專利名稱：：一種合成氨碳化系統(tǒng)的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種合成氨碳化系統(tǒng)的脫硫方法，尤其是一種碳酸氫銨生產(chǎn)的合成氨碳化系統(tǒng)的脫硫方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，碳酸氫銨生產(chǎn)的合成氨原料氣經(jīng)一次脫硫及CO的變換反應(yīng)后，變換氣中含有約28％的CO2和0.1g/M3～0.4g/M3的硫化物進(jìn)入碳化系統(tǒng)，用合成送來(lái)的氣氨制成180tt～200tt濃氨水吸收變換氣中CO2和大部分硫化物，生成的碳酸氫銨作為產(chǎn)品。離開(kāi)碳化工段的氣體中CO2含量應(yīng)少于0.2％(體積)，H2S含量應(yīng)少于0.01g/m3。碳化系統(tǒng)在凈化硫化氫過(guò)程中，不但設(shè)備管道腐蝕，而且系統(tǒng)生成的FeS使肥料結(jié)晶變細(xì)，水份含量高，肥料顏色黑。為了滿足合成氨生產(chǎn)需要，必須將碳化后氣體的硫化氫含量脫至2PPM以下。目前，廣泛采用碳化后串干法脫硫，即用活性炭、氧化鋅、氧化鐵脫硫，水解脫硫劑作吸附劑脫硫，活性炭及氧化鐵硫容較低，因此用量大、更換頻繁；使用氧化鋅脫硫及水解脫硫，雖然凈化度高，但工藝復(fù)雜且成本高。山西省化工研究院于1978年發(fā)表的在碳化氨水中使用FeSO4脫硫法，利用FeSO4電離出的Fe++和HS-生成溶度積較小的FeS沉淀，以增加氣相中硫化氫轉(zhuǎn)入到液相中的平衡推動(dòng)力，來(lái)達(dá)到提高原料氣凈化度的目的，具有較好的脫硫作用，但其對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重且碳酸氫銨產(chǎn)品結(jié)晶小、水份高且顏色呈灰黑色。本發(fā)明的目的在于提供一種新的脫硫方法，即相應(yīng)提供一種新的脫硫劑，將變換氣的H2S含量降低至2PPM以下，并防止碳化系統(tǒng)設(shè)備腐蝕和生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)異的碳酸氫銨產(chǎn)品。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案即采用鋅氨脫硫法除去變換氣中的H2S，過(guò)程包括(1)向碳化系統(tǒng)按10～38gZn/KgH2S的量自吸氨系統(tǒng)的凈化器加入鋅粒，在0～65℃、氨濃度為50tt～200tt條件下生成含鋅離子的濃氨水，然后(2)送至碳化塔，在溫度為25～50℃、壓力為0.5～0.8MPa條件下吸收二氧化碳，將硫化氫脫至2PPM以下。本發(fā)明較好的技術(shù)方案可以是脫硫劑鋅粒的加入量為20～30g/KgH2S，此加入量效果最好，鋅粒的加入量不要過(guò)高或過(guò)低，鋅的加入量若低于10g/KgH2S，脫硫化氫的效果差，且造成腐蝕設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量也受到很大影響，其結(jié)晶小、含水量高且顏色變得灰黑。此外，沒(méi)有必要加入過(guò)多的脫硫劑鋅粒。本發(fā)明較好的技術(shù)方案還可以是在一次循環(huán)吸氨排管出口處、二次循環(huán)吸氨排管出口處或母液槽出口處其中之一處加入脫硫劑鋅粒，即可以將凈化器(5)裝至如圖1所示的一次循環(huán)吸氨排管(4)、二次循環(huán)吸氨排管(9)或母液槽(1)之一的出口處，向凈化器(5)中加入計(jì)量的鋅粒，均可達(dá)到較好的脫硫效果。但其工藝控制條件有所不同，即溫度和氨濃度不同，具體數(shù)據(jù)列于表1。表1三種加鋅部位工藝條件</tables>與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明使用的脫硫劑鋅比鐵的電負(fù)性低，在氨水中較鐵更易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(Zn的電極電位-1.245V，F(xiàn)e的電極電位-0.877V)，鋅在氨水中能和溶解氧反應(yīng)并將氧除盡，有效抑制碳化設(shè)備及管道發(fā)生化學(xué)腐蝕。2、除氧生成物Zn(OH)2很容易生成溶解于氨水中的氨絡(luò)合物，鋅氨絡(luò)合物離解出的Zn++能和氨水中NH4HS電離出來(lái)的HS-反應(yīng)生成比FeS溶度積更小的ZnS沉淀，氨水中基本不存在HS-，極大提高了氨水脫硫能力，使碳化后氣體中的硫化物含量在2PPM以下。