0 前 言
硫(H2S和COS)对尿塔衬里不锈钢氧化膜有破坏性腐蚀作用,对脱H2催化剂有毒害作用。精脱硫工序已经是尿素生产过程的重要工序之一。
笔者在文献中对精脱硫的必要性和技术经济性进行了分析和阐述。
本文则着重介绍2个尿素厂精脱硫的情况:低温精脱硫和常温精脱硫的设计和运行。从中可以得到一些有益的启示,供读者参考。
1 A厂CO2气体低温精脱硫运行情况
A厂是国内第一家煤头氨厂采用汽提法工艺生产尿素的企业。1985年立项,1989年进行施工图设计,1992年建成投产。
该厂以晋煤为原料,热碱法脱碳,再生CO2气体含有机硫约1 mg/m3,H2S 15~50 mg/m3。
防腐用O2为空气,在CO2压缩机1级入口加入。
为安全起见,设计有CO2气体脱H2工序。为此,要求脱硫后气体中总硫≤1 mg/m3。
1.1 低温精脱硫方案
1.1.1 有机硫脱硫剂的选择
在设计期间,有机硫COS的脱除尚无理想的方法。直到90年代初期,应工程设计的需要,科研部门开始进行常温水解脱除COS的试验研究。
经典方法是高温(300 ℃以上)转化法脱除有机硫。显然,尿素工艺无此高温热源,不能采用。低温(100~200 ℃)下只得采用ZnO,而CO2气体含O2会大大降低ZnO的硫容,此时只好选用低温ZnO,设计硫容为3%。
1.1.2 H2S脱硫剂的选择
很久以来,有多种脱除H2S的工业方法,例如常温活性炭、氧化铁等。为了节省能耗,避免脱硫工艺出现冷热病,因而选用低温(80~130 ℃)TG-Ⅲ型氧化铁脱硫剂。
1.2 流程设计
CO2压缩机为4M型,4列5级压缩,1至3级是汽缸注油润滑,4、5级是汽缸无油润滑。故将精脱硫工序置于3级出口,既充分利用热量(3级出口气体温度约135 ℃)又起到除油作用。
精脱硫流程见图1。
图1 A厂精脱硫流程示意图
1A~1D—TG-Ⅲ型脱硫槽;2—中压CO2加热器;3A~3B—ZnO脱硫槽;
4—中压CO2冷却器;5—脱硫后过滤器;●—阀门
TG-Ⅲ脱硫槽4台,可并联也可串联运行。ZnO脱硫槽2台,可单台或双台运行。
当ZnO活性下降,脱硫后含硫重有上升趋势时,可启用中压CO2加热器,提高气体温度来提高ZnO的活性。
脱硫剂使用周期为2年。
系统总阻力降设计值为0.2 MPa。
1.3 运行情况
尿素装置于1992年5月投产,两槽运行。11个月后分析脱硫槽进出口总硫含量分别为15 mg/m3和0.5 mg/m3....