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尿素CO2压缩机脱硫改造

[日期:2011-12-14] 来源:  作者:张帅 霍睿 [字体: ]

河南晋开投资控股集团尿素厂因CO2气体中的H2S含量不稳定,设置了脱硫工序,原脱硫工艺设计为:压缩机二段出来的CO20.8 MPa40 ℃)气体由粗脱塔(Φ2.2 m×11.4 m的双层填料塔,24.2 m3)顶部进底部出;设计原料H2S30×10-6,采用活性炭为脱硫剂,大部分H2S都在粗脱塔内被脱除;出粗脱塔后的H2S含量≤0.5×10-6;出塔后进入中压CO2加热器加热至100 ℃,进CO2水解槽,在此有机硫水解成无机硫;之后经过中压CO2冷却器冷却至40 ℃,进活性炭精脱硫槽再次脱硫,此时总S含量≤0.1×10-6;经过脱硫和过滤器过滤杂质后进入CO2压缩机三段。净化车间送来的CO2气体按照此流程在实际生产中存在以下两个问题。

1.H2S含量波动大,达不到工艺指标。由于前系统的波动及燃烧部分高硫煤使得原料H2S含量时常超出指标要求,有时在80×10-6100×10-6,甚至高至120×10-6。压缩机二段送出的CO2气体先进入粗脱塔,当H2S含量高时,首先增加了粗脱塔的脱硫负荷,大量的H2S转变成单质S,留在活性炭小孔之中,这就大大降低了活性炭的使用寿命,增加了更换填料的频率。因此,出粗脱塔CO2的中H2S含量超高时,只能停车更换脱硫剂,否则后工序硫含量超高,将使脱氢剂中毒,并造成高压设备的腐蚀和成品中Ni含量高。

2.CO2气体中含水量大。自从2007年开车之后,车间规定压缩机各段每小时排油水1次。但经过一段时间的运行,发现这种方式会使粗脱塔的倒淋有大量水排出,说明水进到了粗脱塔,大量的水留在塔内会使填料变湿,加上气体向下的压力,会使脱硫剂结块(冬天由于温度低,水会在塔内结冰),这就增加了CO2气体的阻力。长时间运行,会使压缩机二段超压,迫使系统减负荷运行,影响产量。

为了改变这种状况和提高脱硫效果,我们对脱硫工艺进行了更改:CO2气体改由粗脱塔的底部进上部出。CO2气体由底部进入塔后,水会依靠自身重力向下,最后沉积在塔的底部,气体由下向上流动,而填料因自身重力向下,不会结块。操作工只须每小时打开粗脱塔底部导淋,将水排出就可以消除水在塔内使填料结块的问题。

增加1个相同规格的粗脱塔,并增加管线,2个粗脱塔既可以串联使用,也可以并联使用,当1个塔的填料失效时,系统不必停车,只需倒换另1个塔即可。填料失效的塔可以更换填料,解决了CO2气体中H2S含量高而使填料使用寿命短的问题。

此外,加强硫含量的监控。尿素厂对原料CO2气体中的H2S含量进行严格监控,分析人员每2 h分析1次原料气中的H2S含量,对出粗脱塔、出精脱塔的原料气4 h分析1次,厂控化验室对出精脱塔的有机硫(COS)每周进行检测,保证脱硫塔的工作效果,一旦粗脱塔脱硫能力达不到要求,立刻倒塔,确保硫含量在指标以内。

通过改造,尿素车间压缩机在运行中再也没有出现过此类问题,脱硫系统运行稳定,高压系统4台高压设备的腐蚀率降低,成品中的Ni含量得到有效控制。保证了整个尿素装置的稳定运行,减少了系统停车次数,增强了压缩工段的稳定性。

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