![精脱硫剂[价格]-活性炭脱硫剂-氧化铁脱硫剂-脱汞剂-普友气体净化,山西普友](/templets/default/img/logo.png "精脱硫剂[价格]-活性炭脱硫剂-氧化铁脱硫剂-脱汞剂-普友气体净化,山西普友"){kind=logo}
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（山西普友气体净化有限公司 030006） （山西兰花煤化工有限责任公司 048002）
一、概述
在以煤为原料的、以传统的固定床间歇气化法生产的合成氨厂（包括尿素厂和尿素联醇厂），脱硫净化过程绝大多数都沿用着如下工艺：
造 气―→碱法一次脱硫―→压 缩―→变 换―→碱法二次脱硫―→干法粗脱硫―→脱 碳―→干法精脱硫―→去后工序
此外，无论采用何种脱碳工艺，经干法粗脱硫后残余的硫化物绝大部分将会转移到脱碳工序解吸所得到的的二氧化碳中。为了保证尿素系统正常生产，通常还会在进入尿塔之前设置干法脱硫装置。
由此可见，大部分的化肥厂都有三处甚至更多的干法脱硫装置。
由于脱硫装置点多面广，设备投资大，脱硫剂装填量大，品种繁杂，管理分散，更换频繁且往往不能按大修周期定期更换，影响正常生产的情况时有发生。有时为了保证系统不停车，不得不牺牲“局部利益”勉强维持生产。而由此对生产管理和设备正常运行带来的危害往往是隐性的，但却是得不偿失的。
如果能够在变换二次脱硫后实现干法脱硫一步到位，将原料气中总硫控制在0.1mg/Nm3以下,就能够大大简化干法脱硫过程、减少设备、减少脱硫剂的品种、减少脱硫剂的装填量和更换次数、减少因更换脱硫剂的停车时间，进而降低脱硫剂的采购费用，并降低生产成本，提高企业的效益。
二、项目实施方案
山西兰花煤化工有限公司（一期）为生产能力18万吨/年合成氨、30万吨尿素的大型化肥生产装置。变换过程最初采用中串低工艺，后改造为全低变，操作压力3.6MPa，变换气中CO一般控制在0.5%以下。湿法碱液变换气脱硫后串干法脱硫。干法脱硫后进NHD脱碳，后经氧化锌脱硫剂把关进入甲烷化（现已改造为双甲工艺）。正常情况下入干法脱硫的变换气量≤110000 Nm3/h。H2S≤3.0～10.0mg/Nm3，（通常为4.0～7.0 mg/Nm3），（COS+CS2）≤1.20mg/Nm3（通常≤0.50mg/Nm3，其中主要为COS）。要求干法脱硫后总硫≤1ppm，满足NHD脱碳对气体成分的要求。
原始的干法脱硫工艺为：
变换气二次脱硫―→预脱硫塔―→换热器―→水解催化剂―→
冷却器―→精脱硫塔―→NHD脱碳―→氧化锌脱硫―→去甲烷化
在进尿素前设脱硫塔，装填活性炭脱硫剂。
自2004年8月原始开车至2008年5月，上述工艺脱硫剂正常运行时间均未超过12个月。更换脱硫剂不仅花费大量的资金，而且不能保证系统正常连续运行，生产管理十分被动。
2008年2月，由原山西科灵催化净化技术发展公司对干法脱硫系统进行检测分析取得了第一手现场资料。具体数据见附表。
附表1： 山西兰花煤化工有限公司硫化物检测数据 单位：mg/Nm3
|
取气位置 (2008．2.15/16) |
H2S |
COS |
CS2 |
|||
|
1#样 |
2#样 |
1#样 |
2#样 |
1#样 |
2#样 |
|
|
变脱出口 |
5.98 |
5.70 |
0.29 |
0.20 |
＜0.03 |
＜0.03 |
|
1#氧化铁出口 |
4.23 |
4.42 |
1.44 |
1.67 |
＜0.03 |
＜0.03 |
|
水解塔出口 |
5.27 |
5.58 |
1.133 |
1.256 |
＜0.03 |
＜0.03 |
|
2#氧化铁出口 |
0.51 |
0.46 |
1.29 |
1.37 |
＜0.03 |
＜0.03 |
