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有机硫转化吸收精脱硫工艺 在青岛昌华公司长有效期使用的总结

来源:东狮脱硫技术协作网   作者:ccdongshi   2021-09-23 阅读:16

1 前言

众所周知,精脱硫在合成氨联产甲醇生产中的气体净化是一个非常重要的工艺环节。甲醇催化剂对精脱硫工艺技术提出了很高的要求,即要求达到很高的气体净化度,还要求简化精脱硫工艺和生产操作。我们知道,通常原料气经过湿法脱硫后,除了含有一定量的H2S外,还有微量的有机硫(如COS、CS2和硫醇、硫醚、噻吩等),这些微量硫是导致甲醇、甲烷化、氨合成等催化剂活性中心中毒而失活的主要原因。目前,随着精脱硫技术的不断发展和进步,脱硫精度可达到总硫0.01ppm级的深度脱硫,确保甲醇催化剂的长周期安全稳定运行。

我们公司是由一家国有氮肥生产企业改制的股份制公司,现有氨醇生产能力20万吨/年,尿素20万吨/年。2005年5月,我们公司在合成氨扩能改造和联醇技改中采用了长春东狮公司开发的有机硫直接转化吸收精脱硫技术。该项技术是长春东狮公司在开发888系列湿式氧化法脱硫技术和JNT系列精脱硫剂成功应用的基础上,并实现了精脱硫工艺技术的完善及全面提升,最终可将原料气中的总硫含量脱除到0.01ppm以下的新型精脱硫工艺技术。该套精脱硫系统自2005年6月投运至今已经连续有效使用三年半以上,现在仍然在使用。在2008年8月5月份的精脱后的气体分析总硫含量依然在0.02 mg/m3以内。

2 JNT-3、JNT-3A型脱硫剂串用精脱硫工艺技术简介

2.1 反应原理

东狮牌JNT-3、JNT-3A型精脱硫催化剂均为以活性炭作为载体,添加相应的活性助剂和促进剂。该改性活性炭脱硫属多相反应:

(1)硫化氢的脱除:

H2S+1/2O2==S+H2O+221.54KJ      (生成的硫和水也被活性炭吸附)

(2)有机硫转化吸收:

2.2 工艺简述


脱碳后气体先经气水分离器将气体中的雾滴分离干净,然后从第一精脱硫塔底进入装有70 m3 JNT-3型改性活性炭精脱硫催化剂的床层,气体自下而上,将其中的H2S脱除至0.1ppm以下,然后从塔顶出来进入装有90 m3JNT-3A型转化吸收精脱硫催化剂的第二脱硫塔的上部,气体自上而下将气体中的有机硫转化吸收至0.01ppm以下,并脱除微量的H2S,气体中的总硫含量降至0.01ppm以下后,从塔底出来送入后工段。

2.4 应用的主要工艺


温度:室温~40℃;空速:~1000h-1;压力:3.0MPa;入口COS含量≤3mg/m3,C2S含量≤2mg/m3,出口总硫:<0.01×10-6(v/v);脱硫剂床层高径比大于3。氧硫摩尔比≥3


3 应用该工艺体现的优点


3.1 我厂精脱硫工艺在常温条件下实现有机硫的转化和吸收,相对应用普通水解精脱硫工艺来说不需要提温和降温,因而没有能耗,有机硫和无机硫直接在催化剂中进行转化和吸收,选择性强、反应简化,不改变气体的物理和化学性质。


3.2 联醇工艺中脱碳后气体中的有机硫和无机硫含量均较低,在正常生产中一般不超过5mg/m3,我公司采用的是碳丙液脱碳,气体中氧含量一般在0.1%左右。


3.3 脱硫精度比较高,脱硫后气体中总硫含量可以达到0.01mg/m3以下,能够很好对甲醇触媒起到保护作用,同时可以混装脱羰基金属化合物的净化催化剂,免除微量羰基金属化合物对甲醇触媒的危害。更能有效地保护甲醇触媒。


3.4 该工艺投资省,工艺简单,设备比较少,占地面积小,在实际应用中不需动力消耗,在运行中不需要过多操作,不单独设岗位,定期分析脱硫前后的数据即可。


3.5 采用有机硫直接转化吸收工艺适应力强,一般以采用煤制气的合成氨系统联醇工艺都可以使用(有机硫含量相对较低的情况下),并且使用有效周期相对较长,可以根据工艺气体状况、甲醇触媒使用时间、有机硫转化吸收的硫容来确定该催化剂的装填量,以实现与甲醇催化剂同步更换,从而减少系统停车次数,节约费用。


3.6 我厂半水煤气中的硫化氢长期在3.0g/Nm3以上,原料气工况并不很优越,在这种情况下精脱硫能够超长周期使用,总结这几年的经验,我认为首先加强半脱管理,严控脱硫指标,变脱采用湿串干流程严格把关,保证脱硫负荷不后移。其次选择高质量的精脱硫剂,结合现场工况设计合理的流程和装填比例。我厂有机硫在变换过程的转化后残余量仍然很高,保证精炼气的质量得益于精脱硫剂的质量。再次我厂半脱采用了能够脱有机硫的酞菁钴脱硫催化剂,能够脱出部分有机硫。


4 选用精脱硫技术的几点建议


4.1 在多数合成氨联产甲醇的生产企业是在原有的小氮肥的基础上改造和扩建的,制气原料一般为煤,而生产工艺中的脱硫有二到三级,因而脱碳后的气体中的硫化氢和有机硫含量相对比较低,通常总硫含量都不会超过10 mg/m3,可以优先考虑选用该精脱硫工艺技术。


4.2 青岛昌华集团股份有限公司的生产工艺中变换为全低变工艺,脱碳采用的碳丙液脱碳,脱碳后气体中有一定的氧含量和饱和水气含量,生产中工艺稳定,气体分离器运行比较好,该精脱硫系统运行三年半时在压力仪表上表现不出明显的阻力,精脱硫系统总阻力实际测定也不超0.01MPa。所以要保持长周期运行生产工艺管理是比较重要。


4.3 初次投资比较少,工艺配置简单,在计算装填量时应考虑适当放宽数量,以免在实际生产中有硫含量超标现象而影响有效使用周期,增加不必要的停车次数而造成经济损失。


5 结束语


我们公司选用长春东狮公司开发的JNT-3、JNT-3A型脱硫催化剂剂串用常温精脱硫工艺技术是相当成功的,通过三年多的实际生产运行验证了该项精脱硫技术的适应性和优越性,达到了长周期稳定运行,既保护了甲醇触媒又实现了极低的运行成本,取得了很好的经济效益和社会效益。

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