合成氨脱硫系统的几个问题

1、合成氨脱硫系统的几个问题张彤（长春东狮科贸实业有限公司 >在合成氨生产各单元操作中，工艺最为简单的恐怕就是脱硫系统 了。但是，在实际生产中，出现问题最多的恰恰也是脱硫。正如一位 资深化工专家在评价脱硫催化剂时所说，每一种正规的脱硫催化剂都 能很好的解决脱硫问题，但是，真正使用很好的厂家却不是太多。这 是因为脱硫系统的复杂性和多变性所决定的。笔者二十多年来一直从 事脱硫系统的生产管理与技术管理，特别是近年来，因为工作关系， 接触了更多合成氨厂的脱硫装置，现对目前脱硫装置中容易出现的一 些问题归纳整理如下，不当之处请同行指教。一用系统项目思想指导整个合成氨生产的硫控制 在合成氨生产中，因为工

2、艺流程的不同，如有联醇与不联醇的， 变换有全低变与中低低等，对H?S的要求也不同。这就必须要针对本企 业具体的工艺流程，统筹考虑，制定合理的 H?S指标。笔者认为，无论 什么样的工艺，总的原则和指导思想应该是：在确保变换低变催化剂 需要的前提下，尽可能降低半水煤气脱硫与变换气脱硫的控制指标。 而低变催化剂所需最低H?S浓度，仅仅是在一定的反应温度和一定汽气 比下的一个定值，其值高低主要取决于另两个因素。而低变后，硫对 合成氨生产的影响百害而无一利。因此，在满足低变催化剂需求的前 提下对半水煤气脱硫后的H2S指标取低限，可以更有效的减轻后工序脱 硫的压力，从而使生产更易控制。但是，实际上，好多厂

3、子没有做到 这一点，特别是有的厂子，当低变催化剂稍有异常，不是针对问题全 面分析原因，在降低蒸汽用量或温度调节上下功夫，而是盲目的提高 进口 H2S指标。笔者在安徽就见到这样一家企业，该厂因为是全低变工 艺，所以厂方认为变换进口 H2S越高越好。在这个思想指导下，该厂半 水煤气脱硫长期停运，变换出口气体分两路，一路直接去变压吸附脱 碳，一路经变换气脱硫塔去碳化。两路气体分别经活性炭精脱硫槽后 汇合回压缩机三入。该厂半水煤气中 H2S一般在500-700mg/m3，而变换 气脱硫能力又偏小，变脱后H2S长期控制在200-300 mg/m3，这样就带来 了一系列恶果：因为变压吸附解折出的气体中 H

4、2S浓度太高，使脱碳腐 蚀严重；活性炭精脱硫剂更换频繁；因为硫中毒，甲醇催化剂三个月 就要更换；合成催化剂也因硫中毒而寿命很短。后来在笔者的建议 下，坚持一次脱硫常开，脱硫后 H2S指标控制在50-70 mg/m3，既保证了 低变催化剂的硫需求，又最大限度的减轻了变换气脱硫的负荷。当 然，该厂要想彻底解决硫的问题，还要从根本上增加变换气脱硫的能 力，严格控制变换气脱硫后H2S在 10 mg/m3以内。所以说，把整个合成 氨生产的半脱、变脱、精脱以及深度脱硫做为一个系统项目来综合考 虑，从而合理分配与控制各阶段的任务和指标，是有着现实意义的。二必须有完善的脱硫工艺流程 合成氨脱硫的生产工艺流程是

5、比较简单的，也是经典流程。在几 十年的发展过程中，也只是设备规格越来越大，以及在除尘降温方面 下了点功夫，而没有对主要设备予以取舍。但是，有些厂子却对此问 题不够重视，随意性太大。笔者在山西和山东都分别见到有的厂子， 因为各种原因，取消了脱硫塔前面的除尘降温塔，使罗茨鼓风机出来 的气体直接进入了脱硫塔。如七月中旬，山东一家企业打电话说半水 煤气脱硫出现不正常情况，连续多日没有硫泡沫。笔者到现场时，发 现该厂就是罗茨鼓风机出口气体没有除尘降温，直接进脱硫塔。当时 实际测了一下，脱硫塔进口的半水煤气在 70C以上。再加上该厂溶液 冷却器换热面积也偏小，脱硫塔入口脱硫液温度也高，在这么高的温 度下，

