硫铵工序喷淋式饱和器的改进措施案例分析
初冷器后煤气中的含氨量一般在6～8g/m3。在通过HPF法脱硫后，进入硫铵装置煤气中的含氨量为3～4g/m3。喷淋式饱和器后的氨含量不大于30 mg/m3，否则会腐蚀后续工序的设备与管道，导致洗脱苯工序洗油乳化，加大洗油耗量，影响正常生产。当氨含量不合格的煤气进入甲醇生产装置后，在压缩阶段会产生碳铵结晶，造成活塞环磨损，影响其正常运行；还会堵塞系统换热器，导致停车检修；影响精脱硫系统催化剂，造成堵塞，从而导致系统被迫停车检修。因此，彻底脱除煤气中的氨是十分必要的。
1 饱和器改造前的情况
1.1 饱和器结构及配置
原系统配套的饱和器结构型式为同心圆式，见图1。硫铵母液进入饱和器本体后，通过环形筛板分配至下部喷淋带。煤气进入到饱和器内环区域，经数根DN250mm的煤气弯管穿透环形筛板区域，呈旋转式进入喷淋带，内筒与外筒之间的通道为700mm, 煤气穿过喷淋区域后，从内圆下部经伞状煤气分布器（以下称锥形帽）捕雾后，进入内圆区域旋转向上，从DN1000mm的中心管离开饱和器。锥形帽上300mm处设置不锈钢喷头（半球形，配置小孔），用于系统二次喷淋和洗水，喷淋量约50 m3/h。
硫铵母液进入外圆锥形底部，从DN400mm降液管进入饱和器下部，经DN600外套管向上溢流进入饱和器下部结晶区域，富含硫铵结晶的母液沉降至饱和器底部，用结晶泵抽送至结晶槽，其余的母液进入大循环泵循环使用。
1.2 存在问题
（1）饱和器后氨含量超标，达不到设计要求。系统投入运行以后，器后含氨基本在200～1200mg/m3。
（2）系统阻力异常。经常出现突然增大的现象，甚至影响风机正常运行。为了降低阻力，不得不提高洗水频率和加大洗水量，导致水平衡被破坏，母液大量增加而外溢，影响系统的正常运行.
2 原因分析
（1）母液分配不均。母液经环形分配槽，穿过若干小孔对进入通道的煤气进行喷淋。由于喷淋不均匀，喷淋强度小的地方经常会出现器壁挂料现象，严重时会造成煤气的短路，系统阻力增大，影响处理效果。
（2）母液循环量偏小、压力不足。我公司煤气量约为5万m3/h，循环泵参数为：Q=750m3/h, H=12m, N=55kW。厂家定型生产的饱和器均使用专用喷头，雾化效果较好，喷淋均匀，而现有装置喷淋孔的喷淋不均匀，而且计算液气比为15L/m3，据咨询和考察，喷淋密度偏小，液气比宜控制在18L/m3以上。因循环量不足，压力偏小，再加上喷淋孔喷淋不均，且雾化不好，气液接触不充分，导致器后煤气含氨不合格。
（3）管道偏细。主要体现在降液管管径偏小。内筒直径为400mm，外筒直径为600mm，因为母液流通面积偏小，无法顺利进入饱和器硫铵结晶区，加之母液中含有硫铵结晶体，流动性差，因此一旦母液进入结晶区受阻，必然会导致降液管上部锥形区域的液位升高，使煤气通道变窄，甚至被封死，系统阻力急剧上升，扰乱煤气系统的压力平衡，甚至导致停车。
（4）无捕酸设施。煤气通过喷淋区域经锥形帽捕雾后，直接通过内筒可以离开饱和器，故煤气通道相对较短，除酸雾效果不佳，造成饱和器出口至终冷器之间的煤气管道发生较严重的腐蚀现象。实际上，装置最有效的捕雾装置就是锥形帽，但是，由于煤气上行时夹带有硫铵结晶，在锥形帽处和帽下煤气通道处，容易产生挂料现象，使煤气通道变小，产生阻力，而通过上部球型喷头洗水时，很难将堵塞处的结晶溶解掉，只能在使用一段时间后，停工人工清理，生产的连续性无法保证。
（5）系统运行存在安全隐患。因结构不合理，导致安全隐患。具体体现在：由于系统未设置满流槽，故将满流管设置在结晶室内，仅将满流出的母液引入母液大槽。结晶区的液位靠远传，因气温变化会产生结晶，故液位显示不可靠，当母液被抽空时，如果液位显示失灵，煤气便会从降液管内窜出而进入母液大槽，造成不安全事故。
3 主要改造内容
针对饱和器存在的上述问题，对其内部结构进行了改造，见图1(改造后），并增加和更新了部分设备。
（1）增大喷淋面积。将溶液分配方式改为喷头分配，新增12个DN80聚四氟喷头，与大循环母液泵出口管连接，大循环管由DN250增大到DN400；新增12个DN25聚四氟喷头与小循环泵出口管连接，小循环管由DN80增大至DN100。大小循环喷头错开布置，杜绝了母液喷洒中存在盲区的现象，也避免了由于喷洒不均而导致的局部挂料的问题。
（2）增大母液循环量。将循环泵改为Q=960m3/h、H=32m、N=160kW，从而增大了喷洒量和喷洒压力。循环量增大，增加了气液接触面积，液气比趋于合理，增大了母液吸收氨的推动力，从而提高了氨的脱除效率。
（3）系统管道增容。取消了内外管降液结构，将原降液管改为DN800，并在其上部增加集液槽，并连接至大循环泵进口，保证母液流出顺畅，解决了因此造成系统阻力增大的问题。
（4）增加捕酸设施。保留原锥形帽，在锥形帽上部内筒通道内设置了4块捕雾板，并略倾斜向下至（角度5°）饱和器中心，使煤气在离开饱和器之前经两次折流，进一步去除煤气夹带的母液，从而减缓了对后续煤气主管道腐蚀。
（5）增设满流槽，消除安全隐患。增设满流槽，将满流管插入满流槽液面以下3.5m处,避免了煤气外溢。并将加酸改在满流槽内，稳定了饱和器内母液酸度，使硫铵结晶的颗粒增大。
4 改造效果
通过上述改造的饱和器投入运行以后，煤气含氨基本稳定在30mg/m3，阻力稳定在1.5～2.0kPa, 同时硫铵的产量和质量都有了不同程度的提高。更主要的是延长了甲醇精脱硫催化剂寿命和压缩机维修周期，降低了换热设备的清洗频率，实现了甲醇装置的长周期稳定运行。