濕法脫硫堵塔原因分析及對(duì)策

郭文龍，楊永杰，張永斌

（山西陽(yáng)煤豐喜集團(tuán)臨猗分公司，山西運(yùn)城 044100）

隨著內(nèi)蒙和新疆等新興能源基地煤炭資源的大力開發(fā)，氮肥產(chǎn)能和產(chǎn)量不斷擴(kuò)大（據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的氮肥產(chǎn)能已超出需求10Mt／a），國(guó)內(nèi)的氮肥企業(yè)只有通過(guò)節(jié)能、降耗才能求得生存與發(fā)展，煤耗更是其中的關(guān)鍵因素。為了降低煤耗，大量投用高硫煤就成了氮肥企業(yè)的必然選擇，這就對(duì)煤氣脫硫提出了更高的要求，現(xiàn)在脫硫無(wú)疑成了合成氨氣體凈化的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定整個(gè)合成氨生產(chǎn)的穩(wěn)定和效益，而目前濕法脫硫系統(tǒng)遇到的最大問(wèn)題無(wú)疑是堵塔。

1 脫硫系統(tǒng)堵塔的危害

1.1 電耗高

堵塔的直接后果就是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的壓差升高，就拿我廠的半脫來(lái)說(shuō)，開車初期壓差只有25mmHg（1mmHg＝133Pa），堵塔時(shí)能達(dá)到130～140mmHg，羅茨機(jī)的電流增加近10A，達(dá)到電機(jī)負(fù)荷上限，這等于每小時(shí)多耗電360kW·h，比增加一臺(tái)羅茨機(jī)的電耗還高。另外堵塔后，為保證出脫硫系統(tǒng)的H2S指標(biāo)，好多企業(yè)的慣常做法都是加大循環(huán)量，這也會(huì)增加電耗。在合成氨的成本組成中，電耗占的比例僅次于煤耗，這對(duì)正處于節(jié)能降耗大環(huán)境中的氮肥行業(yè)來(lái)說(shuō)，是個(gè)很大的不利因素。

1.2 脫硫效率低

堵塔過(guò)程會(huì)在填料表面附著一層硫膏，這必然會(huì)降低填料的分布效果，最終形成液體偏流，氣液接觸面積減少，接觸時(shí)間縮短，影響脫硫效率。

1.3 設(shè)備維護(hù)工作加重，檢修頻繁

脫硫維修本來(lái)就是個(gè)又臟又累的行當(dāng)，平時(shí)人員流失就比較嚴(yán)重，堵塔后更造成憋泵，用于密封的填料很容易打飛，嚴(yán)重時(shí)必須將進(jìn)出口閥門全部關(guān)死，才能加進(jìn)填料。另外，為了保證脫硫效率，加大循環(huán)量還會(huì)造成出口閥芯和管道沖刷腐蝕嚴(yán)重，這將大大縮短泵的使用壽命。有的合成氨廠，因?yàn)閴翰畲螅斐傻南到y(tǒng)停車檢修，多則兩三個(gè)月一次，大大影響了系統(tǒng)的連運(yùn)。

1.4 煤氣阻力大，產(chǎn)量上不去

堵塔必然導(dǎo)致通過(guò)凈化工段的煤氣輸送不暢，影響壓縮機(jī)的打氣量，最終影響的是綜合氨的產(chǎn)量。現(xiàn)在的合成氨企業(yè)，利潤(rùn)空間較小，大多憑產(chǎn)量來(lái)維持正常生產(chǎn)運(yùn)行，同時(shí)，維持高產(chǎn)量，也是降低成本的一個(gè)途徑。

1.5 輔料消耗高

堵塔必然造成氣速提高，很容易將脫硫液帶出塔；還有就是好多廠家在堵塔后，為了保證后工段的H2S含量，只好以提高脫硫液成分作權(quán)宜之計(jì)，這些都會(huì)增加輔料的消耗。

1.6 存在安全隱患

如果因脫硫塔堵塔，造成羅茨機(jī)出口壓力不斷升高，極易造成羅茨機(jī)掉閘，如果不及時(shí)關(guān)閉出口，將導(dǎo)致羅茨機(jī)倒轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能將整個(gè)羅茨機(jī)打爆。另外，頻繁的增減泵，頻繁的檢修，必然增加不安全因素，影響安全生產(chǎn)。

2 導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)堵塔的原因

（1）脫硫系統(tǒng)的指標(biāo)控制。

（2）氣溫低時(shí)液相加熱。把這一項(xiàng)單獨(dú)列出，是因?yàn)檫@是現(xiàn)在氮肥企業(yè)的普遍做法，或許是沒(méi)有辦法的辦法，或許是還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這樣做的危害。

