天然气脱硫工艺流程和原理(煤气脱硫工艺流程和原理)

0绪言填料型脱硫塔伴随着我国煤化工的湿式氧化法脱硫,已有半个多世纪的历史。随着技术的发展,科学的进步,其塔型及内件、填料类型及装填方式,也更加科学和实用。但其填料段及塔内堵塞所造成的塔阻力增长,进而引发的脱硫效率下降,物料消耗增多,副盐增长过快等问题,则始终没

0 绪言

填料型脱硫塔伴随着我国煤化工的湿式氧化法脱硫,已有半个多世纪的历史。随着技术的发展,科学的进步,其塔型及内件、填料类型及装填方式,也更加科学和实用。但其填料段及塔内堵塞所造成的塔阻力增长,进而引发的脱硫效率下降,物料消耗增多,副盐增长过快等问题,则始终没有得到根本性解决。特别是塔入口硫含量越高,这种现象表现的更为突出。近两年来,我公司在帮助客户解决脱硫实际问题的应用实践中,所采用的喷淋空塔与填料型脱硫塔复式组合的二级脱硫、三级脱硫和多级脱硫,却较好的解决了在高硫状况下的脱硫效率问题,同时,又保证了塔阻力小,现已在多家企业应用并获得满意的效果。

1 技术支持与特点

1.1 高效雾化喷头

要想保证喷淋空塔的脱硫效果,喷头的优劣无疑是最为关键的因素。许多企业用于洗气、降温中的喷头,由于喷头雾化效果差,气液接触不彻底,使喷头不能较好的发挥作用。我公司在多年来的技术服务实践中,深深认识到此问题给企业带来的危害。因此,公司气体净化设计研究中心通过实验室模拟实验,总结行业内诸多喷头的不足,经过反复实验与改造,最终研制开发了DSP型系列喷头,并在一些厂家的洗气、降温和传质设备中得到很好的应用。正是在基于这个前提下,我们才有了使用此工艺的信心和保证。如此优质的高效雾化喷头,可将脱硫贫液高强度、高密度呈接近液化“气态”,有极大的球形表面,其在脱硫塔内与工艺气混合的均匀度高,较好的满足了气液两相传质界面大、传质动能大、传质时间短的传质三要素。

1.2 喷淋空塔设计参数

工艺气体线速V: 0.8—1.2m/s

液气比值: 10 l/Nm3

有效的接触时间: 10—15s

因此,塔型小,投资少,物料损耗少,脱硫效率高,运行中喷淋空塔不会造成堵塔。

2 喷淋空塔在化肥行业的应用

2.1在内蒙古红骏马化工有限责任公司新系统中的应用

2.1.1 简介:内蒙古红骏马化工有限责任公司是新中国第一批化肥企业之一, 2002 年企业重组后由国有企业转为民营企业,是内蒙古小氮肥行业的龙头企业。公司主要产品“骏马”牌碳酸氢铵15万吨。 新脱硫系统自2008年10月初投运以来,基本情况良好,较好的满足生产工艺的要求。

2.1.2 半水煤气脱硫工艺流程:

A.工艺气:半水煤气气柜静电除尘器→焦油清洗塔→罗茨风机冷却塔→脱硫塔→清洗塔→压缩机一入

B.液体流程(脱硫液):脱硫塔→富液槽→再生泵→再生槽→贫液槽→脱硫泵→脱硫塔

2.1.3 设备配置

脱硫塔:Φ3800,H34000,系三段脱硫塔。塔下段:系喷淋空塔段,三层喷头,每层装配喷头9只。中上段:系填料段,76×38×2.5阶梯填料,总量130m3,高度各5.8m。

脱硫泵:流量468m3/h,扬程54m一台,

流量162m3/h,扬程50m二台,开一大一小。

再生泵:同脱硫泵。 开一大一小。

再生槽:6500/7300/8100,配装喷射器18支。

2.1.4 脱硫系统的工艺要求

半水煤气负荷:26000Nm3/h

H2S含量由0.6g/Nm3,增至1.5 g/Nm3。

脱硫后H2S含量≤0.04 g/Nm3。

脱硫系统压力降≤20mmHg。

氨水吸收改为碱液吸收,兰光1#、兰光2#脱硫催化剂,改用888脱硫催化剂

2.1.5 运行情况

天然气脱硫工艺流程和原理(煤气脱硫工艺流程和原理)

天然气脱硫工艺流程和原理(煤气脱硫工艺流程和原理)

天然气脱硫工艺流程和原理(煤气脱硫工艺流程和原理)

(4)塔系统压力降及其它

罗茨风机出口压力:430mmHg

压缩机一入压力:425 mmHg,压力降430-425=5mmHg

(上述压力降,至2009年5月初基本没变化)

脱硫液总碱度控制13-17g/L

2.1.6 总结及建议

(1) 常压半水煤气脱硫系统,从罗茨机输出到压缩机一入,压力降≤20mmHg,其难度之大,前所未见。配置较大塔型,采用单塔式喷淋空塔段与填料段复合的二级脱硫工艺,是合理的可控的,投入运行后较好的满足了各项工艺指标的要求。

