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(jì)生產(chǎn)能力150 kt甲醇裝置采用國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)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(diǎn)是反應(yīng)器的操作彈性大、硫回收效率高。硫回收裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行是HT- L 系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定的重要組成部分，更是HT- L 項(xiàng)目環(huán)保的重點(diǎn)。

1 裝置概述

由低溫甲醇洗脫硫脫碳工段來(lái)的酸性氣體及二氧化碳?xì)馀涑闪蚧瘹潴w積分?jǐn)?shù)為6%～10%的酸性氣，與由界外來(lái)的空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器，用4.0 MPa中壓蒸汽升溫加熱至200 ℃后進(jìn)入硫反應(yīng)器，混合后的氣體流量實(shí)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(lái)確定，通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)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(bào)壓力來(lái)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(jìn)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(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓力來(lái)調(diào)節(jié)管程出口溫度，既要使氣體中的硫冷凝下來(lái)，又不能低于硫的凝固點(diǎn)而使管道堵塞；再進(jìn)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(jìn)入洗滌塔，對(duì)殘留的硫化合物進(jìn)行再次洗滌，使洗滌后的氣體達(dá)到環(huán)保要求，大部分氣體去風(fēng)機(jī)進(jìn)口，由風(fēng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)使用，小部分氣體去放空總管直接放空。

主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備為2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)(1開1備，單臺(tái)額定功率90 kW)，風(fēng)機(jī)維修費(fèi)用較高，很不經(jīng)濟(jì)。攻關(guān)小組以節(jié)能降耗、持續(xù)改進(jìn)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(shí)踐和數(shù)據(jù)的積累，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)延長(zhǎng)。

2 存在的問題

(1)該工藝存在的缺點(diǎn)是尾氣洗滌系統(tǒng)對(duì)洗滌水的干凈度要求比較高，洗滌水外排量過(guò)大(設(shè)計(jì)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(jìn)入洗滌塔，長(zhǎng)時(shí)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(huì)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(yán)重超溫，會(huì)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(dòng)較大，液位不易控制。

(3)裝置使用2臺(tái)90 kW羅茨風(fēng)機(jī)作為循環(huán)氣打循環(huán)使用，風(fēng)機(jī)噪音大，轉(zhuǎn)子易卡滯，運(yùn)行效果不好，造成維修費(fèi)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(yán)重的是因液態(tài)硫分離不下來(lái)，導(dǎo)致硫黃被帶至洗滌塔造成硫堵，給生產(chǎn)穩(wěn)定帶來(lái)不利。

3 改進(jìn)措施

3.1 沉淀池和洗滌塔內(nèi)件的改造

由于沉淀池過(guò)小，造成了由洗滌塔內(nèi)洗滌出來(lái)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(jìn)入洗滌塔內(nèi)，從而引起整個(gè)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(tái)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(guò)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(guò)與沉淀池進(jìn)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(jìn)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(jìn)了洗滌塔順利運(yùn)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(dòng)較大，為了節(jié)約洗滌水量和減少負(fù)面影響，但又能保證洗滌效果，對(duì)硫回收水洗滌塔進(jìn)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(shì)在除霧器上。

圖3 改造前、后硫回收水洗滌塔對(duì)比

3.3 增配二閃氣作為循環(huán)氣

本裝置所用羅茨風(fēng)機(jī)額定功率大、維修費(fèi)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(jī)。改進(jìn)后，回收了二閃氣，變廢為寶，停運(yùn)羅茨風(fēng)機(jī)，節(jié)約了風(fēng)機(jī)電耗和維修費(fèi)用，減少噪音污染，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)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(yán)重的是因硫分離不下來(lái)，導(dǎo)致硫被帶至洗滌塔造成硫堵，給生產(chǎn)穩(wěn)定帶來(lái)不利。后經(jīng)論證和評(píng)價(jià)，決定新增1臺(tái)新型汽液分離器，其改變了氣體流程，同時(shí)增加了液滴分離的停留時(shí)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(jìn)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(gè)工程來(lái)說(shuō)是可以的，達(dá)到環(huán)保排放要求，經(jīng)多方面節(jié)能改造，相信一定有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，HT- L粉煤氣化項(xiàng)目二期已采用此技術(shù)。

按年運(yùn)行330 d、電價(jià)0.6 元/(kW·h)、脫鹽水價(jià)格2.0元/t、脫鹽水流量3.2 t/h計(jì)，則1臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)電費(fèi)用為427 680元，年節(jié)約脫鹽水消耗費(fèi)用50 688元，合計(jì)年產(chǎn)生效益47.84萬(wàn)元。

硫回收作為煤化工的末端處理裝置，同時(shí)也是一個(gè)重要的環(huán)保項(xiàng)目，運(yùn)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(shí)施改變了傳統(tǒng)克勞斯工藝模式，使工藝更簡(jiǎn)單，效果更理想，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)、裝備的全面國(guó)產(chǎn)化；同時(shí)，該工藝運(yùn)行費(fèi)用低，操作安全、簡(jiǎn)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(guò)運(yùn)行實(shí)踐證明，改進(jìn)后收到了較好的效果。在對(duì)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(yùn)行近半個(gè)月里，硫回收裝置運(yùn)行周期由原半個(gè)月逐步延長(zhǎng)至6個(gè)月，并保持長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。該裝置操作彈性大，產(chǎn)品質(zhì)量高，操作安全、簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)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(dá)到了預(yù)期的目的。

2016- 06- 29)