（3）脫硫塔內(nèi)件的選擇。

（4）沒(méi)有選擇合適的脫硫劑。

（5）脫硫液再生效果差，貧液中硫含量高。再生不好，就是在塔內(nèi)Na2CO3吸收H2S得到的NaHS，未全部被氧化為單質(zhì)硫，并被浮選收集到泡沫槽，而被帶入了脫硫塔，在塔上段才完成氧化反應(yīng)，生成單質(zhì)硫，隨即附著于填料表面，這是造成脫硫塔上段堵塔的主要原因。

（6）硫回收的質(zhì)量。硫回收開的好壞，能直接反映脫除了多少H2S。即便脫硫系統(tǒng)開得再好，硫磺回收不出來(lái)，那肯定是滯留在了塔內(nèi)，為堵塔埋下隱患。還有就是熔硫的返液如果回系統(tǒng)，是造成副鹽含量高的重要因素。

（7）前工段的除塵效果。眾所周知，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的氣體成分復(fù)雜，含有不少雜質(zhì)和臟物，一旦進(jìn)入脫硫塔就很難帶出，會(huì)和硫膏摻和在一起造成堵塔。一般的填料塔都分為3段，如果檢測(cè)的結(jié)果是最低層填料壓差大，那多半是因除塵效果不佳所致。

3 防止脫硫系統(tǒng)堵塔的應(yīng)對(duì)措施

（1）溫度是脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。溫度低了液體粘度大，脫硫效果差，溫度高了副鹽生成多，也不利于H2S的吸收。有人做過(guò)試驗(yàn)，只要脫硫液溫度高于45℃，Na2S2O3和Na2SO4的生成率會(huì)直線上升。而且再生溫度過(guò)高時(shí)，再生槽虛泡嚴(yán)重，硫顆粒聚合和浮選困難，致使貧液中懸浮硫逐步升高。一般脫硫溫度應(yīng)控制在38～42℃為宜，最低不低于35℃，最高不能高于45℃。

pH值也是影響化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要因素。脫硫反應(yīng)同樣要嚴(yán)格控制再生液的pH值，一般要控制在8.2～8.8之間，生產(chǎn)中盡量避免pH值高于9.0。當(dāng)溶液的pH值大于9.2時(shí)，副鹽的生成率也會(huì)直線上升。

脫硫液的主要成分，則要根據(jù)生產(chǎn)工藝及時(shí)調(diào)整，同時(shí)嚴(yán)格控制脫硫液中的懸浮硫和副鹽含量。

（2）好多企業(yè)，特別是北方的企業(yè)，為了在冬季氣溫低時(shí)提高脫硫液溫度，慣常的做法是給脫硫液加個(gè)蒸汽加熱器，直接用蒸汽將脫硫液加熱。還有一些企業(yè)是在再生槽底部增加蒸汽盤管或直接通入蒸汽。我廠原先也是這樣做的，2010年我們?cè)诿摿蛩簹膺M(jìn)口管上，加了個(gè)蒸汽夾套，用蒸汽加熱煤氣，效果不錯(cuò)。如果熱量不夠，還可以在煤氣管上直接通入蒸汽提溫。

（3）濕式氧化法脫硫中，對(duì)吸收塔的選擇大多還是以傳統(tǒng)的填料塔為主，并且僅在塔頂設(shè)置一個(gè)分布器，脫硫液經(jīng)填料層自上而下流動(dòng)，因塔高動(dòng)輒幾十米，加上煤氣的阻力，時(shí)間長(zhǎng)了很容易造成偏流。如今不少氮肥企業(yè)已經(jīng)通過(guò)技改，在每層填料上部增加再分布器，以減緩液體偏流，避免形成干區(qū)，也能有效緩解堵塔。

另外，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，解決了霧化噴頭等難題，空塔噴淋以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、塔體利用率高、氣液相際間的傳質(zhì)效率高和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，逐漸進(jìn)入人們的視野，據(jù)悉幾個(gè)兄弟企業(yè)應(yīng)用效果很好，塔壓差基本為零，從根本上避免了堵塔，值得推廣。