(2)脱硫泵及再生泵功能不足,塔泵、槽泵功能不配套,应按设计要求,将小泵换大泵,以便采用循环大液量,脱硫液低碱度的运行方式;保持填料段有足够大的喷淋密度,以防填料段堵塞阻力增大,影响系统的正常生产。

(3)脱硫富液的氧化再生状况良好,再生槽内硫泡沫的生成以及外溢流正常,基本形成富液—贫液的良性循环,保持了脱硫生产的正常运行。

(4)旧再生槽改为贫液槽的容积不足,系统较大波动情况下,常有较多脱硫液处理,

(5)新系统的设计功能,均有一定的弹性空间,只要强化工艺管理,规范工艺操作,选择合适的工艺条件,在系统扩产或入口硫增高的情况下,也可较好的满足脱硫净化度要求。

2.2 在山东烟台万华集团有限公司的应用

2.2.1 简介:山东烟台万华集团有限公司是国家“六五”期间重点投资兴建的,以生产聚氨脂基本原料及其制品为主的大型轻化工联合企业。其聚氨脂生产技术是自主开发的高新技术。

2.2.2 应用:该公司脱硫为湿式氧化法脱硫,采用“888”脱硫催化剂。2008年技改中,造气工序为解决脱硫系统的阻力问题,在C4004填料塔前增设了喷淋空塔C4004a。2008年7月大修后,为保证系统正常运行,C4004a(喷淋空塔)和C4004(填料塔)串联运行半个月后,通过脱硫塔液量的调整,分析 C4004a塔出口H2S均已检查不出来。于是停掉较容易堵塞的C4004,只使用C4004a单塔运行至今,分析出口硫均正常,无超指标现象。

2.3 在宁夏吴忠富荣化工有限公司的应用

2.3.1 简介:宁夏吴忠富荣化工有限公司始建于1970年,2003年7月公司改制为民营企业。公司主要产品生产能力分别为:碳酸氢铵 15万吨/年、商品液氨1万吨/年、改性颗粒碳铵5万吨/年,腐植酸有机无机肥2万吨/年。

2.3.2 应用:该公司合成氨能力6万吨,脱硫工艺为单塔式喷淋空塔+填料型脱硫塔复合式二级脱硫。脱硫塔为φ2800×35000,塔内76×38阶梯环两段。喷淋空塔喷头三层21只,单层脱硫液量400m3/h。塔入口H2S:1g/Nm3,塔出口H2S:0.04g/Nm3。总氨10.2g/L。脱硫系统稳定,可较好的满足工艺要求。

除上述几家应用厂家外,目前我公司已为广西柳州、内蒙乌海、山东淄博等厂家均设计了喷淋空塔或喷淋空塔串填料型塔的复式组合脱硫工艺。

3 喷淋空塔在焦炉煤气行业的应用

焦炉煤气的气质复杂且焦尘、焦油等含量高,对脱硫工艺的干扰性大,较合成氨脱硫及合成甲醇脱硫复杂的多,因此,一般脱硫工艺很难满足脱硫净化度的要求。应用喷淋空塔技术,再加上对脱硫系统的综合改造,却可以收到令人满意的效果。下面,是我们为山东某焦化行业设计的综合改造方案。

3.1 现状

该厂两套可串可并的高塔再生脱硫工艺,主要参数为:

工艺气负荷: 22000Nm3/h

脱硫塔: φ3800 H33000 三段76×38填料

再生塔: φ3800 H43500

脱硫泵: 液量:650m3/h 扬程65m

入塔H2S含量: 4—6g/Nm3

出塔H2S含量: 1.5—3.5g/Nm3

脱硫液氨含量: 6—8 g/L

悬浮物含量: 1.5—2.7 g/L

再生塔未配置液位调节器,硫泡沫溢流不正常或长期不溢流。

3.2 改造方案

将1#填料脱硫塔改为喷淋空塔;1#高塔再生的贫液高位差自行流入脱硫塔改造为直接下流至新增配的喷射再生槽,再到新增配的贫液槽,然后经脱硫泵打入喷淋空塔。这样形成了喷淋空塔和填料型脱硫塔复合式的二级脱硫工艺,配备高塔再生加上喷射再生复合式的二级再生工艺。首级喷淋空塔可将出口H2S降至1.5—3.5g/Nm3 ,然后经填料型脱硫塔将出口H2S降至0.5—0.8g/Nm3复合式的二级脱硫可生成高质量的富液,复合式的二级再生可生成高质量的贫液,富液和贫液的良性循环,可较好的满足该公司对脱硫净化度的要求。

4 结语

在保证高效雾化喷头的前提下,对于焦化行业或是使用高硫煤的企业,在首级脱硫中优先考虑使用喷淋空塔技术,不仅能满足生产工艺所要求的脱硫效率,而且较好的解决了填料塔的堵塔弊病,从而为脱硫方法的选择拓宽了路子,不失为脱硫行业一个有益的探索和尝试。

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