干法制酸预处理单元尾气系统改造的探讨.pdf

宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -12-12-宁波化工 【专论综述】【专论综述】干法制酸预处理单元尾气系统改造的探讨 周刚 程义安 宁波中科远东催化工程技术有限公司 宁波 315040【摘【摘 要】要】硫泡沫制酸干法工艺国内成功案例不多，工艺不够成熟，运行过程中依旧存在一些制约因素。根据实际运行经验，对其中出现的一部分问题提出了技改优化思路。【关键词【关键词】硫泡沫制酸；干法；预处理；尾气；技改 中图分类号：中图分类号：TQ09 文献标识码：文献标识码：A 自 2017 年以来，国家对环境的治理力度逐年提升，企业环保压力逐年递增，对于还地球的绿水青山的使命，刻不容缓，环保技改也就显得尤为重要。国内焦化行业也是整改一批、整合一批、淘汰一批，在此过程中对许多焦化厂开始对化产产生的硫泡沫及脱硫液（HPF 湿法脱硫）1针对不同的方法也进行了大力优化改造：对以氢氧化钠为碱源的脱硫液进行提盐；对以氨为碱源的硫泡沫及脱硫废液采用湿法制酸、干法制酸2-3、半干法制酸等。使得脱硫废液的外排量降低、平衡系统水量；也使得硫膏、硫磺混盐变废为宝，冲抵一部分硫铵工段中硫酸的消耗，降低了运行成本，优化了产业结构，提升了企业的利润；企业环保压力降低、周围环境变好，符合国家利益，利于百姓生存。硫泡沫干法制酸工艺中制酸单元是借鉴于硫铁矿制酸工艺，工艺成熟稳定。使得预处理单元的工艺成熟度及运行情况变得尤为重要，其成熟稳定运行才能确保制酸工段的稳定运行。1 干法制酸预处理单元工艺干法制酸预处理单元工艺 本单元工艺可大致分为三部分：硫浆制备、硫浆干燥、尾气处理。各部分工艺如下：1.1 硫浆制备硫浆制备 化产脱硫工段产出的 5wt%硫泡沫送至预处理硫泡沫槽，然后经过固液分离，其中液相大部分返回脱硫工段，小部分进行蒸发浓缩，浓缩液与分离出来的固液混合相在硫浆槽中混合，得到含水（50-65）wt%的硫浆。主要设备有硫泡沫槽、硫浆槽，固液分离设备一般可选离心机或者膜过滤设备，浓缩设备一般选用一效或多效蒸发装置等。1.2 硫浆干燥硫浆干燥 硫浆通过泵输送进入干燥系统进行干燥蒸发，得到含水不高于 4wt%的硫磺混盐，后续送如制酸单元；干燥尾气通过尾气处理后送全厂尾气处理系统。主要设备是干燥机，一般分为一级圆盘干燥机及二级桨叶干燥机。1.3 尾气处理尾气处理 硫浆干燥尾气通过冷却、喷淋、除雾后汇至尾气总管；预处理单元其余所有的尾气通过VOCS 系统进行收集，也汇总至尾气总管，通过引风机加压、酸洗、除雾后输送至界外的全厂尾气处理系统进行统一处理，达标排放。主要设备有急冷器、水洗塔、水洗塔循环冷却器、水洗循环泵、引风机、酸洗塔等。2 干燥尾气处理存在的问题干燥尾气处理存在的问题 在运行一段时间后会出现水洗塔循环泵机封损坏频繁、急冷罐至水洗塔的水平管堵塞频繁、水洗塔积料严重，干燥机进气口冒烟需提升引风机频率才能缓解、水洗塔循环冷却器管程堵塞等情况。经过检查和分析发现：水洗塔循环泵机封损干法制酸预处理单元尾气系统改造的探讨 2023年第3期 宁波化工 -13-13-坏是因为液相中夹带有大量硫磺，使得泵进口的过滤器堵塞频繁，清理不及时就导致循环泵抽空、导致机封损坏；水平管堵塞是由于干燥尾气初温在 140-160，尾气中会夹带硫及混盐等，在处理过程中温度会阶梯下降，进引风机前温度会下降至 40左右，在该过程中尾气中夹带的硫磺及混盐会析出，使得水平管道堵塞、水洗塔内积存大量硫磺和混盐；引风机频率提升是因为水洗塔气相清洗不够充分，大量硫磺堵塞除雾器，导致引风机背压提升；水洗塔循环冷却器管程堵塞是因为水洗塔液相内夹带的硫磺太多发生堵塞。