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脱硫与电射流气浮净化机的选择配置

发布时间:2014-12-08

      毋庸置疑,在合成氨生产一系列净化中,脱硫是最重要的一环。小氮肥行业有一个二十项工艺指标,其中有16项与净化有关。这个“净化”的内涵主要反应在脱硫上。在上世纪七八十年代,对小氮肥行业来说脱硫是很头疼的事,因此对脱硫是很重视的,不然那会有那么多脱硫方法应运而生呢?在八十年代底和九十年初开始,人们的注意力主要放在“两煤变一煤”,比较多地强调能量平衡,心思用在合成氨生产蒸汽自给的技改上了。至于电射流气浮净化机运用更是不被重视。

      进入2000年后,由于化肥的大发展,脱硫技术也与时俱进,取得了很大进展。同也看到了去除焦油及粉尘杂物的重要性,先是压缩机受益,后来认识到对脱硫本身的重要性。

1 脱硫催化剂技术的进展

       上世纪90年代和本世纪初涌现出许多先进的湿式氧化脱硫催化剂,其中“888”催化剂是最有代表性的。

      早在1999年的5月份,中国氮肥工业协会还专门组织有关专家和一些使用厂家对“888”催化剂进行了评议,意见如下:“888”是东北师范大学在PDS的基础上,改进提高后的新产品,“888”是以三核酞菁钴磺酸铵金属有机化合物为主体的脱硫催化剂产品。该产品在九四年通过长春市的新产品鉴定,现已在全国部分氮肥厂推广应用,除具备PDS的产品特性外,还具备如下特点:(1)“888”不用添加其它助催化剂,预活化工艺简单,时间短;无论以氨水和纯碱为吸收剂,均能保持稳定的脱硫效率。(2)“888”使脱硫贫液的悬浮硫含量低,一般可降到0.3g/L以下,溶液清亮不堵塔,有利于降低脱硫系统阻力。如由其它湿式氧化法的脱硫催化剂改用“888”后能迅速降低脱硫液中的悬浮硫合量。(3)再生时浮选出硫颗粒大,溶液粘度低、硫黄易分离,不存在废液排放的污染环境问题。(4)在同样负荷和工况条件下,耗用催化剂的费用“888”约比同类产品降低20%以上。(5)“888”能脱除一定量的有机硫化合物(脱硫效率在50%~80%之间)。

      进入2000年以后,该催化剂使用的领域更广,在化肥、化工、焦化和煤气等行业中有好几百家厂使用它,并都取得很好和较好的脱硫的效果。就拿原来意义上的小氮肥厂来说,就有几百套生产装置(在“半脱”和“变脱”上)在用“888”催化剂。有的全用“888”一种催化剂,有的将“888”和栲胶结合起来用。象山东寿光厂,因地制宜,合成氨和联产甲醇装置的脱硫,采用“888”和栲胶合用;100Kt/a的单醇装置脱硫的催化剂就只用“888”。

      归纳起来,“888”湿式氧化法脱硫有九大特点(1)工作硫容大,脱硫效率高(脱硫效率>99.00%,脱硫合格率为100%)。(2)具有抑制和消除硫黄堵塔的功能。如山东莱西市化肥厂自用“888”后,多年来均未在发生过硫堵。以前每年需停车5次以上清理硫堵。(3)具有脱有机硫的功能,脱硫率为50%到80%(主要脱除COS)。(4)有脱高硫气的功能。经两极脱硫后,脱硫效率达到99.5%。(5)副反应生成率低,纯碱消耗低,硫回收率高,脱硫费用低。(6)溶液组成简单,管理与操作方便。(7)催化剂活性好,用量少,消耗低,运行经济(通常情况下每脱除1kg H2S 只需耗“888”0.5克~0.9克)。(8)贫液悬浮硫低,溶液清亮有利于节能。(9)应用范围广。可应用半水煤气、富氧气化的煤气、甲醇原料气、变换气、焦炉气、天然气、城市煤气、沼气等含硫气体的脱硫;加压、常压脱硫均可以应用。

