脱硫溶液梯级利用优化总结

Sum-Up of Optimization of Cascade Utilization of Desulfurization Solution

黄颖 Ying HUANG

河南心连心化肥有限公司河南新乡 453731 Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., Xinxiang 453731, China

摘要：

从合成氨系统的实际工艺数据出发，利用相似相容的原理，有效整合了硫回收系统中脱硫工段和变脱工段的脱硫溶液。改造实施后，实现了脱硫溶液的循环利用，物料消耗明显下降，不仅增大了脱硫工段的操作弹性，而且脱硫工段的脱硫效率由70%左右提高至78%。

关键词：

脱硫溶液; 脱硫效率; 梯级利用;

Abstract：

Starting from the actual process data of the ammonia system, the desulfurization solution in the desulfurization section and the shift gas desulfurization section of the sulfur recovery system is effectively integrated by using thesimilarity-intermiscibility theory. After the implementation of the revamp, the recycling of the desulfurization solution is realized, and the material consumption is significantly reduced, which not only increases the operational flexibility of the desulfurization section, but also improves the desulfurization efficiency from about 70% to 80%.

Keyword：

desulfurization solution; desulfurization efficiency; cascade utilization;

河南心连心化肥有限公司合成氨装置中的气体净化分为脱硫工段(一脱)和变脱工段，其中脱硫工段的主要任务是脱除半水煤气中的H₂S，变脱工段包括变换和二次脱硫(二脱)，一脱和二脱的目的都是脱除H₂S，所以一脱和二脱的脱硫液具有相似性。利用相似相容原理，通过技术改造，将二脱脱硫溶液送入一脱，不仅可实现资源共享，也有效避免了因二脱脱硫溶液恶化引起的合成氨减量甚至停车的事故，最终达到提高一脱脱硫效率、降低一脱物料消耗的目的。

1 改造前运行情况

1.1 改造前一脱运行情况

河南心连心化肥有限公司采用混合脱硫法，即As-968与栲胶脱硫法混合使用。改造前一脱工艺指标：处理气量135 000 m³/h，进口半水煤气含H₂S质量浓度≤700 mg/m³，出口半水煤气含H₂S质量浓度≤180 mg/m³。改造前一脱脱硫效率在72.15%~74.13%，脱硫溶液组分、物料月消耗如表 1和表 2所示。

表 1

改造前一脱脱硫溶液组分

总碱/ (mol·L^-1)	Na₂CO₃/ (g·L^-1)	NaHCO₃/ (g·L^-1)	pH	电位/ mV	悬浮硫/ (g·L^-1)	Na₂S₂O₃/ (g·L^-1)	Na₂SO₄/ (g·L^-1)	NaCNS/ (g·L^-1)
11.31	3.18	15.12	8.52	-278	0.30	21.49	27.69	269.49
11.76	4.12	11.76	8.40	-299	0.17	24.31	39.00	245.10
12.19	2.12	14.28	8.43	-265	0.36	22.35	33.37	278.04
11.66	2.12	13.44	8.60	-287	0.05	17.72	29.89	275.74
10.60	2.12	11.76	8.26	-267	0.05	23.10	26.98	288.93
10.07	2.12	12.60	8.22	-307	0.06	25.89	30.59	272.50

表 2

改造前一脱物料月消耗 kg

纯碱	栲胶	V₂O₅	As-968
40 900	185	51	75
39 300	70	18	76
39 900	150	48	87
39 980	80	31	90
38 990	90	45	85
39 000	100	50	87

由表 1可看出，改造前一脱脱硫溶液总碱含量偏低，而副盐NaCNS含量偏高。

脱硫溶液中总碱含量低、副盐含量高会增大溶液的黏度、降低浮选效率，从而影响脱硫溶液对半水煤气中H₂S的吸收及脱硫溶液的再生，并且还会造成设备的腐蚀。

1.2 改造前二脱运行情况

改造前，二脱脱硫效率在89.98%~90.45%，脱硫溶液组分、物料月消耗如表 3和表 4所示。

表 3

改造前二脱脱硫溶液组分

总碱/ (mol·L^-1)	Na₂CO₃/ (g·L^-1)	NaHCO₃/ (g·L^-1)	pH	电位/ mV	悬浮硫/ (g·L^-1)	Na₂S₂O₃/ (g·L^-1)	Na₂SO₄/ (g·L^-1)	NaCNS/ (g·L^-1)
31.27	3.18	35.62	8.13	-263	0.56	15.69	25.69	24.56
30.26	4.25	37.58	8.25	-278	0.28	18.92	28.96	28.64
32.12	4.24	36.89	8.00	-255	0.39	17.53	29.37	23.41
31.59	3.58	35.14	7.99	-247	0.45	16.37	27.59	25.46
30.28	3.42	36.45	8.09	-257	0.27	19.56	28.12	26.16
32.15	4.02	32.33	8.15	-261	0.52	18.35	27.64	24.38

