本文主要是针对半水煤气脱硫装置堵塔现象做多元化的分析，从负荷、溶液成分、温度、以及操作等几个维度探讨堵塔的原因，分享了处理过程的一些经验教训，寻求延长脱硫系统运行周期的有效措施。

  我公司现有三套半水煤气脱硫装置，均为“纯碱＋栲胶＋888”湿式氧化法脱硫工艺，由于脱硫前H2S比较高，为了确认和保证脱硫效率，三套系统均采用两台脱硫塔串联流程。装置运行以来，发现最主要的问题是脱硫塔阻力上涨比较快，一般5-8个月单塔阻力会达到10KPa，系统阻力达到20KPa，生产难以维持，只能停车清理、更换填料，不仅影响了产量计划，更耗费大量的人力物力。要达到脱硫系统长周期运行的目的，对造成脱硫塔堵塞的原因做多元化的分析，有明确的目的性地采取改进措施是十分必要的。

  从半水煤气气柜来的半水煤气含硫化氢1.0～2.5g/Nm3，先进入气柜出口清洗塔，经过造气循环水清洗除去部分煤尘后，进入静电除焦器，去除气体中的灰尘和焦油，除焦后的半水煤气经罗茨鼓风机升压至40KPa左右后送入冷却塔，与塔顶喷淋的脱硫循环冷却水换热，冷却至35℃左右后依次进入一级脱硫塔、二级脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以脱除半水煤气中的硫化氢，使出塔气体中的硫化氢≤100mg/Nm3，脱硫后的气体经清洗塔清洗后送往脱硫后静电除焦油器作进一步净化，然后送往压缩机一段进口。

  从脱硫塔底出来的脱硫液进入富液槽，经再生泵送至氧化再生槽，通过空气氧化作用使脱硫液中的单质硫形成硫泡沫悬浮在脱硫液表层，停留三十分钟左右后硫泡沫进入硫泡沫过滤槽，用硫泡沫泵打入板框压滤机压滤，滤液回富液槽，压滤后的硫膏由漏斗进入熔硫釜，通过夹套蒸汽加热获得成品硫黄；氧化再生槽下层再生后的溶液进入贫液槽，由贫液泵送入脱硫塔去循环脱硫。

  一系统投用时装的是聚丙烯鲍尔环填料，二系统最初装的是格栅填料，期间用过不锈钢三角形填料，最后都更换成目前的聚丙烯鲍尔环填料。表1.1中列出了最新的填料规格。

  第一套系统是配套年产15万吨合成氨设计的，进口H2S≤2.0g/m3，半水煤气量70000Nm3/h，起初是单台脱硫塔，由于煤种和气量的变化，进口H2S含量比较高，一度超过3.0g/m3，所以在后面又串联了一台二级脱硫塔，后面两套系统都沿用了这一脱硫方案，这样做的好处是能够保证出口H2S的合格，实际运行中半脱出口H2S含量一般能稳定在20～50mg/m3，为后工段中温变换的正常运行提供了保障，对以高硫煤为原料的半水煤气脱硫工艺是成功的。但因为采用串联流程，导致系统阻力较大，电耗也相应增加，而堵塔问题更是一直困扰我们的难题，严重影响了装置的正常稳定运行。

  从图2.1能够准确的看出一系统运行时间最长，将近7年，一级塔停车清理填料三次，阻力又已达到1000mmH2O，二级塔5年半清塔六次，最短周期3个月；二系统运行了5年半时间，一级塔清理了四次，二级塔也有四次，当然这其中各有一次是因为格栅填料倒伏，还有两次是因为脱硫效率差、带液，设备需要改造；三系统运行接近4年，一级塔还没有清过，二级塔清理了三次。

  脱硫塔堵塔的原因很多，如生产负荷、气质影响、氧含量、溶液喷淋密度、再生的好坏、溶液成分的控制、副盐、熔硫残液的回用、设备结构、填料选择等等，从我厂的真实的情况看，主要有以下几种。

