增加1臺(tái)板框式壓濾機(jī)(熔硫釜的數(shù)量可適當(dāng)減少)，熔硫釜廠房需增加1層，一次性投資增加20萬(wàn)元左右，且板框式壓濾機(jī)功率約為4 kW，運(yùn)行成本略有增加。②經(jīng)壓濾后，濾餅從板框式壓濾機(jī)濾布間清理出來(lái)，需停泵、停機(jī)，并將板框式壓濾機(jī)打開(kāi)才能把濾餅清理下來(lái)，并需經(jīng)常對(duì)濾布進(jìn)行清洗，勞動(dòng)強(qiáng)度稍大。

3.3 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法

優(yōu)點(diǎn)：除了具備板框式壓濾機(jī)法的優(yōu)點(diǎn)外，真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法的勞動(dòng)強(qiáng)度在3種熔硫方法中最輕。真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法基本可以連續(xù)自動(dòng)進(jìn)行，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

缺點(diǎn)：真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法需增加1臺(tái)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，如不采用再生槽噴射器進(jìn)行抽負(fù)還需另外增加真空泵(熔硫釜的數(shù)量也同樣可減少)，熔硫釜廠房需增加1層，一次性投資增加30萬(wàn)元左右。真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)(及真空泵)耗電量會(huì)增加，增加了運(yùn)行成本。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)3種脫硫熔硫方法的比較，真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法及板框式壓濾機(jī)法具有蒸汽消耗量明顯降低、運(yùn)行成本低、硫泡沫中的硫顆?；厥招Ч眉傲蚧腔厥章矢叩葍?yōu)點(diǎn)；同時(shí)，脫硫液未受高溫加熱，產(chǎn)生的副鹽較少，脫硫系統(tǒng)脫硫效率高，還能延長(zhǎng)脫硫液的使用壽命；由于脫硫液流程短，減少了環(huán)境污染，有利于改善操作環(huán)境。在今后的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)使用中，無(wú)論從提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益方面，還是從節(jié)能降耗、環(huán)保等方面考慮，都應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法或板框式壓濾機(jī)法。

2014- 03- 13)