      经过此后的多年实践,300多家应用“888”催剂的实践,该催化剂更加完善,使用效果更好。

2 脱硫单元设备技术的进展

      在这方面,东狮科贸实业有限公司作出的贡献是很突出的。他们的视野从来就不只是盯在一个催化剂上,而把“半脱”和“变脱”看成是复杂的系统工程,首先抓住脱硫的关键设备进行改进。

       对半水煤气的脱硫塔设计上,根据“888”催化剂性能,在填料、气体分布器、液体分布器、再分布器、液沫捕集、空塔气速等等关键技术上,能将其优化综合考虑。

      在再生器的喷射器设计上,也下了很大功夫,产品设计先进,制作精准,像山东寿光等著名化肥厂都选用东狮公司的产品。


    QYD型加压原料气脱硫塔的开发成功,更充分体现出脱硫单元设备的技术进步。


    QYD型加压原料气脱硫专用气液复合传质内件是东狮气体净化设计研究中心近年来研制开发成功的高效、节能、环保型传质内件。该装置是集传统的诸多塔内件的优点于一身,更加强化气液传质过程,它充分利用了脱硫反应机理---H2S和碱溶液快速的化学反应的原理,采用气液直接接触,并依据H2S含量高低设置特殊的气液接触装置、气泡再布装置,使气液之间动态接触,湍动传质。这不仅大大增加了气液接触面积,使气体在极短的时间内与液体充分混合接触,提高了气体的净化度,而且以此传质装置取代填料,从而解决了行业脱硫多年来悬而未决的问题,即硫塔堵塔问题。另外,由于气液接触时间大大缩短,使脱硫原料气中CO2对碱溶液吸收的影响将得到很大的改善,溶液中NaHCO3的生成率也将大幅度降低,从而提高了贫液质量,促进溶液循吸收能力。该内件结构简单,安装简便,操作弹性大,塔阻力降低,且投资小,见效快。该装置不仅适应于旧脱硫塔改造,更适用于新塔设计。该技术已申请了国家专利,并得到了审批。2008年年底,全国化工合成氨设计技术中心站组织业内专家在使用现场进行过评审;今年初,通过了部级鉴定,专家们对该开发技术给予了充分肯定和很高的评价。它是目前加压原料气脱硫塔内件中很具有推广价值和使用价值的传质内件。

3 硫黄回收工艺的革新

      硫黄回收的工艺路线有两种,即连续熔硫回收和间歇熔硫回收。像安阳厂采用的是间歇熔硫回收工艺。硫泡沫的过滤机是先前碱厂用的那种转筒真空过滤机。他们说,采用这种工艺的主要优点是,改善贫液的质量,节省蒸汽消耗。熔硫后的残液量很少,经冷却蒸发后,只剩残渣,无液回系统,这是一个好举措。去年7月青岛脱硫会议代表参观的平度化肥厂硫黄回收也是走一工艺路线,过滤机是采用先进的MS型硫泡沫专用过滤机,取得很好的效果。这就是硫黄回收工艺的改革。因此建议采用更先进的硫黄回收工艺取代传统的工艺。

      硫黄回收新工艺的要点是:采用MS型硫泡沫专用过滤机过滤硫泡沫→干滤饼自动刮落进熔硫釜熔硫(间歇熔硫)→出熔硫釜残液冷却沉淀分离。走这条工艺路线的主要理由是:

(1)在现有硫黄回收工艺中,采用连续熔硫的较普遍。随着企业产能的增大,熔硫后的残液量越来越大,处理难度和代价增大,与当今节能减排政策相悖。此外,在残液处理过程中也会使溶液中HS-转化成S2032-的机会大大增加。这些副盐的大量产生不仅降低了脱硫液的质量,影响了脱硫效率,而且有时会因脱硫液中副盐的结晶析出而堵塞设备、管道及填料。