  超负荷体现在气量和H2S含量两个方面，一、二系统模块设计处理气量70000Nm3/h，进口H2S≤2.0g/m3，开车后实际气量一直在80000Nm3/h以上，并且由于煤炭的紧张，半水煤气中H2S含量

  波动比较大，平均超过2.5 g/m3，最大超过3.0 g/m3。虽然采用双塔串联，满足了脱硫效率，但是超负荷带来了液泛、系统总硫量的增加等一系列问题，再生、硫回收环节没有跟上，造成悬浮硫及副盐含量高，脱硫液长期恶性循环。一系统

  2009年12月强化生产通过5台压缩机气量，二级塔甚至发生气顶现象，3个月不到阻力上升再次清塔；三系统之所以运行周期相对较长，和一直稳定的气量有关。

  在设备条件确定的情况下，溶液循环量与液气比、喷淋密度就是一个概念。改双塔串联后系统总循环量没能增加多少，只能把原来一台塔的溶液量分摊到两台塔，从表1.1能够准确的看出三套系统的溶液循环量都有一些偏小，喷淋密度未达到45m3/m2·h的。很长一段时间没考虑到两台塔的压力不一致，贫液是一根总管，随着两台塔的压力波动，循环量和塔液位都波动厉害，轻易造成填料段形成干区和半干区，加速了堵塔。2009年7月份，因为电气系统检修，约有半个月一系统循环量减半，很快二级塔阻力上升至1200KPa，循环量再加上去也于事无补，只能停车清理填料。

  选择脱硫塔填料要兼顾脱硫效率和抗堵塞能力，还应该要考虑填料本身的强度。二系统两台塔一开始为降低阻力，安装了格栅填料，分别在2007年9月和2008年10月发生倒伏，这对系统是灾难性的，后来全部被更换掉。

  半水煤气中氧含量的升高，使得脱硫塔中的再生过程加强，会加速硫堵的形成。我厂煤气中氧含量还是比较高的，正常有0.4%。

  一、二系统原来都是采用连续熔硫的硫回收方式，因为环保要求越来越严格，熔硫清液和残渣都打回系统，由于清液量大、且温度高、副盐集中，对系统溶液成分破坏很大。

  从图2.1来看，新系统脱硫塔运行周期都很长，一般能超过两年，一旦清塔以后频率就快了，这说明溶液的新鲜度很重要。除了脱硫塔中的析硫反应，贫液带入也是根本原因，我厂富液槽中积硫量很大，有时还影响再生泵打量，这种大颗粒的单质硫很难在再生时浮选出来，只能随贫液带入脱硫塔，清塔时对填料间堵塞物做多元化的分析表明其成分主要是硫黄，下面是2011年2月18日的分析结果：Na2SO4:1.33%,H2O:33.72%,硫黄：57.89%，Na2CO3:1.39%。

  有关二级塔的资料比较少，我厂的情况是二级塔更容易堵，从图2.1能够准确的看出，运行周期要短得多。我们分析可能有两个原因，一是一级塔吸收的硫多，液相中析硫也多，由于气量大，产生雾沫夹带进入二级塔；二是二级塔温度比一级塔低，这在冬季更明显，一级塔能够最终靠控制冷却塔水量来调节，二级塔却没有手段，温度过低，生成的硫黄粘度大，并且会因碳酸氢钠、硫代硫酸钠、栲胶等溶解度下降而析出沉淀，堵塞填料。

  为了解决堵塔问题，我厂除了严控煤气中的氧含量、开好静电除焦装置、加强工艺监管外，还采取了一系列的措施。

  从脱硫泵出口单配一路贫液管至二级脱硫塔，二级塔溶液出口管也单独去富液槽，使每台塔溶液互相分开，互不干扰。改造之后，各塔的循环量和液位很稳定，且容易调节，有利于确保喷淋密度，对防止堵塔有一定的作用。

  连续熔硫改为间歇熔硫，增加板框压滤机。硫泡沫先经过板框压滤机滤干，再通过漏斗进入熔硫釜，清液量大幅度减少。同时对熔硫过程产生的清液、残渣分别处理，尽可能降低对系统溶液的破坏作用，步骤如下：

