对合成氨生产过程中湿式氧化法脱硫的几点认识
在合成氨原料气的净化过程中，湿式氧化法脱硫应用最为广泛，同时湿式氧化法脱硫的化学反应最为复杂，由于其化学反应的复杂性，使整个脱硫系统的控制难度加大。随着原料价格的不断上涨，企业为降低成本，烧高硫煤的比例不断增加，脱硫系统出现的问题越来越多，严重地制约了生产的长周期稳定运行，针对湿式氧化法脱硫谈谈自己的认识。
贵州开磷集团剑江化肥有限责任公司半水煤气脱硫以纯碱为吸收剂，生产的888为催化剂，半水煤气流量42000Nm3/h，煤气炉原料煤以贵州中硫煤为主，半水煤气中H2S含量6g/m3，脱硫出口半水煤气中H2S含量50mg/m3以下。
一、工艺流程及主要设备
1、一级脱硫塔 2、二级脱硫塔 3、洗涤塔 4、一级再生槽 5、二级再生槽 6、一级压送罐 7、二级压送罐 8、硫泡沫槽
9、一级副液槽 10、一级贫液槽 11、二级副液槽 12、二级贫液槽 13、熔硫釜 14、冷却器 15、残液沉淀池 16、过滤机
(1)工艺流程
半水煤气：从煤气鼓风机来的半水煤气经洗涤塔进入一级脱硫塔底部，以喷淋而下的溶液充分接触后从塔顶出来进入二级脱硫底部，经再次脱硫后的半水煤气从塔顶出来进入洗涤塔，经洗涤冷却后的半水煤气送入合成压缩机。
溶液：贫液槽的溶液经贫液泵打入脱硫塔顶部经分布器填料、液封进入富液槽，经富液泵打入再生槽时溶液进行氧化再生后进入贫液槽，以此循环。
硫泡沫：再生浮选出的硫泡沫进入压力输送罐压送至硫泡沫槽，加温至55℃左右，搅拌后经加压泵打入熔硫釜，残液从熔硫釜上部出来经冷却器后进入沉淀池，用泵打入过滤机返回富液槽，一、二级流程相同。
（2）主要设备：
①、一级脱硫系统
脱硫塔：φ3500×30750mm Q＝40000Nm3/h，内装三层PVC格栅填料，H1＝4200mm H2＝4770mm H3＝3970mm, 溶液分布采用槽式分布器
再生槽：φ6000×7000mm，喷射器型号 LJ×300—H 抽气量300m3/h，三层分布板，分布孔φ25mm
富液槽：φ5000×2200mmV＝65m3
贫液槽：φ5000×4000mm V＝100m3
贫、富液泵三台，二开一备，型号300S—58??? H＝58m???? Q＝790m3/h
②、二级脱硫系统
脱硫塔：φ5400×39750mm Q＝48000Nm3/h 内装φ100mm塑料包耳环填料 三层H 6000mm，溶液分布采用盘式分布器，降液孔φ12mm
再生槽：φ6000×7000mm 喷射器24组? 抽气量300m3/h
贫、富液槽：φ5000×5000mm
贫、富液泵：三台 二开一备?型号300S—58? H＝58m?? Q＝790m3/h
③、硫回收设备
泡沫槽：φ3500×3000mm 二台
加压泵二台
熔硫釜三台φ900×10mm? H 4659mm V 2.1m3
冷却器二台
沉淀池六格
过滤机一台
二、脱硫系统运行中出现的问题
1、一级再生硫泡沫少，溶液颜色呈焦油色，喷射器易堵塞，清理困难，我们分析半水煤气中焦油含量多，杂质多，从熔硫釜排出的渣可以判定，原因是电除尘器运行不正常，喷射器堵塞，我们采用尾管加套管的方式，使再生运行时能对喷射器和尾管分别吊出清理，保持喷射器畅通，有足够的自吸空气量。
