常溫精脫硫在醇烴化合成氨流程中的應(yīng)用
作者/來源:張清建，王先厚，李仕祿，孔渝華（湖北化學(xué)研究院國家CO變換與氣體凈化劑重點工業(yè)基地，湖北 武漢 43 日期:2007-05-24 點擊量:902
0 前 言
傳統(tǒng)的合成氨工藝在合成前設(shè)置銅洗凈化塔，其作用是脫除微量硫、CO和CO2，由于銅洗運行費用高，凈化度低且造成環(huán)境污染等問題，現(xiàn)在的合成氨設(shè)計多采用醇烴化取代銅洗。其優(yōu)點是節(jié)能、環(huán)保、凈化度高，因此很受歡迎，已被廣泛采用。但醇化和烴化催化劑對硫都十分敏感，要求總硫＜0.1×10－6 ，因此精脫硫就顯得尤為重要。
傳統(tǒng)的高溫精脫硫需高溫?zé)嵩�，精脫硫催化劑價格貴導(dǎo)致精脫硫工段操作費用高，因此不適合中小型廠。湖北省化學(xué)研究院經(jīng)過十幾年的努力，開發(fā)出了JTL-1、JTL-4及JTL-5常溫精脫硫工藝、十幾種常溫精脫硫劑和HC-2型微量硫分析儀，可根據(jù)原料氣中硫含量的不同來選擇合適而經(jīng)濟的工藝流程，保證精脫硫后總硫小于0.1×10－6。
1 常溫精脫硫工藝的比較
表1列出了三種常溫精脫硫工藝及其配套的精脫硫劑、使用條件等。
2 JTL-1常溫精脫硫工藝及其應(yīng)用
2.1 JTL-1常溫精脫硫工藝的特點
（1）T504水解催化劑活性好，COS轉(zhuǎn)化率＞99%，使COS＜0.03×10－6。
（2）T102、T703脫硫精度高（H2S＜0.03×10-6），反應(yīng)速度快（空速1000～2000h－1），精脫硫硫容大。
2.2 JTL-1常溫精脫硫在醇烴（雙甲）化合成氨流程中的應(yīng)用實例
湖南湘陰氮肥廠1996年采用原料氣雙甲精制新工藝代替銅洗，采用了我院開發(fā)的JTL-1常溫精脫硫新工藝，可使原料氣體中總硫≤0.1×10-6，滿足了生產(chǎn)需要，取得了經(jīng)濟效益和環(huán)保雙豐收。
2.2.1 主要工藝指標
原料氣氣量 8330 m3/h
系統(tǒng)壓力 0.4～0.5MPa
水解劑溫度 40～100℃
硫含量 H2S＜10×10－6, COS＜10×10－6
2.2.2 JTL-1常溫精脫硫工藝流程
2.2.2 主要設(shè)備規(guī)格和精脫硫劑裝填見表2。
2.2.3 生產(chǎn)運行小結(jié)
精脫硫1996年9月投入應(yīng)用以來，運行穩(wěn)定、操作簡單，精脫硫運行數(shù)據(jù)列于表3。
精脫硫后H2S＋COS＜0.06×10－6,甲醇催化劑壽命大大延長，每年少更換1～2爐甲醇催化劑，生產(chǎn)時間和能力大幅度提高，因此不到半年就收回了全部投資。
3 JTL-4常溫精脫硫工藝及應(yīng)用實例
3.1 JTL-4常溫精脫硫工藝的特點
（1）T102精脫硫劑將原料氣中的H2S脫除至＜0.03×10－6；T104將COS和CS2分別脫至＜0.03×10－6，使總硫（H2S＋COS＋CS2）＜0.1×10－6。
（2）該工藝可在真正常溫下使用，無需提溫、降溫。
（3）可在脫除有機硫COS的同時脫除CS2。
（4）流程簡單，操作簡便，投資低。
3.2 JTL-4常溫精脫硫工藝在烴化合成氨流程的應(yīng)用實例
由T102和T104組成的JTL-4精脫硫工藝已在山西豐喜臨漪分公司、江蘇恒盛化肥有限責(zé)任公司、山西晉豐等多家醇烴化合成氨流程中使用，效果顯著，現(xiàn)以江蘇恒盛化肥有限公司為例進行介紹。