6、脱硫液的粘度和表面张力明显下降，空气在再生槽内很难形成 气泡。即使形成，气泡膜的粘附性也很差，硫颗粒很难吸附在其表 面，且气泡扩散到界面后也极易破碎。另一方面，温度的升高，必然 影响单质硫的聚合和浮选。而且，温度高有利于产生副盐，而不利于 浮选硫磺。所以，长时间没有硫泡沫就是很自然的了。还有湖南一家 厂子，熔硫釜残液量偏多，是正常残液量的四至五倍。不仅蒸汽消耗 量太大，而且影响脱硫液质量。经查，其原因也是流程有问题。该厂 熔硫釜熔硫后的残液不是经处理后回再生槽，而是又打入了泡沫槽。 这样，不仅有一部分残液始终在熔硫系统打循环，相应增加了熔硫釜 的负荷，使蒸汽用量无谓消耗太大，另一方面，一部分硫

7、泡沫与熔硫 残液的混合液在硫泡沫槽的液位到一定高度时，自动溢流到再生槽 内，这部分未经处理的混合液严重影响了脱硫液的质量。后来对流程 作了改动，工况也很快恢复正常。所以，在没有一定理论依据和把握 的前提下，一般不主张对工艺流程作大的改动，要保持相对完善的脱 硫工艺流程。三注重技改投入，使用先进的适用技术。 实际生产中常常会发现，有些厂子脱硫液的控制和其它各项操作 管理都没有问题，但就是脱硫不达标。这就说明设备方面存在着严重 的缺陷。比如有的厂子生产规模扩大了，但脱硫装置没有及时改进， 使脱硫系统超负荷运行；有的设备年久失修，达不到额定能力等。这 类现象特别是在 4、5万吨的小合成氨厂较为普遍。

8、这就必须通过技术 改造来解决问题。在进行技术改造时，要充分考虑运用比较先进的适 用技术。如在变换气脱硫系统的改造中，使用东狮公司 QYD型气液传 质塔内件，也就是通俗称之为无填料变脱塔内件，就是一个很好的选 择。该装置的应用不仅大大提高了气体净化度，扩大了生产能力，而，而1/3-且根本上解决了脱硫塔堵塔的问题。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。特别适应于旧脱硫塔改 造，经改造后脱硫塔单塔生产能力得到大幅度提高 提高 30-50%) 且净化度也得到有效的改善。如果用于新塔设计，投资费用将节省 1/2。笔者近段时间以来，一直在本公司专门从事无填料变脱塔的内件

9、安装以及开车调试工作，通过对多个厂家的安装与开车实践，对此有 着亲身体会。该技术主要效果体现在：一是脱硫效率，在旧塔改造 中，无填料塔内件均比改造前脱硫效率要高。二是溶液循环量，在各 个应用厂家均有比较明显的降低，节电效果显著。三是改造费用，要 比同等能力的填料塔降低三分之一。四是检修方便，节省了大量的人 力物力和宝贵的检修时间。这一点，尤其得到了各应用企业的管理人 员，车间干部，甚至是普通的车间操作工维修工们的热烈好评。可以 说，在所有已经应用过的变脱塔改造厂家中，均取得了明显的经济效 益。不仅如此，更应该看到的是，如果该技术用于新装置设计，其效 益更为显著。因为，如果用于整个新装置设计，那

10、么因为该内件的性 质决定了变脱塔的高度可以比填料塔降低三分之一，加上无填料变脱 塔内件的溶液循环量可以较填料塔大为减少，那么，新设计装置中的 再生槽的容积可以相应减少，泵的扬程也不需太高，这样综合算下 来，无填料变脱塔内件用于新装置设计效益更为可观。遗憾的是，到 目前为止，该内件虽然在旧塔改造中已广为成功应用，并得到很好的 效果，但新装置设计还没有应用厂家。在这里，也欢迎各位有识之士 在有这方面的需要时及时和我公司联系，以便使这项新技术早日得到 更广泛的应用，更好的为企业增效益。四重视日常管理 同等生产规模、同样的设备、同样的催化剂，但脱硫效果却有天 壤之别，这样的例子实在是举不胜举。其原因，