表 4

改造前二脱物料月消耗 kg

纯碱	栲胶	V₂O₅	As-968
23 200	55	11	30
21 500	50	13	28
22 590	45	12	31
21 570	50	10	30
23 450	55	11	31
24 120	50	12	30

改造前，由于二脱脱硫溶液总碱含量不断下降而副盐含量不断升高，为此利用停车中修机会对脱硫溶液进行了部分置换，配置了50%的新鲜溶液，溶液系统逐步好转。但脱硫溶液的置换不仅造成浪费，而且置换出的溶液外泄将造成环境污染，流入污水处理系统影响污水处理进度。

2 改造措施

针对一脱和二脱存在的问题，在二脱泡沫泵出口配置1根管线，将二脱的脱硫溶液送至一脱的3^#富液槽，改造后的流程如图 1所示。

图 1

改造后的流程

改造后，每周一由二脱向一脱送液，每次送熔硫回液3 m³。

3 改造后的运行情况

3.1 改造后一脱运行情况

改造后，一脱脱硫效率提高至77.89%~79.02%，脱硫溶液组分、物料月消耗如表 5以及表 6所示。

表 5

改造后一脱脱硫溶液组分

总碱/ (mol·L^-1)	Na₂CO₃/ (g·L^-1)	NaHCO₃/ (g·L^-1)	pH	电位/ mV	悬浮硫/ (g·L^-1)	Na₂S₂O₃/ (g·L^-1)	Na₂SO₄/ (g·L^-1)	NaCNS/ (g·L^-1)
18.56	3.32	14.12	8.23	-210	0.30	12.34	27.69	185.69
17.94	3.45	17.76	8.35	-198	0.20	18.56	28.56	175.42
17.89	3.12	17.28	8.48	-202	0.15	16.59	23.37	179.53
18.24	3.12	18.44	8.38	-187	0.24	14.35	19.89	175.74
18.95	3.12	17.76	8.26	-213	0.24	12.36	21.98	188.93
18.79	3.42	17.60	8.14	-208	0.18	10.29	17.59	172.50

表 6

改造后一脱物料月消耗 kg

纯碱	栲胶	V₂O₅	As-968
34 560	120	45	75
32 180	100	30	70
30 150	110	42	67
28 950	85	40	42
27 450	90	38	72
24 300	95	43	88

由表 5可以看出：改造以后，一脱的总碱由11 mol/L左右提高至目前的18 mol/L左右；一脱脱硫溶液中副盐NaCNS质量浓度由270 g/L左右降至180 g/L左右。

3.2 改造后二脱运行情况

改造后，二脱脱硫效率提高至91.76%~92.51%，脱硫溶液组分、物料月消耗如表 7以及表 8所示。

表 7

改造后二脱脱硫溶液组分

总碱/ (mol·L^-1)	Na₂CO₃/ (g·L^-1)	NaHCO₃/ (g·L^-1)	pH	电位/ mV	悬浮硫/ (g·L^-1)	Na₂S₂O₃/ (g·L^-1)	Na₂SO₄/ (g·L^-1)	NaCNS/ (g·L^-1)
35.89	4.24	58.79	8.08	-252	0.23	12.53	20.45	18.39
37.56	4.24	60.28	8.12	-247	0.28	10.64	21.35	18.64
38.45	4.24	53.45	8.09	-234	0.19	8.95	22.37	15.41
40.15	4.24	57.12	7.99	-212	0.20	9.15	22.35	16.16
42.58	4.24	59.56	8.48	-227	0.29	8.78	22.31	12.16
41.38	4.24	65.12	8.17	-235	0.34	8.65	21.56	14.48

表 8

改造后二脱物料月消耗 kg

纯碱	栲胶	V₂O₅	As-968
21 300	53	10	30
20 400	55	14	28
21 690	40	13	31
20 360	50	12	30
22 540	50	12	31
22 400	55	14	30

由表 7和表 8可看出：改造后二脱的物料月消耗与改造前无差别；二脱脱硫溶液的总碱由31 mol/L左右上升至约41 mol/L。改造后，二脱的阻力稳定在15~18 kPa，脱硫溶液无恶化现象。

4 结语

通过对一脱和二脱脱硫溶液的整合利用，一脱脱硫效率提高至78%，物料消耗下降明显，硫产量提高了1倍。另外，当一脱进口半水煤气中H₂S质量浓度提高至850 mg/m³时，出口半水煤气中H₂S质量浓度可稳定在180 mg/m³，在满足二脱工艺要求的同时，提高了一脱的操作弹性，可有效减轻对后工序设备的腐蚀，为生产装置的长周期满负荷稳定运行提供了保障。