贵阳演讲稿资料

首先感谢《化肥信息总站》，感谢郑伟中先生的邀请，使我有幸参加这次会议，并有机会向参加会议的各位专家、企业家和技术人员介绍一点小小的工作体会大型半水煤气脱硫装置设计要点程建平化工过程机械和工艺高级工程师全国氮肥技改咨询部专家组成员从1986年起，从事合成氨、甲醇、尿素、磷酸、硫酸等装置的技术研究和工程设计工作。武汉利德流体技术有限公司核心技术喷淋塔技术：用于洗气塔、冷却塔、脱硫塔、变脱塔、饱和热水塔等特点：造价低、气体阻力小、维护工作量小利用氧气对移动床双向气化连续制气工艺进行改良特点：省煤（吨氨省煤≥100kg），煤气质量好（H2+CO≥75%）（今天仅从设计层面，谈谈大型半水煤气脱硫装置，有些介绍的数据可能和具体的操作运行数据有些偏差，这是正常的现象，因为催化剂配方和管理水平的差异会导致具体工艺参数和脱硫效果有所不同，设计时只能采用最可靠的或者说是最适合于最广泛使用要求的设计工艺设备参数。下面说的半水煤气的数据均适合于水煤气）大型氨醇生产装置的脱硫规划合理的脱硫规划、设计和运行，可以使脱硫的总成本（投资和运行费用）降到最低。煤气化过程中通过增加固硫剂可以减少一部分可燃硫成分进入煤气，但由于成本比较高，即使在型煤生产中也很少采用；半水煤气的脱硫一般采用碱液湿法，脱至70mg/Nm3以下（带中变）或者150mg/Nm3以下（全低变）；变换气的脱硫一般也采用碱液湿法，也有采用完全干法的（氧化铁或者活性炭），脱至10mg/Nm3以下；精脱硫一般放在脱碳后，采用活性炭脱硫剂居多，对脱碳气和二氧化碳分别进行精脱硫，一般要求脱至0.1ppm以下。上面的脱硫规划并非适合于所有的生产装置，例如：有机硫含量高的半水煤气的脱硫指标就应该降低，如水解后变换气中的硫化氢含量超过150mg/Nm3，则半水煤气的脱硫指标就应该降低到20mg/Nm3以下，可以减少变换气的脱硫负荷，大大降低总脱硫成本；变换系统压力超过2MPa的，采用碱液湿法脱硫的出口指标应该控制在20mg/Nm3以上，也能显著减少脱硫的总成本。（当然，最科学合理的指标，应该根据电费、催化剂消耗、碱耗和干脱硫剂的成本进行核算，结果各家肯定有区别。）大型半水煤气脱硫装置的特点近年来，氨醇生产装置规模越来越大，其半水煤气脱硫装置的下列特点比较明显：处理气量大，导致塔设备直径大，其气体分布和液体分布难度也大；进口硫化氢含量变化大，这是煤的高度市场化的必然结果，半脱装置的设计必须适应这个结果；碱液循环量大，而且碱液循环量的变化也大，这是脱硫量的变化所要求的，否则，会引起不合理电耗的显著增加；新建或者扩建的生产装置，应该充分考虑上述特点进行设计和建设，以免影响大型生产装置的稳定运行。（大型装置停车一天的损失就大了，湖北某3660工程，在设计初期尽管对上述3个特点有所考虑，但考虑的不够充分，在开车一年后，进口硫化氢含量就远高于设计值，出口硫化氢含量也就控制不住，只有再投入2000多万的巨资对半脱装置进行改造，加上预留场地不够，改造后的半脱装置也很难做到完美。改造设计是我去做的，有点头大，那负责边生产边施工的领导们头就更大了。）大型半水煤气脱硫装置的设计原则主要工艺设备必须配置完善，因为常压设备的投资不高，而半脱装置的运行费用远高于设备建设投资，没有必要捡芝麻丢西瓜；设备管道规格宜大不宜小，尽量减少低压系统的阻力，可显著节省风机和泵的电耗，常压常温设备管道的造价本来就低，加大一个规格，造价仅呈线性增加，而阻力则以平方关系减少；碱液循环系统的弹性必须和脱硫量的变化范围相适应，尤其是泵的配置和再生槽的结构应该体现这个变化。处理气量决定塔设备和气体管道的规格，脱硫量决定了碱液循环系统设备和液体管道的规格，二者不要混淆。举个例子，某3660项目半水煤气脱硫装置，气量150000Nm3/h，H2S脱除量600kg/h，静设备总投资~900万元，管道总投资~300万元，而电耗~6200kw(含风机)，碱耗~80kg再举个例子，山东某厂，进口硫化氢含量增加，没有增加碱液循环系统设备，反而增加了一台脱硫塔，结果2个塔都堵了。大型半水煤气脱硫装置的主要工艺设备配置气体流程：气柜→气柜出口冷却塔→前静电除焦塔→罗茨风机→风机出口冷却塔→预脱硫塔→脱硫塔→清洗塔→后静电除焦塔→去压缩；碱液循环流程：贫液槽→脱硫泵→（预）脱硫塔→富液槽→再生泵→再生槽→贫液槽；硫磺回收流程：再生槽→硫泡沫槽→过滤机→熔硫釜→硫模。如采用离心风机，前静电除焦塔最好不要省略，以免焦油带入碱液系统增加碱耗和影响硫磺品质；在气柜前进行脱硫的工艺设计不适合于大型装置，其弊病多，造气风机全压高，炉膛压力高，气柜能力小，压缩机吸气量小，更麻烦的是硫化氢含量高或者变化大时，脱硫系统的弹性很难适应。上述3个回路的主要工艺设备各有不可或缺的功能要求，最好不要缺省，如有缺省，就要靠别的设备来弥补，可能得不偿失。