2004年，江蘇恒盛有限公司新建120 kt/a合成氨裝置，采用醇烴化流程，凈化氣精脫硫采用我院T102和T104精脫硫劑組成的JTL-4精脫硫新工藝，經(jīng)過近兩年的工業(yè)運行，精脫硫完全達到設(shè)計要求，滿足了醇烴化合成氨的生產(chǎn)。
3.2.1 操作參數(shù)
原料氣氣量 46000 m3/h；
壓力 2.65MPa；
操作溫度 30℃；
要求精脫硫后總硫（H2S＋COS＋CS2）＜0.1×10－6。
3.2.2 JTL-4常溫精脫硫工藝流程
脫碳氣→氣液分離器→第一精脫硫塔→第二精脫硫塔
3.2.3 精脫硫設(shè)備規(guī)格和精脫硫裝填量（見表4）
表4 精脫硫設(shè)備規(guī)格和精脫硫劑裝填量
3.2.4 精脫硫效果
精脫硫系統(tǒng)于2004年6月投入使用以來運行良好，各項指標均在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免了醇烴化催化劑因硫超標而中毒，使用效果理想。精脫硫運行數(shù)據(jù)見表5。
表5 JTL-4常溫精脫硫運行數(shù)據(jù)
醇烴化合成氨開車近兩年來，運行平穩(wěn)，精脫硫出口總硫含量＜0.1×10－6，有效地保護了醇化、烴化和氨合成催化劑。
3 JTL-5常溫精脫硫工藝及其應(yīng)用實例
3.1 JTL-5常溫精脫硫工藝的特點
（1）T703（或T102）將原料氣中H2S脫除至＜0.03×10－6；T504將COS轉(zhuǎn)化為H2S由T102脫除，CS2由T104脫除，使總硫（H2S＋COS＋CS2）＜0.1×10－6。
（2）該工藝是JTL-1與JTL-4工藝的結(jié)合，可解決高COS的原料氣精脫硫。
（3）該工藝可同時解決工藝氣中較高含量的CS2的原料氣精脫。
4.2 JTL-5常溫精脫硫工藝在醇烴化合成氨流程中的應(yīng)用實例
由于低硫煤資源的緊缺，越來越多的合成氨廠考慮到將來可能采用高硫煤，精脫硫的任務(wù)更加繁重。采用JTL-5常溫精脫硫工藝，可解決將來燒高硫煤原料氣的精脫硫，現(xiàn)以江蘇華昌化工有限公司為例進行介紹。江蘇華昌化工有限公司新區(qū)新建醇烴化流程160 kt/a項目，設(shè)計中采用我院JTL-5常溫精脫硫工藝，經(jīng)過近兩年的工業(yè)運行，效果理想。
4.2.1 精脫硫原料氣工藝參數(shù)
脫碳氣氣量： 76885 m3/h
脫碳氣中硫含量：H2S ≤5mg/m3 ；COS ≤5mg/m3 ；CS2 ≤0.5mg/m3
操作壓力： 2.7MPa
溫度： 35℃
4.2.2 JTL-5精脫硫工藝流程
4.2.3 設(shè)備直徑、脫硫劑型號及裝填量見表6
表6 精脫硫設(shè)備及裝填量
4.2.4 精脫硫效果
合成氨系統(tǒng)2005年5月開車以來，精脫硫很好的保護了“醇烴化”催化劑和氨合成催化劑，系統(tǒng)平穩(wěn)，到2006年12月甲醇催化劑僅提溫5℃，效果滿意。精脫硫進出口硫含量分析數(shù)據(jù)見表7。
表7 精脫硫進出口硫分析數(shù)據(jù)
5 結(jié) 語
醇烴化合成氨流程具有明顯的經(jīng)濟、環(huán)保價值而得以快速推廣，精脫硫保證了醇烴化催化劑的長周期運行，因此選擇合理的精脫硫工藝尤為重要。
（1）工藝氣（或合成氣）中COS含量高但不含CS2時，采用JTL-1常溫精脫硫工藝。
（2）工藝氣（或合成氣）中COS和 CS2含量均較低時，采用JTL-4常溫精脫硫工藝。
（3）工藝氣（或合成氣）中COS和 CS2含量均較高時（一般用高硫煤），采用JTL-5常溫精脫硫工藝。
（4）硫化物脫凈以后，還應(yīng)該考慮氯和羰基金屬的凈化脫除問題。
從工業(yè)應(yīng)用來看，三種常溫精脫硫工藝完全可以解決醇烴化合成氨的氣體精脫硫問題。