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三足式离心机在脱硫系统的创新应用

飞行公司是上世纪70年代初期投产的中型氮肥企业,主要用原料煤焦生产半水煤气,这样原料气中的H2S必须及时脱除,否则将对系统设备和管道造成严重腐蚀,影响到装置的运行周期和使用寿命。我公司净化一、二分厂分别承担着两套生产装置的原料气脱硫任务,脱硫系统硫回收采用的一直是低压蒸气熔硫技术,基本原理是使半水煤气中气态中的H2S转化为单质硫,然后将溶液中的单质硫与溶液分离,最终达到脱除硫化氢以保证系统装置长周期运行并回收副产品硫磺的目的。
    1.蒸汽熔硫存在的问题
    我公司的熔硫、脱硫系统采用上述技术一直沿用到2007年,在这个漫长的生产实践过程中, 出现过较多的问题,我们不断探索、论证,并通过技术进步、采用技改技措等方法,使脱硫环境 逐步优化、生产逐步稳定,但是始终未能从根本 上解决问题特别是环境污染问题,脱硫系统主要问题突出表现在:
    1.1 地面环境、大气环境污染严重
    硫回收主要设备是间歇熔硫釜,硫膏进入间歇熔硫釜内后,利用釜外加套内的蒸气进行加 热,使松软的硫颗粒熔化成熔融态硫,排出釜外,进而制成固态硫磺块(副产品)。在此过程中, 釜内压力随着温度的升高而升高,当釜内压力 达到0.4MPa后,就要进行排气泄压,泄压的同时,蒸汽夹带溶液、硫化氢气体、二氧化碳 气体及未熔融的硫颗粒随之排出。整个硫回收 岗位弥漫着浓重的恶臭味(主要是硫化氢的臭鸡蛋气味)。残液排至地沟,不仅危害操作工 的身体健康,而且污水流入市政污水处理厂, 环保压力太大。另外,地下池中硫膏越集越多, 每隔一个月左右,就要组织职工清挖池子中的 硫膏。硫膏粘度较大,挖出困难,且装袋后要 摆放在现场晾晒,袋内的硫膏水经常流的满地 都是,严重污染地面环境,影响清洁文明生产。
    1.2严重腐蚀硫回收工段的主楼框架、墙壁及设 备
    硫磺回收后,釜内仍有一定量的残液及渣 子,需要排出。由于熔硫釜在一楼,排残液时, 大量的蒸汽夹带溶液和酸性气体一起排出。溶 液溅在地面及四周墙壁,蒸气及酸性气体上 升,久而久之,熔硫釜四周墙壁腐蚀剥落,深 达50mm以上,熔硫釜顶部楼板钢筋混凝土已 被腐蚀露出,现此楼已经修复,此前曾被我公 司有关部门鉴定为危险建筑。
    1.3残液不能回收,化工原料消耗大熔硫釜内排出的液体统称残液,残液内悬浮 硫高达1.2g/t以上,副反应产物高出系统冷液10 倍,补入系统后,系统出现硫泡沫现象或虚泡多 等不稳定状况。因此熔硫釜内的残液一直回收不 了,又无法外排。2003年,先在硫回收东侧建 一大地下池总容积150m 3 ,靠残液在其中自然蒸 发来收缩直至减少外排量。但是随着造气系统原 料价格不断攀升,原料被迫实现多样化,劣质原 料导致半水煤气的质量变差,煤气中所含的硫化 氢、粉煤灰、焦油等成份增多,为了保证系统长 周期稳定运行,我们以前采取的措施是加大脱硫 溶液再生槽溢流,溢流量由原40m 3 /班增加至近 100m 3 /班。这些硫泡沫通过高位硫泡沫槽加热澄 清,有70%被回收,其余30%进入熔硫釜,形 成残液,除有一部分被汽化外,每天都有约40m 3 的残液进入地下池。2006年初,我们又在熔硫 釜两边建一环保池,总容积105m 3,作为缓冲用 来维持平衡,这样,短期问题解决了,时间长了 以后残液积累太多,仍需用槽车拉出外送排掉。
    1.4低压蒸气消耗大
    由于硫膏中含有太多的粉煤灰,焦油等杂 质,在熔硫过程中很难将硫膏熔透并分离出来, 经常是一个班(8个小时)才能出一次硫磺,耗 费低压蒸气40多吨,成本之高显而易见。