主要工艺设备的功能要求和设计参数设备名称功能要求设计参数气柜出口冷却塔为夏季高温备用空塔气速~1m/s，喷淋密度~18m3/m2前静电除焦塔保护风机和碱液空塔气速0.8m/s，电场33kv风机出口冷却塔降低风机升压引起的温升空塔气速~0.8m/s，喷淋密度~18m3/m2预脱硫塔控制进入脱硫塔的硫化氢含量1g/Nm3空塔气速1~2m/s，喷淋密度按需调节脱硫塔控制最终脱硫效果，一般采用散装填料空塔气速0.65m/s，喷淋密度35m3/m2清洗塔除去绝大部分气体夹带的硫泡沫，所以必须设置可冲洗的除沫装置空塔气速0.8m/s，喷淋密度20m3/m2后静电除焦塔压缩机的保护设备空塔气速0.7m/s，电场55kv贫液槽停留时间不短于5分钟富液槽停留时间不短于5分钟再生槽喷射再生，注意碱液循环量减量时硫泡沫的浮出问题（即气浮强度）停留时间不短于15分钟，气浮强度不小于60Nm3/m2h硫泡沫槽带搅拌停留时间不短于8小时过滤机减少蒸汽消耗，避免热碱液回流视操作人员班次配置熔硫釜间歇熔硫视操作人员班次配置气相管道气速10m/s液相管道上液1.5~1.8m/s;下液1m/s设计中如何应对脱硫量的大幅度变化脱硫量大幅度变化，要求液体循环量随之变化，设计时的具体做法是：预脱硫塔/脱硫塔设置多个液体进口；贫/富液泵按相应的液体进口液量进行配置；再生槽采用分区结构。参见附图一和附图二。设计中如何控制大流量液体循环时设备的液位由于管道直径大，如采用液位自调方式控制液位，往往控制不住，原因是控制阀直径大，反应迟缓，而煤气逸出速度很快，已经有多个采用液位自调方式控制液位的半脱装置出现跑气事故，所以，采用液位自调方式不可取。应该采用液封作为主要控制液位的方式，手动或者自动阀门的设置作为辅助手段。液封的结构应该视设备和管道布置的具体情况进行具体设计。脱硫塔填料层数不宜超过3层山东某合成氨厂半水煤气脱硫装置处理气量为9x104Nm3/h，用3个脱硫塔并联运行，3个塔内均装3层6米高PP填料，在正常工况下实测得到一组现场数据，见下表：（表中单位mg/Nm3）H2S含量Ф5500脱硫塔Ф4200脱硫塔Ф4000脱硫塔平均脱硫能力塔出口408585598576142上层填料：25.8%中段填料：12.4%下层填料：61.8%中层填料出268450540450610363732中层填料进555719738638743640756塔进口1640168016801683160016831640实例中可以看出，塔两头的吸收反应占比例较大，中间填料的作用不大，似乎可有可无。碱液吸收硫化氢是一个十分快速的反应过程，碱液中的硫化氢浓度和气体中的硫化氢浓度能很快达到平衡。塔顶进来的贫液在上段填料中就接近了平衡状态，而塔底近来的富气在下段填料中也接近了平衡状态，所以中段填料作用不大。可以得出的结论是：在配备了预脱硫塔的流程中，由于进入脱硫塔的硫化氢含量不高，填料层数按不超过3层设计，可以节省建设费用和减小系统阻力。脱高硫时两矮塔串联方案比较省钱山西某新建尿素厂半水煤气脱硫装置设计气量为11.5x104Nm3/h，进口硫化氢按3000mg/Nm3设计，出口硫化氢含量要求低于70mg/Nm3，对半水煤气脱硫塔的设计有三个不同的方案，通过比较以后选定了两塔串联方案，具体见下表：两塔串联方案两塔并联方案单塔方案方案内容前塔Φ6000H23000，空塔喷淋；后塔Φ6600H31000，6米填料+下段空塔喷淋。2台Φ4800H35000；上2层填料；下段空塔喷淋Φ6600H39000；上段设2层填料，下段空塔喷淋总造价塔体总重149吨(按7000元/吨)146吨116吨填料体积205m3(按1000元/m3)290m3410m3喷嘴数量165套162套132套总造价144．60万元150．64万元138．04万元电耗泵扬程44米50米56米总功率880kw(按0.35元/kwh)1120kw1260kw总电耗4928万元（按20年计）6272万元7056万元评估总价格5072．6万元6422．64万元7194．4万元（注；由于其他设备配置和运行费用相同，为了简化，所以仅列出脱硫塔造价和电费进行评估比较。）实例中可以看出，两塔串联可以降低脱硫塔塔高，采用串联的矮塔比采用并联的高塔（或单个的高塔）需要脱硫泵的扬程低，耗电少。尤其对于硫化氢含量高的大型装置，需要的碱液循环量大，减少脱硫泵扬程的节电效果会更明显。相对于节约的电费来说，脱硫塔建设费用的增加可以忽略不计。其他大直径的半水煤气脱硫塔在脱除硫化氢在700~800mg/Nm3以下时应该采用填料。应该尽量采用大规格的散装填料，避免使用规整填料，因为塔直径大，填料多，使用规整填料是装填和卸出均不易。还有一个原因是规整填料的滞液量小，在脱除低硫时，没有散装填料的效果好。大型半水煤气脱硫装置宜采用矮塔，如进口硫化氢含量高，一个塔解决不了，也应该采用两个串联的矮塔，可显著降低电耗；单套大型半水煤气脱硫装置应尽量避免采用并联塔设计，以避免出现抢气和抢水现象而增加电耗；如要采用并联，也应该是从风机进口到压缩机一入间进行并