11、就是日常管理有差 别。在这方面，好多厂家都有着非常好的经验可供大家借鉴。可以想 象一下，如果我们的各个厂子都能象山东齐鲁一化那样重视分析工 作，长期坚持做脱硫液的全项分析，以分析数据指导生产；能象河南 安阳化肥厂那样重视再生槽的操作，把再生槽设为一个岗位，及时观 察泡沫浮选、空气量和溢流情况；能象安徽涡阳化肥厂那样重视物料 消耗，把物料消耗和操作工的经济效益相挂勾；能象山东宁阳和山东 平度化肥厂那样勇于首先使用无填料变脱塔和硫泡沫过滤机等新技术 新工艺；能象湖南华容化肥厂那样重视熔硫工作，按熔硫数量给操作 工一定比例的奖励；能象安徽肥西化肥厂那样建立完善的脱硫数据档 案，使出现任何问题时都有据

12、可查，有章可依，那么，整体脱硫水平 肯定会上一个新的台阶。总之，在合成氨生产工艺中，H2S含量超指标不象其它指标那样敏 感迅速，比如气柜高度低指标要及时停机，否则气柜要抽变形；CO、CO2高了要及时减负荷，否则会造成微量高合成切气等等。而H?S含量高时，一般不会立即使生产受到影响，特别是长期的轻微的超指标， 因此就很少见有哪个厂子会因为H2S超指标而立即停机或减量。其实H2 S经常超指标更象是慢性中毒，给生产带来的危害更大。好在目前在行 业内，特别是脱硫技术协作网的成立和运行，以及每年的脱硫技术交 流会使越来越多的企业认识到脱硫工作的重要性和复杂性。笔者相 信，在行业内同仁的共同努力下，合成氨

13、的脱硫将会越来越规范和完 善。脱硫工艺的进步和发展也必将使合成氨生产更加稳定的长周期运 行。栲胶脱硫因其催化剂价廉易得，操作稳定而得到了广泛的应用。但是，使用栲 胶脱硫厂家却几乎都面临一个塔堵的问题。如何延长塔堵周期、减少塔堵次数成了 使用栲胶脱硫不得不面临的难题。为此，各兄弟厂家的技术人员在这方面付出了大 量的努力，积累了丰富的经验，也有不少相关方面的文章发表。本文主要通过对造 成塔堵的硫膏进行成分分析去探讨如何解决塔堵问题。二、样品说明及一次数据我厂常压脱硫II系统设计能力18万吨/年，采用栲胶脱硫，今年8月份因塔 阻升高无法维持正常的生产，只好进行扒塔处理。为分析塔堵原因，我们分别从填

14、料的不同位置取了三个样品。其中1#样为附着在填料表面的硫膏，2#样为剥去填 料表层后紧贴填料的硫膏，3#样为填料经充分冲洗后积沉在地上的硫膏。对此三个 样品，我们分别对它的栲胶、总钒、总碱度、Nq$C3、酸不溶物的含量进行定量分析，分析数据见表一：表一样品一次分析数据分析项目栲胶总钒总碱度NqSQ酸不溶物水分1#<%1.140.223.211.6240.5543.272#<%1.850.170.573.5671.0122.843#<%0.030.010.010.1490.029.79注：因为风干时间不同，水分含量差别较大每个样品为从塔的不同位置的填料取样进行混合后的混合物。三

15、、数据处理及分析<1）数据处理为便于分析比较，将表一中的各有效成分含量扣除水分，折算为干基含量列于 表二：表二样品干基含量分析项目栲胶总钒总碱度NaQ酸不溶物1#<%2.010.395.6420.4871.482#<%2.400.220.744.6192.033#<%0.030.010.010.1699.79<2）数据分析从表中数据对比来看，我们可以得出如下一些推论：<1）从 1#样和 2#样栲胶含量对比可以看出，硫膏等物质附着在填料上的原 因极有可能是从未熟化好的栲胶或是栲胶中黏度较高的成分附着在填料上开始 的。<2）填料由里到外，副盐 <这里我们主要分析了 NqS2O）含量逐渐增加，可 见，随着脱硫液使用周期增长，脱硫液中的副盐含量增加，脱硫塔盐堵的可能 性增加。<3）从 1#样与 3#样数据对比来看，如果用大量清水冲洗，可以洗掉堵塔物 质中 30%的水溶性组分。在实际生产中，虽不能用清水池冲洗，但是，降低脱 硫液中栲胶、纯碱等有效组分的含量有利于降低堵塔的几率。<4）堵塔物质中， 70%以上为非水溶性组分，因此，主要得靠加大循环量将 这些物质带出脱硫塔，循环量过低、塔内偏流、折流等都容易导致塔堵。四、结论<1）低溶液组分