2、二级脱硫塔分布器夹层堵塞，填料堵塞，原因是二级脱硫塔直径大，溶液循环量不足，喷淋密度不够，运行一段时间后形成偏流，造成填料内硫膏累积堵塞，清理时发现驼峰板堵塞严重，把驼峰板托架改成格子板托架后，解决了这一问题，但分布器和填料堵塞一直困扰着生产的长周期稳定运行。
3、脱硫泵叶轮和泵壳结垢，只能采取定期清理泵来维持泵的运行。
4、副反应较大，Na2S2O3增长较快。
三、几点认识
在脱硫系统的设备中，脱硫塔、再生槽、贫、富液槽、贫、富液泵、硫回收及各管线配置要合理，设备与设备之间距离不宜过大，以减少阻力，脱硫塔、再生槽、硫回收三个环节的设备能力要相适应，在生产过程中互相提供足够的支持，只要其中一个环节的设备不能满足于其它设备的需要，就会影响其它设备的正常运行，使整个脱硫系统恶化，所以一套完善的工艺设备是湿式氧化法脱硫的前提条件。
1、脱硫
半水煤气H2S的脱除，要在脱硫吸收塔内完成才能满足后工序的生产，所以脱硫塔直径的大小、高低、塔内分布器、填料以及填料托架的选择要根据处理气量和原料气中H2S的含量而定，对于H2S含量在4~6g/m3，双塔分级的企业应选择φ4000mm左右，H为3000mm左右的脱硫塔，保证有足够的传质面积，同时有足够的吸收反应时间，从理论上讲，直径越大，高度越高，对脱硫效率的提高越有益，而在实际运用过程中出现的问题不少，大于φ5000mm的脱硫塔，必须有足够的溶液循环量，才能满足塔内均匀流动而不使填料发生“干区”同时必须保证再生槽的容积能满足于大循环量，因为循环量的增加会使贫、富液槽液位不平衡，再生槽容积不够，必定要提高流量和喷射压力，虽然压力的提高有利于提高自吸空气量，但再生槽内会造成波动和翻浪，破坏了泡沫层的稳定，溶液流量的增大使停留时间减少，槽内溶液悬浮硫含量增高而进入贫液槽，导致溶液吸收能力差，甚至堵塞脱硫塔分布器或填料，所以选择大直径脱硫塔要谨慎。
同样，脱硫塔内的部件是溶液吸收H2S过程控制的载体，φ3000mm～4000mm的脱硫塔选择什么样的分布器，只要找好水平，应当都能分布均匀，而φ4000mm以上的塔应选槽式分布器为宜，其特点是喷淋点多，容易清理。压力管喷头分布器易堵塞，稍有堵塞就会造成偏流，压力管喷头分布器安装旁路过滤运行过程中，运行时间短，拆除清理频繁，塔顶除沫器堵塞，盘式分布器夹层易堵，清理困难，溶液分布孔被堵后造成偏流，严重时溶液走升气孔，塔阻力高，分布孔径必须与溶液量核算清楚，过大或过小均会影响溶液的分布，填料的选择要使气、液两相能够达到良好传质接触的需要，要达到好的传质效果又不被堵塞，这是一个相对矛盾的问题，脱高硫又分级的企业，一级应选择加强型格栅填料，二级选用φ100mm包耳环填料，一级脱硫后溶液杂质较多，最好不与二级溶液混用，以保证二级脱硫效率，一级脱硫填料选择比表面积小，尽力降低塔阻力，只要一级效率达到70%以上，就可以给二级脱硫创造较好的条件，满足生产的需要。
填料托架多为托峰板，在烧高硫煤的企业或多或少都发生过托峰堵塞，严重的整个托峰槽被堵满，不得不停系统卸填料清理，建议把托峰板托架改为格子板托架，对于烧低硫煤和托峰板不易被堵塞的企业可保留，因为托峰板起到支撑填料的同时，也起到了再分布的作用。
2、再生
