空塔雾化喷淋技术在柳化预脱塔的应用

1 改造背景及技术来源

广西柳州化工股份有限公司是集化肥、化工、建材等为一体的国家大型一档企业，主要产品有合成氨、浓硝酸、硝酸铵、尿素、甲醇、甲醛、纯碱、氯化铵等，其中合成氨年生产能力达60万吨。公司自从将造气改造成富氧制气后，半水煤气中H2S含量提高较多（最高达7g/Nm3）。为满足生产工艺的要求，需要重新上一套预脱硫系统与现有半水煤气脱硫塔进行串级脱硫。由于现有风机出压的制约，风机出口至半脱塔出口阻力降必须≤300mm水柱。为此，公司经过多次讨论，决定利用自身的技术经验，对脱硫系统进行改造，并新增1#预脱硫系统（预脱塔采用长春东狮公司的空塔雾化喷淋技术），具体由分厂负责实施。

2 改造前的状况

2．1改造前流程示意图

2．2改造前运行状况

见下表：2010年1~6月份有关数据（富氧气化开车而1#预脱硫系统未开车）

在2010年1月～6月生产运行当中，1#半脱塔因压差高停车清理2次，2#半脱塔因压差高停车清理2次，3#半脱塔因压差高停车清理2次。

由以上看出，（1）富氧气化开启后，半水煤气中CO2含量升高（最高达20%），导致脱硫溶液中NaHCO3含量上升，Na2CO3含量下降，脱硫效率低；（2）脱硫塔阻力问题造成各塔过气量不平衡。这些因素造成脱硫系统的生产负荷过重，半脱出口H2S较高，严重威胁着后工序生产的安全运行，且半脱塔压差波动较大，堵塔清塔频繁，严重制约着高负荷生产的长周期安全稳定运行，阻碍着生产能力的进一步提高，因此必须尽快将1#预脱硫系统投用运行。

3 改造方案的确定及实施

3．1主要方案

我分厂经过详细的理论计算，实地考察，认真讨论之后，向公司汇报决定利用公司现有的条件，根据自身的技术、经验对脱硫系统进行改造，新增1#预脱硫系统。改造的原则是：在不影响生产正常运行的情况下改造，利用短停和大修机会碰头。具体改造如下：

（1）、引进长春东狮科技（集团）有限责任公司（原长春东狮科贸实业有限公司）的空塔雾化喷淋技术设计预脱硫塔（Ф7000，H=34102）采用空塔雾化喷淋技术并与现有半水煤气脱硫塔进行串级脱硫，有效的降低了生产系统的阻力降（预脱硫塔阻力≤50mm水柱）；

（2）、增设两个预脱富液槽

（Ф7000 H=7000）；

（3）、增设一个预脱再生槽

（Ф10000/Ф10800/Ф11600）

（4）、增设一个预脱贫液槽

（Ф8000 H=7000）

（5）、增设三台脱硫泵供1#预脱硫塔用，保证脱硫泵能两开一备。

（6）、增设三台再生泵供预脱再生槽用，保证再生泵能两开一备。

（7）、D110岗位风机出口总管配两路(Ф1020×10)煤气管线汇入1#预脱塔煤气进口总管（Ф2020×10）；D300岗位风机出口总管配一条 (Ф1620×10)煤气管线汇入1#预脱塔煤气进口总管（Ф2020×10）。

注：1#预脱硫系统所有的工艺配管均由分厂负责设计

3．4 改造扩建的创新点

（1）、1#预脱硫塔设计为空塔雾化喷淋并与现有半水煤气脱硫塔进行串级脱硫，有效的降低了生产系统的阻力降（预脱硫塔阻力≤50mm水柱）；且1#预脱硫塔（Ф7000）单塔设计处理半水煤气量为108000Nm3/h，进口H2S含量≤7g/Nm3，处理能力居国内栲胶脱硫前列。