从上述检测分析数据可见：变换气脱硫后硫化物含量符合工艺指标；预脱硫后H2S略有下降，但COS含量却大幅增加（增加的幅度约为原来的4倍），而总硫没有明显变化；水解催化剂对COS的转化率较低； 2#脱硫塔出口总硫仍在1.6 mg/Nm3左右，干法脱硫出口已超标，不能满足工艺指标要求。
由于干法脱硫位置在HND脱碳之前，且脱碳之后还有氧化锌脱硫剂把关，因此尽管干法脱硫超标，但经NHD脱碳和氧化锌脱硫后在短期内尚可满足甲烷化催化剂的要求。
根据分析数据我们认为，原干法脱硫系统设计存在明显缺陷。比如，在当时的工况条件下，采用水解催化剂转化有机硫并没有必要；此外，由于选用了质量较差的普通氧化铁脱硫剂，大量的H2S在氧化铁脱硫剂上发生水解反应的逆反应，生成了比进口高3、4倍的COS；COS的增长大大增加了水解催化剂的负荷，最终导致出现了脱硫指标差、脱硫剂更换周期短的问题。
我们在广泛征求有关生产、技术人员和专家的意见、反复论证的基础上，提出如下改造方案：
变换气二次脱硫―→1#脱硫塔―→2#脱硫塔―→3#脱硫塔―→去脱碳
即将原工艺水解催化剂和前后的换热器、冷却器去掉，原来的预脱硫塔和水解塔分别改造为1#脱硫塔和2#脱硫塔，这两个塔都装填TGC-3型活性炭脱硫剂，将原来的精脱硫塔改为3#脱硫塔，并改装TZX-1型多功能净化剂。这样在前面两个塔内即可把H2S脱除干净，并可脱除部分有机硫，3#脱硫塔将剩余的各种有机硫脱除干净，达到出口总硫≤0.1ppm。
三、运行效果
该方案实施后，出口总硫由原设计指标的小于1ppm降低到小于0.1ppm（仅为原设计指标的1/10），正常运行时间由原不足12个月增加到24个月以上。自2008年8月投运至今，分别于2010年9月和2012年9月更换两次脱硫剂，且每次仅更换一半的装填量（后面装填的TZX-1型多功能净化剂使用一个周期后换到前面继续使用）。
通过改造不仅硫化物指标符合工艺要求，而且还达到了以下效果：
1.将干法脱硫系统的产品更换周期延长并使其与大修周期同步，减少停车次数，为保障稳定生产提供了条件。
2.改造前每年更换一次脱硫剂的费用在70万元以上，每2年更换一次水解催化剂的费用约80万元，每2年更换氧化锌脱硫剂的费用约70万元，折合年平均干法脱硫剂费用145万元；改造后各种脱硫剂的费用约为每2年120万元，年平均60万元。干法脱硫系统各种脱硫剂的年平均费用至少可降低85万元。由于脱碳后净化气中总硫几乎检测不到,目前运行的双甲系统即甲醇、甲烷化前没有加设氧化锌脱硫剂。
3.去掉水解后，停用水解前的换热器，每小时可节省低压蒸汽约4.5吨，按全年生产330天计算，每年可节省低压蒸汽35640吨。
附表2： 山西兰花煤化工有限公司脱硫运行硫化物检测数据（随机摘录） 单位：mg/Nm3
|
取样日期 |
变脱出口 |
1#脱硫塔出口 |
2#脱硫塔出口 |
3#脱硫塔出口 |
尿 素 CO2总硫 |
||||||||
|
H2S |
COS |
CS2 |
H2S |
COS |
CS2 |
H2S |
COS |
CS2 |
H2S |
COS |
CS2 |
||
|
20080919 |
4.87 |
0.26 |
/ |
0.13 |
0.09 |
/ |
0.02 |
0.04 |
/ |
/ |
0.01 |
/ |
0.08 |
|
20090121 |
6.25 |
0.38 |
/ |
0.21 |
0.14 |
/ |
0.04 |
0.07 |
/ |
0.02 |
0.03 |
/ |
0.09 |
|
20090612 |
5.64 |
0.32 |
/ |
0.19 |
0.11 |
/ |
0.02 |
0.05 |
/ |
0.04 |
0.02 |
/ |
0.14 |
|
20091028 |
6.77 |
0.41 |
/ |
0.23 |
0.12 |
/ |
0.05 |
0.06 |
/ |
0.01 |
0.03 |
/ |
0.19 |
|
20100127 |
5.74 |
0.39 |
/ |
