氨法脱硫装置生产过程中存在问题及解决方案

氨法脱硫装置生产过程中存在问题及解决方案

董万莹

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司 内蒙古 赤峰市025350

摘要：氨法脱硫是利用高活性氨水为吸收剂，使SO2与烟气反应，获得硫酸铵的资源回收技术，工艺原料易得，不产生废水，能适应与满足化工企业生产需求。

关键词：氨法脱硫；问题；措施

Problems and Solutions in Production of Ammonia Desulfurization Unit

Dong Wanying

1前言

氨法脱硫工艺能实现低能耗和有效的硫资源回收，可充分利用煤化工装置产生的废氨作为脱硫剂，用于硫回收装置的烟气脱硫，能治理SO2污染，还可生产含有硫酸铵的副产品化肥，系统不会产生废水或废渣，具有显著的综合效益，更符合循环经济要求。

2 氨法脱硫装置存在的问题

某公司硫回收装置制硫后产生尾气进入尾气焚烧炉，氧化为SO2。氨法脱硫工艺用于去除高温烟气中SO2，即基于(NH4)2SO3-NH4HSO3混合溶液，在脱硫吸收塔中与烟气中SO2反应生成(NH4)2SO3，再氧化生成一定浓度的(NH4)2SO4溶液，经结晶干燥工艺处理后，得到硫铵产品。

氨法脱硫装置脱硫塔入口烟气量50000～10000Nm3/h，入口SO2、H2S含量6000～9000mg/Nm3。脱硫处理后烟囱排气指标设计值要求SO2浓度≤50mg/Nm3，NH3浓度≤8mg/Nm3。

氨法脱硫项目投产以来，装置现场有刺鼻气味，远超脱硫塔尾气设计排放指标，出口净烟气拖尾严重，造成环境污染；硫酸铵溶液密度保持在1.10g/cm3，溶液氧化率在80%，指标达不到要求，硫酸铵溶液质量长期不合格，结晶困难，所以暂用槽车外送出厂处理。

氨法脱硫装置运行时，出现脱硫塔出口尾气SO2不达标、硫酸铵溶液氧化率低、硫酸铵难以结晶、装置腐蚀严重等问题，装置长期在非正常条件下运行，难以保证稳定生产。对大气造成污染，且无产品产出，破坏生态环境，造成经济损失。系统很难继续运行，急需改造。

3 氨法脱硫装置生产中问题原因及应对措施

3.1、氨逃逸。NH3是一种在常温常压下气体，具有挥发性，可与脱硫尾气溢出，造成损失。严重时会产生气溶胶，烟囱尾气形成白烟，拖尾严重，脱硫现场氨味浓厚。硫回收装置氨法脱硫工艺尾气排放指标达不到设计值，其原因为：

①与正常锅炉烟气脱硫相比，由于进塔烟气温湿度高，硫回收尾气在采用喷淋降温时具有较高平衡露点，比正常锅炉烟气高10℃，导致脱硫喷淋液中溶质易挥发，不利于控制氨逃逸及脱除SO2。

②进入脱硫塔烟气SO2含量波动大且无规律，同时气体平衡露点高，为兼顾高负荷下脱硫指标，操作中吸收液pH值高，不利于控制氨逃逸。

③每套系统只有一个加氨点，不具备精确控制塔各段pH值条件，只能在脱硫合格但氨逃逸超标、氨逃逸合格但脱硫超标间进行选择，无法控制两个指标同时合格。

④气溶胶逃逸导致脱硫剂液氨使用量增加，而液氨利用率降低，损耗增加，从而导致氨硫比失衡。其措施包括：⑴将氨水浓度从20%调到15%；⑵放宽排放尾气中SO2控制指标，最大限度减少加氨量。经过改进，烟囱拖尾得到极大缓解，只有少量拖尾现象。

3.2、硫酸铵溶液氧化率不达标。经研究表明，氧化时先需确保足够风量；并且氧化空气流量不足是硫酸铵溶液氧化率不达标主要原因。氨法脱硫装置氧化风机风量不足，不具备全通量鼓入空气能力，是影响硫酸铵溶液氧化率主要原因。此外，脱硫溶液氧化率还受排液浓度和烟气中所含H2S浓度影响。采取措施包括：①脱硫塔设计操作液位为7000mm，改为降低罗茨风机负荷，使脱硫塔操作液位降至6000mm以下。②在罗茨风机出口管线增加放空管线，以便调节风机负荷。③将罗茨风机轴承箱冷却循环水回水现场直排，并降低风机轴承温度。④将备用脱硫塔作为氧化槽，将运行塔硫酸铵溶液送入备用塔，启动备用塔罗茨风机氧化。⑤将pH值调节到5.5～6.0，能确保高脱硫效率，还可以减少氨逃逸。调整操作后，硫铵溶液氧化率提高到95%以上。