  4.2.2由于板框压滤机卸下来的硫膏比较干，为了更好的提高蒸硫黄的效率，需要往熔硫釜内添加少量溶液，熔硫时要略开清液阀保持釜内压力，清液在上层随热蒸汽排出。清液总量不多，但温度比较高，且其中含有较多硫颗粒，如果直接回系统，不仅破坏溶液成分，硫颗粒在填料上堆积，也是造成堵塔的一个因素。熔硫釜上部清液先进入一只缓冲罐，热气通过放空管引至高处，清液从溢流管流至沉淀池，进行自然冷却、沉淀，缓冲罐的好处是初步分离了一部分杂质，又解决了清液喷到沉淀池里飞溅的问题。

  4.2.3一釜硫黄放完后，为防止放硫管堵塞，必须从放硫管泄压，以便排尽釜内残渣,也进入沉淀池自然冷却、沉淀。

  4.2.4定期将沉淀池中收集的残液打到压滤机，滤饼进熔硫釜，这个滤液温度已经比较低，也经过了多次分离，可以回富液槽。

  利用停车机会对设备内件进行了改造，增加了填料段间的液体再分布器，改善气液的分布；降低单段填料的高度，一般不超过4000mm，使硫膏不易堆积；取消原来的格栅除沫器，在二级塔后增加旋流板分离器，防止除沫器堵塞。

  针对脱硫塔堵塞位置大部分在下部，调整了填料的规格，上层仍为φ76的鲍尔环填料，下层改装φ100的鲍尔环填料，使下层的堵塞物更容易被冲洗掉。

  提高再生能力，可以加快硫的取出，降低溶液中中的残硫，不仅提高吸收能力，也能某些特定的程度上减缓脱硫塔的堵塞。我厂通过对硫泡沫泵的改造，提高打量、增加再生槽和喷嘴等措施，每天能增加硫黄产量1吨左右。

  888是以三核酞菁钴磺酸盐金属有机物主体的脱硫催化剂，是一种高分子络合物，由于其分子结构的特殊性具有很强的吸氧能力，且能将吸附的氧进行活化，还能吸附H2S、HS－、Sx2-，并与被吸附活化了的氧进行氧化还原反应析硫。888同时具备载氧和析硫的功能，与栲胶混用能够更好的降低溶液粘度，有利于硫泡沫压滤操作，并且减少钒的用量，降低消耗。

  脱硫的日常工艺管理很重要。系统前期阻力往往很平稳，一旦起来之后即飞速上涨，并且很难下去，而溶液成分的控制、生产负荷平衡、再生保证溢流、喷嘴压力、过滤效果、以及温度等指标都要靠管理来实现。

  格栅填料、不锈钢三角填料都是空隙率很大的填料，初期阻力确实很小，但是脱硫效率不行，而且一旦堵塞清理起来十分艰难。所以装在一级塔比较好，二级塔装散装填料确保工艺指标。

  填料一定要全部清理，不要只清理其中一段或两段，而且要彻底，栅板、分布器、除沫器要一同清洗整理干净，否则阻力很快上涨。

  再生槽并不能取出系统中全部的硫，我厂正在考虑对贫液进行过滤，杜绝把硫颗粒带进脱硫塔。

  应该尽量控制一级塔的带液，减小对二级塔的影响；对冬季怎么样提高二级塔的进气温度也有必要增加调节手段，如往煤气中加蒸汽、或加热溶液等措施。

  我们认为888的的浓度能控制在20～30ppm，且在系统投用初期就应持续加入，对延缓阻力上涨有一定的作用。888的添加还有降低脱硫液粘度作用，有利于硫膏的分离，并且五氧化二钒的加入量可减少三分之二，明显降低药剂消耗。

  脱硫塔堵塔的原因很复杂，受本身工艺的限制，系统硫的积累是不可避免的，要想完全解决很困难，但通过加强管理、技术改造等措施，可完全延长其运行周期，做到定期清理，避免非计划停车。

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