3 干燥尾气技改方案干燥尾气技改方案 鉴于以上问题，对现场做了如下技改优化：1）将水洗塔气相进口水平管道改为文丘里管样式，引水洗塔循环泵出口水进行喷射混合。文丘里管是坡向水洗塔，管内不易积存物料；水喷射进管内，雾化效果好，气液在此混合更加充分，将气相温度快速降低、气相内夹带的硫磺、混盐等也清洗等更加充分，使得水洗塔出口气相夹带的硫磺含量更低。2）在水洗塔循环冷却水管道上增加自动反冲洗过滤器，水洗塔循环冷却液内过滤出来的固体滤渣定时排至硫浆槽中，使得水洗塔底积聚的硫磺及混盐量大幅下降，循环泵损坏频率大幅下降；循环冷却器清理频率也大幅下降。以上优化改造将气相中夹带的硫磺和混盐很好地进行了清洗，使得气相更加纯净，管阻变小、清理频率大幅下降；也将分离出来的硫磺和混盐送回到硫浆中转槽，不产生外排固废，流程闭合，符合设计初衷。具体优化见下图（图 1）：图 1 干燥尾气技改优化工艺流程图 4 小结小结 硫泡沫干法制酸预处理单元的设计和运行还存在较多问题，需要在实践的基础上继续调整、优化工艺进行技改。调试过程中我们还对设备及流程也做了一些优化，使得运行更加稳定、流程更加合理。硫浆干燥尾气经过此番技改，解决了管道堵塞、塔器堵塞问题，降低塔器的清理频率、降低了运行及维护成本、降低了劳动强度，稳定运行效果显著。（下转第11页）浅谈工艺设计中天然气处理的分类 2023年第3期 宁波化工 -11-11-3 天然气处理方案对比天然气处理方案对比 不同工艺方案的工艺特性对比见下表（表 2）：表 2 不同工艺方案对比表 工艺方法 对比项 膜分离 醇胺法 氧化铁法 工艺特点 可脱除 H2O，CO2至达标；部分 H2S 被脱除，后续需脱硫化氢单元 可脱除 CO2，H2S 至达标 后续需要脱水单元 可脱除 H2S 至达标 后续需脱碳单元 工艺可行性 高 高 中 工艺可靠性 高 高 高 运行稳定性 高 中 高 公用工程需求 压缩空气（仪表用）电、蒸汽、脱盐水、压缩空气、密封氮气 压缩空气（仪表用）化学品消耗 无 胺液、消泡剂、润滑油等 脱硫剂 操作及检修 日常操作检修简单，膜柱整体更换 日常操作复杂，检修工作量大 日常操作检修简单，脱硫剂更换 4 结束语结束语 醇胺法湿法脱碳脱硫技术成熟，能耗较大，日常操作复杂，可用于较大型气田天然气装置CO2，H2S 脱除；干法氧化铁法适用于低含硫工况，需要及时更换脱硫剂，换料周期短，会产生大量的废弃脱硫剂等问题；膜分离法流程简单、设备少，无运动部件，可实现远程无人操作，运行费用低，便于与流程步骤耦合和集成，原料气压降小、耗电低，维修方便，可在脱碳的同时脱水、脱硫化氢。经过对醇胺法、膜分离法、干法脱硫研究，综合工艺流程、设备选型、占地面积、操作维护、总体投资、运行投资等多方面因素，推荐选用膜分离脱水脱碳脱硫工艺方案。参考文献参考文献：1天然气处理原理与工艺M.北京：中国石化出版社,2007.2江玉同.天然气中 CO2 脱除技术J.油气田地面工程.2008，27（3）.（上接第13页）干法制酸预处理单元尾气系统改造的探讨 周刚 程义安 宁波中科远东催化工程技术有限公司 宁波 315040 参考文献参考文献 1吴恒奎,李金凤.浅析以氨为碱源 PDS 焦炉气脱硫废液及硫膏制硫酸工艺J.冶金与材料,2021,41(6):47-50.2李俊玲,陈淼,郑瑞龙.脱硫废液干法制酸在新兴铸管的 应用J.硫酸工业，2021(10):19-21.3李玉朝,王磊,刘健等.鑫盛煤化工脱硫废液及硫泡沫制酸系统运行实践J.硫酸工业,2021(10):38-41.