（2）、针对煤气管线进行改造，在预脱硫塔煤气进、出口总管上增设了煤气副线，若预脱硫塔有问题需检修，则使煤气走副线正常供12机满生产负荷运行。

（3）、1#预脱系统投用后，三个半脱塔的过气量不平衡的问题可以得到有效的控制（预脱塔气体出口至三个半脱塔的煤气进口均装有碟阀，用来调节气量）。

（4）、预脱再生槽（Ф10000/Ф10800/Ф11600）采用刀型阀进行硫泡沫溢流调节，与传统的硫泡沫溢流调节器相比具有占地小、操作弹性大等优点。

4 改造后的运行情况

1#预脱硫系统的改造工作于2010年3月中旬全部完成，并且一次开车成功但因生产负荷及H2S低的原因，暂不开车运行，直至2010年7月才正常投用运行。

改造后2010年7～12月份有关数据见表三和表四

在2010年7～12月生产运行当中，7～9月因压差波动1#半脱塔清塔两次，3#半脱塔清塔一次；10～12月三个半脱塔运行平稳，未清过塔。

5 1#预脱系统投用前后的比较

根据以上1#预脱系统投用前后脱硫系统运行状况的数据统计可看出，1#预脱系统投用后，半脱溶液组份能明显的降低，脱硫效率明显提高，半脱塔出口的H2S含量均能控制在指标内，减轻了对后工序的生产和设备影响，稳定了半脱系统的压差。在改造投用后的7～9月份由于分厂系统溶液管理存在一些问题，故半脱塔压差波动还稍大，在10～12月份经过分厂加强系统溶液管理之后，脱硫塔压差一直都很稳定。至此可说明经过改造和加强管理之后，半脱塔压差已能稳定下来，延长了半脱塔的生产使用周期。

目前的问题主要是：（1）、原料煤的质量差（煤焦油）以及型煤粘结剂对脱硫系统的影响很大。（2）、预脱硫系统开车投用以来由于煤气气质以及熔硫清液的影响（熔硫残液只回预脱系统），造成预脱再生系统运行不正常，一方面溶液发泡严重循环量加不上，严重影响预脱的脱硫效率（如果循环量达到预期的设计值，则预脱的效率还要高）；另一方面由于再生泡沫不正常，预脱系统脱除的硫难拉出系统，造成预脱溶液再生效率不好恶性循环。

针对存在问题分厂准备采取的改进措施是：（1）、做好对煤气气质的监控工作，减轻煤气气质差对脱硫系统的影响。（2）、对预脱系统进行工艺调优，计划新增硫泡沫过滤装置以及向系统添加“888”脱硫剂进行试验，解决预脱再生系统存在的难题。

6 经济效益、社会效益分析报告

6．1 直接经济效益

1#预脱系统投用后，有效地减少了半脱塔的清塔次数以及因H2S含量高减负荷生产的情况，以每次清塔影响产值150万元计算（2010年7~12月，相对上半年减少清塔次数3次）：

经济效益=150万元×3=450万元

6．2 间接经济效益

（1）、1#预脱系统投用后，脱硫系统生产能力得到了提高，为公司2010年顺利完成50万吨合成氨的生产任务作出了贡献。

（2）、1#预脱系统投用后，半脱塔出口H2S均能控制在指标内，平均在 70mg/Nm3，减轻对后工序工艺生产和设备运行的影响，保证了高负荷生产的长周期安全稳定运行。

（3）、1#预脱系统投用和加强管理之后，半脱塔压差已能稳定下来，延长了半脱塔的生产使用周期，且减少了因停车清塔而造成的产量损失和检修费用增高。

（4）、由于半脱塔压差能稳定下来，清塔次数减少，则相应减少了污染排放，对公司的环保工作起到促进作用。

7 结语

在常压脱硫系统中，采用长春东狮科技（集团）有限责任公司（原长春东狮科贸实业有限公司）的空塔雾化喷淋技术，不失为脱硫行业一个有益的探索和尝试。对于使用高硫煤的企业，在首级脱硫中采用空塔雾化喷淋技术，既具有较高的脱硫效率，又起到降温除尘的效果，同时减轻了半脱系统的负荷，有效的防止了堵塔。该技术在脱硫中运用，充分显示了其节能、环保、防堵塔技术特性，其意义十分重大。