    总之,熔硫技术在国内化肥行业应用较早, 但是随着环保力度的加大,职工职业健康要求的 不断提高,城市精神文明建设的不断加强,这种 工艺已跟不上时代的要求,技术升级改造迫在眉 睫。
    2.硫回收系统改造
    2007年5月份,为了解决脱硫硫回收的环 保与消耗问题,经充分研究论证后,决定将熔硫 釜改为三足式离心机来进行硫回收。
2007年9月份,三足式离心机进行安装,经调试、试运行后,于10月份正式投入运行, 同时彻底将熔硫釜甩掉不用。经过一年的运行, 充分证明三足式离心机代替熔硫釜,是完全科学 合理的,主要表现在:
    2.1降低劳动强度
    三足式离心机可以采用DCS系统实现自动 控制操作,同时也可以手动进行操作,进料阀采 用油压控制,操作工艺在控制台旁就可以完成进 料、分离、卸料等一系列工作。
    2.2无残液,清液可以完全回收
    硫膏随着转鼓旋转粘在滤布上,清液透过滤 布,进入清液管道排入系统。经取样分析清液中 悬浮硫及其它盐类,均符合环保指标,以前所建 的环保池已被彻底取消不用。
    2.3无污染
    由于不经高温加热,不需排气,故杜绝了废 气、废液的产生,极大地改善了岗位职工的操作 环境。
    2.4化工原料消耗降低
    由于清液可全部回收,所以脱硫用化工原料 的消耗就相应减少了。
    2.5节约了蒸汽
    虽然离心机增加了电耗,但与耗低压蒸气相 比,可节省费用约26.7元/tNH3
    3.离心机排出清液的工艺参数
    离心分离出清液温度40±5℃
    离心分离出清液中Na2CO3 3~4g/L
    离心分离出清液中脱硫剂(型号为888)40~50PPm
    离心分离出Na2S2O3 30~35 g/L
    离心分离出SO4 -2 0~20 g/L
    离心分离出悬浮硫<0.1g/L
    经济效益分析
    硫回收经过改造后,很好地解决了三废问题,给公司解决了环保的后顾之忧,同时也大大 降低了原料消耗及蒸气消耗,优化了职工的操作 环境,降低了劳动强度,而且其操作稳定、可靠, 主要经济效益分析如下:
    3.1直接经济效益
    化工原料消耗节约
    纯碱由15元/tNH3降至7元/tNH3,年收益 (按年产10万吨合成氨计算) (15-7)*100000=800000元 脱硫剂888由4元/tNH3降至3元/tNH3,年 效益 (4-3)*100000=100000元 蒸气消耗降低 蒸气消耗由28元/tNH3降至零(该机投用后 已经不再使用蒸汽):
    28×100000=2800000元 减少排污费用约10万元 以上合计,每年可节约成本约380万元。
    3.2间接经济效益环境效益明显:由于原脱硫残液不得不往地 沟排放,甚至被迫排入市政污水处理厂,导致企 业面临巨大的环保压力,三足式离心机的成功投 用彻底解决了这一难题。
    由于设备的正常运转,使岗位操作环境得到 了极大改善,职工的职业健康安全得到了保证, 杜绝了职业病的发生。
    鉴于以上两点,我们认为间接效益和社会效 益也是巨大的。
    4.结束语
    经过我们的改造,脱硫系统的运行状况有了明显好转,近期,我公司又进行原料本地化改造,大量使用本地高硫煤以降低原料成本,使脱硫系统的压力更加明显,但我们有了上述经验,我们进行了脱硫系统改造,增加了三足式离心机和高位硫泡沫槽,满足了系统的脱硫需要,保证了装置的高负荷稳定生产,为企业进一步降低成本、平稳度过此轮金融危机打下了一定的基础。

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