0.31 |
0.15 |
/ |
0.10 |
0.08 |
/ |
0.04 |
0.03 |
/ |
0.23 |
|
20100316 |
6.69 |
0.46 |
/ |
0.17 |
0.21 |
/ |
0.03 |
0.16 |
/ |
/ |
0.04 |
/ |
0.26 |
|
20100623 |
5.29 |
0.42 |
/ |
0.35 |
0.22 |
/ |
0.03 |
0.19 |
/ |
0.02 |
0.08 |
/ |
0.27 |
|
20101015 |
4.93 |
0.29 |
/ |
0.05 |
0.13 |
/ |
/ |
0.08 |
/ |
/ |
0.02 |
/ |
0.06 |
|
20101223 |
4.28 |
0.22 |
/ |
0.12 |
0.14 |
/ |
0.02 |
0.09 |
/ |
/ |
0.03 |
/ |
0.10 |
|
20110319 |
6.14 |
0.31 |
/ |
0.18 |
0.17 |
/ |
0.01 |
0.08 |
/ |
0.01 |
0.03 |
/ |
0.09 |
|
20110615 |
5.94 |
0.47 |
/ |
0.27 |
0.28 |
/ |
0.06 |
0.19 |
/ |
0.02 |
0.04 |
/ |
0.14 |
|
20111105 |
6.13 |
0.42 |
/ |
0.32 |
0.31 |
/ |
0.05 |
0.24 |
/ |
0.03 |
0.05 |
/ |
0.21 |
|
20120322 |
4.79 |
0.40 |
/ |
0.29 |
0.32 |
/ |
0.05 |
0.21 |
/ |
0.02 |
0.07 |
/ |
0.26 |
|
20120613 |
5.31 |
0.38 |
/ |
0.34 |
0.26 |
/ |
0.04 |
0.18 |
/ |
0.02 |
0.09 |
/ |
0.28 |
|
说 明 |
1. CS2数据中“/”为未检出。2.尿素CO2总硫为进口数据。 |
||||||||||||
4. 去掉水解后，停用水解后的冷却器，可节省可观的水资源和动力。
5.由于将精脱硫出口总硫控制在0.1ppm以下，可大大减少硫化物对NHD脱碳液的影响，NHD品质保持良好，补加量减少。
6.尿素原料气二氧化碳中总硫含量由以前的5-20mg/Nm3下降到0.1-0.4mg/Nm3。用于二氧化碳气脱硫的脱硫剂由以前的6-8个月更换一次延长到24个月以上。设有脱氢装置的用户只需少量精脱硫剂即可保证指标合格，没有脱氢装置的用户完全可以取消二氧化碳脱硫设备。
四、讨论
1.采用一步法干法脱硫工艺，选用优质脱硫剂，有效抑制了劣质脱硫剂在脱除H2S过程中产生有机硫（COS）的现象，避免了“重复脱硫”。
2.将干法脱硫位置选择在变换二次脱硫之后，一是硫负荷相对较低；二是相对于尿素原料气二氧化碳来说，变换气中CO2分压较低，最大程度上避免了CO2对脱硫的影响，提高了脱硫剂的利用效率。
3.由于活性炭系列脱硫剂脱硫过程最终反应是耗氧的反应，对干法脱硫系统补适量的氧是必须的。选用适当的空压机对系统补氧是十分重要的。只有这样才能既保证精脱硫后总硫小于0.10ppm的指标，又不会对后工序带来不利影响。
4.一步法干法脱硫工艺具有普遍推广价值。目前采用该工艺大型尿素装置已有3家，均取得了满意的使用效果（检测分析数据见附表3、4）。
五、结论
1.采用一步法干法脱硫工艺 ，彻底扭转了脱硫不过关的被动局面，为稳定生产奠定了坚实的基础。
2.一步法干法脱硫工艺流程简单，运行稳定，管理方便，操作简便，经济效益十分明显，具有很大的推广价值。
3.选择该工艺时不仅需要对脱硫剂的品种和装填量认真选择，而且对脱硫剂的性能和物化指标的要求十分严格的。否则将难以达到指标。