3.3、杂质影响硫酸铵结晶。硫铵溶液中出现黄色、红色、黑色物质，检测到S单质、铁离子、水不溶物等杂质由上游工段引入氨法脱硫系统。其措施包括①将硫回收尾气燃烧炉温度提高到600～650℃，并增加尾气焚烧系统过氧量，以防由于燃烧不足而将单质S引入氨法脱硫系统。②将硫酸铵溶液中铁离子用工艺水稀释，提高氧华风避免硫酸铵溶液中的铁离子影响氧华率导致硫酸铵结晶效果差。③氨法脱硫装置运行一段时间后，累计硫酸铵溶液中水不溶物过多导致硫酸铵无法结晶，定期对氨法脱硫装置浓缩段的溶液进行置换重新结晶。

3.4、腐蚀严重。脱硫吸收塔溶液在循环中会不断积累氯离子，对不锈钢产生腐蚀。氯离子含量过高会加剧系统中金属、缝隙腐蚀，对与硫铵溶液接触的管道及塔体造成强烈腐蚀，缩短设备寿命。

氨法脱硫装置运行一段时间后，就出现不同程度腐蚀，特别是脱硫塔入口烟道和工艺水管线腐蚀严重，甚至发生泄漏。措施包括：①用衬氟阀更换腐蚀的泄漏阀；②采用新型防腐工艺，对进口烟道、塔件、管线等进行纳米内防腐涂层处理。

4 脱硫塔改造情况

优化氨法脱硫装置能取得一定效果，硫酸铵溶液氧化率有一定提高，单质S可在硫回收尾气焚烧系统中完全燃烧，无需带入下游工段。然而，操作层面的优化并不能解决尾气中SO2超标拆硫酸铵溶液不结晶问题。考虑到最大限度利用原有系统设备，降低整体能耗，已确定对现有脱硫塔升级改造。改造后，脱硫塔加高50m，强化脱硫、氧化、洗涤功能，最大限度减少改造对原系统的影响。

4.1、增设浓缩脱硫段。改造前，脱硫塔分为脱硫段、水洗段、除雾段。改造后，原脱硫段上移，现脱硫段改为浓缩脱硫段使用。一部分高温烟气进入脱硫塔后，先进入浓缩脱硫段冷却，再与加氨后循环脱硫液逆向接触。SO2等酸性气体被脱硫液大量吸收，生成亚硫酸铵与亚硫酸氢铵，烟气得到充分净化。在脱硫塔中增加浓缩段后，硫酸铵溶液在浓缩段中浓缩，密度大于1.25g/cm3时出料，解决了硫酸铵溶液不结晶问题。

脱硫液吸收SO2后，形成饱和液滴。脱硫塔改造前，高温烟气在气液体系中进行热交换，导致溶剂水分蒸发过快，液滴迅速达到过饱和状态，大量晶核的析出不利于硫铵晶体生长。改造后，高温烟气降温并与脱硫液反应，蒸发结晶中的缓慢蒸发速率会导致较大过饱和度，晶体生长时间延长，硫酸铵产品平均粒径小于100μm，改造后升至110μm。

4.2、强化洗涤效果。由于硫回收尾气中SO2含量高，脱硫塔洗涤段一次循环泵设计流量较低，未能充分发挥水洗喷淋作用，导致脱硫塔尾气中SO2超标。将喷淋水洗转变为二级填料水洗，并增加洗涤水罐及循环喷淋回路。两个水洗段配备了填料，与改造前相比，阻力增加了一倍。经核算，改造后总阻力小于1000Pa，属于相对较低脱硫阻力，原料风参数能满足设计要求，原塔、烟道设计也能满足要求，加装填料对原有系统几乎无影响。

4.3、加装丝网除雾器。为有效去除脱硫塔尾气中携带的小雾滴，在水洗段上方加装除雾器，在原有脊式除雾器基础上，增加一层丝网除雾器与脊式除雾器，增强了除雾效果，进一步降低了尾气中含水量。改造后，脱硫塔顶除雾效果得到了有效改善。

4.4、增加塔外循环氧化槽。氨法脱硫工艺采用罗茨风机将空气送入脱硫塔，亚硫酸铵在脱硫塔中被强制氧化为硫酸铵，其会导致烟气中携带大量逸氨气溶胶。在脱硫塔外增设氧化槽对亚硫酸铵溶液进行氧化，可有效提高脱硫塔脱硫效率，并且氧化槽设有搅拌装置，能加强亚硫酸铵溶液氧化效果。

5 改造效果

5.1、社会效益。通过工艺调整与技术改造，烟气从塔体下部引入，从塔顶排出，按浓缩脱硫段→脱硫段→一级水洗段→二级水洗段→除雾器→出口顺序逐步上升，每段经不同程度净化，最终硫回收系统烟气中SO2和NH3能双达标排放，塔顶气体排放满足当地SO2≤50mg/Nm3、NH3≤8mg/Nm3环保要求，减排效果良好。

5.2、经济效益。来自硫回收装置的硫酸铵溶液输送至动力厂氨法脱硫装置后，系统进行离心干燥，混合浆液不再出现不结晶问题。混合硫酸铵溶液结晶产量可达13万t/a。该装置经技术改造，增加了副产品外销量，为企业带来巨大经济效益。

参考文献：

[1]缪世龙.氨法脱硫工艺需要解决的几个难点问题分析[J].信息化建设，2016(01):137.