(2)从再生槽(或再生塔)出来的硫泡洙,80%左右都是脱硫液,只有20%左右才是单质硫。而且由于使用催化剂不同,再生状况以及操作管理好坏不等,使硫泡洙中单质硫含量大不一样,有的单质硫含量还不到10%,这些硫泡沫都进入熔硫釜进行加热熔硫,这不仅增加了蒸汽消耗,而且增加了残液处理难度。

     在熔硫之前对泡沫进行过滤处理,让硫泡沫在熔硫之前与脱硫液分离。特别是生产规模比较大或H2S含量比较高的企业,更有必要采取这样的工艺,把泡洙变成硫饼,然后再熔硫。其实这个路子自湿法脱硫产生以来,行业界人士一直想走,但由于传统的过滤技术所带来的问题相当多,诸如需要专人看管、更换滤布频繁,工人劳动强度大,电耗高,现场环境差、过滤后滤饼中残液量高,且过滤后的脱硫液浊度很高等等原因,使这一工艺没有得到利用。

  4 操作技术和管理水平的提高

这是行业的整体水平提高的问题,说来话长,归纳起来下面的四项可体现这一点:

⑴ 脱硫状况好的和比较好的厂家占多数。

⑵ 多数厂装置能力得到充分发挥,处理问题能力增强。

⑶ 脱硫循环液的管理水平提高,能保持溶液的良好运行。

⑷ 加强了脱硫液的分析和进一步完善了理化数据。

5 电除焦油器技术的进展

    小氮肥厂原先并不使用电除焦油器。70年代初,当时的上海县,建了一个以重油为原料的小型氮肥厂,遇到合成氨原料气除焦油的问题,当时一时也解决不了,一个偶然机会,从上海杨树浦煤气厂拿了两台淘汰下来的电除焦油给安上(是解放前从英国进口的、已老掉牙的设备),用后发现效果不错。没几年,因原料关系,该厂下马。这两台旧设备被上海青浦化肥厂拿去用,使用效果十分的好。每个班都能扒出几十公斤与焦油粘附在一起,像豆沙芝麻馅的杂物。可想而知,如果这些东西带到脱硫系统,再到后续工段,其影响是很大的。80年代,化肥有了新发展,因青浦化肥厂的电除焦油器用得好,在脱硫工段设置电除焦油器,也被重视起来。上海化工设计院正式设计了电除焦油器施工图,上海化机三厂制造,全国有多家厂在技改中使用。后由于规模扩大,电器配置跟不上,加上操作经验缺乏,有很多波折。后经过10多年的磨练,逐渐成熟。

到现阶段为止,杭州余杭工程环保设备厂经过对传统电除焦装置所存在问题的深入调研、改进、调试和实际应用后,取得了良好的使用效果,通过新产品鉴定验收,经过较大范围推广应用验证,显示了其良好的性能和使用效果,获得了广大用户和专家同行的认可。因而从1999年起,经全国化工合成氨设计技术中心站技术委员会审查考核,杭州余杭工程环保设备厂生产的“JC型系列静电除焦油器”产品被评选为化工工程建设标准选用定点产品。

进入2000年后,大浪淘沙,几经沉浮,现存生产电除焦设备的厂家还有十多个,杭州余杭工程环保设备厂是最具有代表性的一家。在现有厂家中,根据相同的工作原理,有用湿法的、干法的,有用管式的、蜂窝式的、同心圆式的等不同形式。但由于厂家产品的质量差异,实用效果却大相径庭。在本轮定点产品复查考核时,我们实地探访考察了杭州余杭工程环保设备厂后,再次证实,该厂确实重视产品质量,能严格按ISO质量管理体系规定进行产品制作过程和出厂检验,并非常重视售后服务,以其良好的产品质量和使用效果,以及有求必应为用户负责到底的服务精神,赢得了广大用户的青睐。迄今,该厂约有400余台设备应用于全国150余家中小氮肥厂(含醋酸厂、甲醇厂),2008年还出口朝鲜,产品走向国际市场。