（4）脫硫催化劑的選用，將從根本上決定脫硫效率、輔料消耗和脫硫成本等關(guān)鍵指標(biāo)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的濕法脫硫劑品種很多，僅酞菁鈷系列的就有T90－2、RTS、PDS－600和TTS等，另外還有DDS和NDC等鐵系催化劑。脫硫劑的選擇沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，但必須依據(jù)現(xiàn)有的工藝流程和設(shè)備配置，還有煤氣中的H2S含量和需要達(dá)到的脫硫指標(biāo)。比如我公司半脫進(jìn)口H2S為2 500～3 500mg／m3，因?yàn)樽儞Q采用的是全低變，要求出脫硫系統(tǒng)的H2S在100mg／m3左右，我們采用堿法的栲膠輔以888兩種催化劑組合，這也是業(yè)界普遍接受的較佳組合。不過(guò)現(xiàn)在遇到一個(gè)問(wèn)題，因V2O5的安全性，其生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模正在不斷壓縮，價(jià)格越來(lái)越高?，F(xiàn)在在使用過(guò)程中也平添了許多麻煩。有的地方已經(jīng)出臺(tái)規(guī)定，禁止使用V2O5。所以，筆者還是看好酞菁鈷系列的脫硫催化劑，攜氧能力強(qiáng)、粘度低、有利于沖塔和能脫除部分有機(jī)硫都是其優(yōu)點(diǎn)。

（5）噴射再生槽要嚴(yán)格按 《合成氨》等手冊(cè)設(shè)計(jì)，內(nèi)側(cè)反應(yīng)槽、中間貧液環(huán)槽和外側(cè)泡沫環(huán)槽三部分缺一不可。內(nèi)筒頂端與硫泡沫溢流堰的距離應(yīng)取700mm，尾管距離槽底建議取900mm，可以在尾管的端口上割上鋸齒狀花紋，提高分布效果。建議將尾管和花板焊死，因?yàn)槲覀冊(cè)跈z修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，尾管和花板接觸處磨損嚴(yán)重。噴嘴最好用不銹鋼，因?yàn)檫@也是一個(gè)容易腐蝕的部位。噴射器的安裝最好找專業(yè)的安裝隊(duì)，保證垂直同心，否則會(huì)影響抽空氣量。生產(chǎn)中還要通過(guò)再生壓力和液位調(diào)節(jié)器，嚴(yán)格控制泡沫層的厚度，防止液面大幅度波動(dòng)和翻浪，保證硫泡沫的正常溢流，同時(shí)也要避免泡沫帶液過(guò)多。經(jīng)常根據(jù)進(jìn)氣室風(fēng)速或倒噴情況，檢查噴嘴和喉管是否有堵塞和結(jié)垢甚至腐蝕。

（6）好多企業(yè)采用的都是連續(xù)熔硫，因?yàn)榄h(huán)保和成本壓力大，熔硫的返液大都經(jīng)冷卻返回系統(tǒng)，我廠每班回收的返液量就達(dá)30m3。進(jìn)熔硫釜的蒸汽溫度能達(dá)到190℃，出熔硫釜的返液最低也有85℃，如此高的溫度，必然會(huì)產(chǎn)生很多副鹽?，F(xiàn)在通常的做法是將返液引入沉淀池，經(jīng)沉淀冷卻后再打入貧液槽，有的企業(yè)還加上了涼液風(fēng)機(jī)。但這樣做只對(duì)降低返液溫度有效，而副鹽的冷卻沉降效果甚微。筆者曾做過(guò)試驗(yàn)，將一部分返液常溫靜置沉淀1個(gè)月后，副鹽含量幾乎沒(méi)什么變化。

我們現(xiàn)在正在進(jìn)行技改，將再生槽浮選的硫泡沫先打入過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾出大部分的清液，再將濃縮的硫膏打入熔硫釜。這樣大大減少了熔硫的返液量，也就最大程度上避免了副鹽的生成。如果能直接賣生硫磺，或開發(fā)生硫磺下游產(chǎn)品，將對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行更為有利。

（7）保證氣化爐出口除塵器的正常運(yùn)行，按時(shí)下灰。造氣循環(huán)水最好能上微渦流。開好電除塵裝置，不僅要維護(hù)好電濾器的二次電壓和電流，還要經(jīng)常熱洗電濾器，盡量減少因二次電壓、電流表的誤差，造成對(duì)除塵效果的誤判。管理好洗氣塔和冷卻清洗塔的循環(huán)水，有條件的企業(yè)要勤置換，最好能連加連排。

由現(xiàn)場(chǎng)管理筆者深深體會(huì)到，脫硫工作是個(gè)“良心活”。在工藝和設(shè)備選定以后，平時(shí)細(xì)枝末節(jié)的管理，也是做好脫硫工作的關(guān)鍵。搞脫硫的員工，不僅業(yè)務(wù)素質(zhì)要高，能分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，而且要有高度的責(zé)任心，對(duì)每時(shí)每刻的脫硫運(yùn)行情況了如指掌，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，及時(shí)采取有效措施。

以上所述，是筆者在生產(chǎn)一線工作的些許積累，主要圍繞脫硫塔堵塔的問(wèn)題整理了一些資料，希望對(duì)奮戰(zhàn)在脫硫一線的工程、技術(shù)人員有所幫助。