脱硫塔压差增高原因分析及解决方法

2022-09-10

一、NHD脱硫系统介绍

我公司年产24万吨合成氨净化装置脱硫系统采用NHD物理吸收法, 利用H2S及CO2、COS在NHD中的溶解度的不同来除去H2S及少部分COS。脱硫系统工艺流程为脱硫塔吸收、浓缩塔提浓、再生塔解吸的三塔工艺。这三台塔均采用填料塔, 内装QH-1型扁环, 乱堆。其中脱硫塔共5层, 是脱硫系统的关键装置, 经过脱硫塔的脱硫气, H2S≤7.5mg/m3进入干法脱硫槽进行精脱硫, 出口气体H2S≤0.75mg/m3送脱碳及甲烷化工序。

二、解决脱硫塔压差波动问题的必要性

填料塔正常生产过程中, 塔压差在15KPa左右, 且压差较稳定。如果压差出现大幅波动, 当高于35KPa并逐渐上升时, 需及时减气量及循环量, 如减量不及时将造成脱硫塔拦液, NHD溶液随着气体带入后系统, 脱硫系统液位大幅波动, 脱硫出口气体中H2S指标严重恶化, 甚至被迫停车。由于H2S能与甲烷化及氨合成塔催化剂活性成分反应生成金属硫化物, 使催化剂活性降低甚至丧失, 因此控制高脱硫塔压差才能确保脱硫塔出口气体H2S指标合格, 才能保证系统高负荷稳定运行, 同时脱硫塔出口H2S指标的控制也直接关系到干法脱硫槽脱硫剂的使用寿命。

三、脱硫塔压差波动增高原因分析及解决方法

1. 运行情况说明

我公司氨净化系统脱硫塔在2013年1月出现压差增高并伴随频繁波动的情况。压同样的工艺操作条件, 差由正常时的20KPa, 上涨至76KPa。初期, 为了维持生产, 系统减负荷运行, 压差逐渐下降, 脱硫塔出口H2S指标还能维持正常。但是到了后期, 不仅压差持续高, 脱硫塔出口H2S指标高达20mg/m3。严重影响系统运行, 并将脱硫负荷后移至干法脱硫槽, 干法脱硫剂很容易饱和。如干法脱硫剂穿透, 干法脱硫槽出口H2S指标超过5ppm, 系统将被迫停车。

2. 原因分析

脱硫塔压差高的原因主要有:系统生产负荷过大;溶液脏起泡造成拦液;塔板出现问题;正压室进液或负压室漏气。

发现脱硫塔压差高后, 首先联系仪表对压差计进行检查清理, 恢复后, 压差变化不明显, 排除仪表误差这一原因。

对数据统计, 发现工艺操作参数, 如溶液循环量、操作温度、压力、脱硫气量无变化, 那么, 分析原因就主要为:脱硫溶液脏, 或者塔板出现问题。而这两种问题向彻底决绝必须系统停车检修才能彻底确认处理。

3. 解决方案

(1) 系统计划3月份检修, 在未停车前维持系统运行方案

①气化水煤气带水及时减量处理

1月上半月, 气化未出现明显带水迹象时, 脱硫塔压差25KPa左右, 没有高过30KPa的。自1月17日起气化带水较明显, 1月18日10:00脱硫塔压差逐渐上涨至35KPa, 至中午12:11压差最高涨至68KPa, 根据压差及再生塔液位逐渐降低负荷, 压差才得以降低。气化带水气体直接煤灰、铵盐带至脱硫, 造成脱硫塔压差高, 脱硫塔出口H2S指标恶化, 系统被迫减量, 生产负荷较长时间得不到恢复。针对这种情况, 主要是预防气化带水, 一旦发现气化带水趋势, 及时进行减量处理。

②干法脱硫槽加空气再生, 保证出口H2S指标

目前压差波动增高, 脱硫指标差, 为维持系统运行至检修期间, 防止干法脱硫剂穿透、失活, 给干法脱硫槽加空气。

干法脱硫槽使用氧化铁脱硫剂, 它能与气相中H2S发生化学反应, 生产较稳定的化合物, 从而达到脱除气体中H2S的目的, 反应式如下:

Fe2S3脱硫剂吸收H2S饱和后, 可通空气再生, 再生反应式如下:

根据实际运行情况看, 干法脱硫槽加空气后, 干法脱硫槽出口指标能控制在2mg/m3以下。满足系统生产需要。

(2) 系统检修期间, 对脱硫塔压差增高波动问题进行彻底解决

①脱硫塔内填料及内件检查情况

3月份系统停车, 对脱硫塔进行彻底检查, 发现脱硫塔内填料并不脏, 可见溶液脏并不是造成脱硫塔压差增高波动的原因。检查发现每层填料上部压板上固定的丝网全部脱落, 有几层的填料压板脱落, 掉在填料里。填料层明显塌陷, 可是通过人孔观察塔板支架完好, 并未脱落, 但是发现大量填料卡在气体分布盘及“驼峰式”填料支撑盘的驼峰下。气体经过气体分布盘、填料自下而上与塔顶经由填料及支撑盘的溶液进行传质。由于原本固定在填料压板上的丝网脱落, 导致大量填料随气体吹入气体分布盘内后卡在填料支撑板内, 系统在高负荷运行情况下, 造成拦液, 不仅塔阻力迅速增高波动, 液体返混和气体液沫夹带的现象严重, 传质效果极差, 造成脱硫塔出口H2S指标恶化。

②解决方法

将损坏的丝网清理干净, 将脱落的压板取出。按照自下而上的顺序将填料逐层卸出 (最下面一层不用卸出) , 从每层卸料口进入支撑盘上, 分片局部解开每小块支撑板, 将驼峰下及气体分布盘上的填料清理干净后, 在将每小块支撑板用螺栓固定连接。每层塔板内的填料清理干净后, 封卸料口, 装入填料后, 固定好填料压板, 并在压板上固定好质地较硬的丝网。