脱硫系统的主要控制就在于富液的再生，所以再生能力要满足溶液的循环量，有了好的脱硫催化剂还必须保证再生喷射器的自吸空气量，使催化剂充分携O2，把富液中的HS-氧化折硫，同时单质硫在空气和溶液上行的过程中聚合浮造。
再生设备应根据溶液循环量来确定，保证溶液在槽内的停留时间 ，保证喷射器各部位的正常的运行，保证溶液和自吸空气均匀向上分布，保证外围堰水平，使硫泡沫能均匀从周边溢流。
3、熔硫
硫回收的关键设备就是熔硫釜，熔硫釜直径不宜过大，运行得比较好的釜φ900mm为宜，其特点是传热效果好，釜内自然对流和传导方式传热待熔融物料的热阻力小，加热、分离、沉降、熔融，层次分明，熔硫效率高。
４、溶液组分
新备制的脱硫溶液组分单一，只有Na2CO3和888，以碱为吸收剂和以“888”为催化剂的溶液经过脱硫、再生、熔硫后变得复杂了，要有效地控制好溶液组分，我们必须了解各组分变化关系，了解脱硫、再生、熔硫的反应过程，了解原料气成分。在对脱硫液组分分析时Na2CO3浓度和NaHCO3浓度的和用mol/L表示称为总碱度，脱硫液中NaHCO3浓度不能过高，当我们发现NaHCO3浓度高，Na2CO3浓度低时，Na2CO3的消耗量就会增大，溶液吸收H2S的能力就会降低，只有把NaHco3浓度控制在一定范围内，同时提高Na2CO3浓度，才能利于H2S的吸收，我们知道：
Na2CO3＋CO2+H20＝2NaHCO3
原料气中Na2CO3不仅与H2S发生反应。同时与CO2发生反应，这是脱硫过程中的必然现象，我们取样分析的结果就是脱硫前后CO2的变化，脱硫前半水煤气中CO2含量为9.6%，脱硫后为8.4%，当分析溶液中NaHCO3浓度高时，取样分析脱硫前半水煤气CO2含量为9.4%，脱硫后为7.6%，同时Na2CO3浓度在降低，一部份Na2CO3被CO2消耗，所以为了控制好Na2CO3消耗量，溶液中Na2CO3浓度以满足脱硫吸收为目的，而不要把Na2CO3浓度提得过高，依照反应式：
Na2CO3＋CO2＋Ｈ2O＝2NaHCO3 逆向反应NaHCO3只要脱碳就能转化为Na2CO3，脱硫溶液有一定温度NaHCO3就有CO2释放，这在熔硫釜残液最为明显，经分析，进釜前NaHCO3含量为29.64g/L，出釜冷却后为24.78g/L， Na2CO3进釜前为5.48g/L，出釜为6.89g/L，转化率为20.46%。
PH值受到Na2CO3吸收H2S和CO2的多少，以及补充Na2CO3的多少而变化，要使PH值稳定在8.5～9.2之间，就要随时注意溶液中Na2CO3浓度，总碱度，NaHCO3浓度的变化，及时补充Na2CO3以保证溶液组分的稳定。
脱硫溶液中的悬浮硫同样是重要的控制指标，悬浮硫过高是造成堵塞设备、管线、填料的主要原因，悬浮硫的粘附力强，要采取措施降低脱硫溶液中的悬浮硫。
总之，脱硫系统有完善的设备还必需有强有力的控制管理，领导重视是关键，对脱硫出现问题要从原理上去找原因，对溶液组分的控制要实行动态管理，随时根据半水煤气量和H2S的含量进行调整，保持溶液组分的稳定，对出现的问题解决越早越好，一旦失控就很难恢复，在脱硫系统中出现同样的问题，采用相同的方法不一定能解决问题，虽然有些问题解释不清楚，但只要善于总结和积累经验，就能够保证脱硫系统的正常运行。