6 电除焦油器配置与选用应关注的问题


⑴ 在脱硫工段设置电除焦油器 ,不仅对压缩机的运行带来好处,实际上对脱硫也收益非浅,因为焦油和杂尘对脱硫干扰很大,涉及脱硫的堵塔、脱硫效率、副盐成分、再生系统的稳定运行等。因此,脱硫工段务必要设置电除焦油器,而且建议脱硫工段两头都设置电除焦油器。


⑵ 电除焦油器前务必配置分离器,而且要求分离效果要好,不然会严重影响电除焦油器的“除污”的效果;也给各自的后续工序带来不良后果。有厂曾发现,后置的电除焦油器有大量硫膏被带到静电除焦油器中,积沉于电极丝和沉淀极上,严重影响除焦除尘效果。


⑶ 小氮肥厂大多选用垂挂电极丝同心圆式的,它简单实用,久经考验,继续选用同心圆式的,更为稳妥。例如山东德齐龙化工集团有限公司,从1998年起至2007年的9年间,先后分11次共向杭州余杭工程环保设备厂订购36台JC-Ⅲ型设备;山东润银生物化工有限公司(前名为东平化肥厂、瑞星化学工业集团),从2001年至2009年的8年间,分8次共订购18台设备;江苏新沂(现名江苏恒盛化肥有限公司),1997年至2008年11年间,分13次共订购17台各型设备;安徽昊源(集团)化工有限公司(原阜阳化工总厂),1997年至2009年的12年间分11次共购25台设备;湖北当阳华强化肥有限公司,2004~2008年的4年间,分10次,共购买17台(Ⅲ型)设备……。这就叫“千磨万箭还坚劲,任尔东西南北风”,认定了。


⑷ 电除焦油器单台能力的选用要慎重。一般处理能力在50000Nm3/h以上的单台设备直径就过大,运输就有问题,要安排现场施工制作。根据杭州余杭工程环保设备厂的经验,一方面现场施工制作,质量很难保证;直径过大的电除焦由器,气体分布难以保证均匀,工艺上是不合理的。杭州余杭工程环保设备厂,遇到这种情况的用户,为了对用户的投资利益负责,也为对自己的信誉负责,都耐心地给用户说清利弊。对于现场制作的业务,该厂坚持不受理。这是很好的技术理念和经营理念。例如,江苏双多化工有限公司最近招标中,原来是要招购每台处理气量为65000Nm3/h的4台设备,脱硫前后各2台,但这样的设备直径要在5m以上,必须现场制作,恐难保证质量和效果。后接受了合理化建议,根据场地条件,改为6台每台处理气量为45000Nm3/h的设备,前后各3台,这样可确保制作质量和使用效果,规避了现场制作带来的风险,值得关用户们的借鉴。

⑸ 电除焦油器设置安装还要注意到:①设备震动会引起上吊钩和电极丝之间的磨损,加速悬挂接触处的损坏,并使电极丝晃动,造成电压电流不稳,影响效果。②气速大,气流冲击,管道固定不够;或受附近动力设备震动影响等,也会使电极丝晃动,造成电压电流不稳,影响效果。③极个别用户单位,压缩机换大后,吸力大、气流脉动,也影响电除焦油器的效果。


7 结 语

      诚然,也许当人们咋一看本文的标题,好像有点愕然,怎么把这两者扯在一起。实际不然,二有着深层次的关系。特别在半水煤气脱硫中, “半脱”前头的电除焦油器,如果是高效运行,对“半脱”系统良性运行绝对起保障作用;“半脱”后头的电除焦油器,为离开“半脱”系统的气体起把关作用。从另一角度来说,二者一定要把它看成一个整体,统筹考虑,做到协调平衡,这样才能使二者相得益彰。

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