3、使用鋅脫硫生成的硫化物是白色沉淀，提高了產(chǎn)品碳酸氫銨的外觀質(zhì)量。4、本發(fā)明的流程簡(jiǎn)單，易于操作，可以根據(jù)變換氣中硫化物含量的高低，任意調(diào)節(jié)加鋅量，確保碳化后氣體中的硫化物凈化度不受變換氣中硫化物升高的影響。5、本發(fā)明的實(shí)施投資少，操作費(fèi)用低。生產(chǎn)能力為5萬(wàn)噸/年的合成氨廠，要保證脫硫達(dá)2PPM以下，用鋅氨法脫硫投資為1萬(wàn)元左右，而采用其它方法總投資達(dá)150萬(wàn)元左右；本法每噸氨脫硫費(fèi)用為0.15～0.20元，即每噸氨耗鋅不足30克，是其它任何脫硫方法無(wú)法比擬的。以下對(duì)本發(fā)明的附圖作出說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖，所示的加鋅部位在一次循環(huán)吸氨排管出口處。圖中，方框內(nèi)的1是母液槽，2是一次吸氨泵，3是一次高位吸氨器，4是一次循環(huán)吸氨排管，5是凈化器，6是循環(huán)槽，7是循環(huán)氨水泵，8是二次高位吸氨器，9是二次循環(huán)吸氨排管，10是濃氨水槽，11是濃氨水泵，12是碳化副塔，13是碳化主塔，14是稠厚器，15是離心機(jī)，16是碳化綜合塔。其物料走向參看圓圈內(nèi)編號(hào)，圈內(nèi)編號(hào)1是來(lái)自三氣回收氨水，2是低碳化度稀氨水，3、4是混合母液，5、6、7、8、9是除氧后含鋅氨水，10、11、12、13是二次循環(huán)濃氨水，14是予碳化液，15、16是含碳酸氫銨的碳化液，17是母液，18是碳酸氫銨，19是變換氣，20是主塔出口氣，21是副塔出口氣，22是碳化后原料氣，23、24是合成氨送來(lái)的氣氨。以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1將脫硫劑鋅粒按13gZn/KGH2S的量自凈化器(5)加入，凈化器(5)裝在一次循環(huán)吸氨排管(4)出口處，從吸氨排管出來(lái)的濃度為150tt～170tt、溫度為30～60℃的濃氨水進(jìn)入凈化器(5)發(fā)生反應(yīng)后，進(jìn)入氨水循環(huán)槽(6)，用循環(huán)氨水泵(7)再次送入高位吸氨器(8)，繼續(xù)吸收從合成氨崗位送來(lái)的氣氨，制成180tt～200tt的濃氨水，經(jīng)二次循環(huán)吸氨排管(9)冷卻后送入濃氨水槽(10)，用濃氨水泵(11)將不含溶解氧，僅含〔Zn(NH3)4〕++和Zn++的濃氨水送至壓力為0.5～0.8MPa的碳化副塔(12)內(nèi)，吸收碳化主塔(13)出口氣中二氧化碳和硫化氫，出碳化副塔(12)的予碳化液進(jìn)入碳化主塔(13)繼續(xù)吸收變換氣19中的二氧化碳和硫化氫，在碳化主塔(13)內(nèi)生成碳酸氫銨，含碳酸氫銨的碳化液15進(jìn)入稠厚器(14)靜置一段時(shí)間，然后將含碳酸氫銨碳化液放入離心機(jī)(15)，分離出產(chǎn)品碳銨18，母液17進(jìn)入母液槽(1)內(nèi)和綜合塔(16)來(lái)的低碳化度稀氨水混合后，用一次循環(huán)泵(2)送至一次高位吸氨器(3)吸收從合成氨崗位送來(lái)的氣氨23，制成150tt～170tt的濃氨水經(jīng)一次循環(huán)排管(4)冷卻至28～65℃進(jìn)入凈化器(5)中，開(kāi)始新一輪循環(huán)。氣本流程由變換崗位送來(lái)的含二氧化碳28％，硫化氫0.1～0.4g/M3的變換氣進(jìn)入碳化主塔(13)，進(jìn)行脫碳脫硫反應(yīng)，主塔(13)出口氣進(jìn)入副塔(12)用濃氨水繼續(xù)吸收其中的CO2和硫化氫，出副塔(12)的氣體進(jìn)入碳化綜合塔(16)用三氣回收來(lái)的稀氨水繼續(xù)吸收尾氣中的二氧化碳及硫化氫，出綜合塔(16)的原料氣中二氧化碳含量低于0.2％，硫化氫含量低于2PPM送后工段進(jìn)行凈化和氨合成。本實(shí)施例的工藝控制及產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)表2。實(shí)施例2～6凈化器(5)與實(shí)例1同裝在一次循環(huán)吸氨排管(4)出口處，操作方法同例1，工藝控制及產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)表2。實(shí)施例7～9凈化器(5)裝在二次循環(huán)吸氨排管(9)出口，基本操作方法同例1，工藝控制及產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)表2。實(shí)施例10～12凈化器(5)裝在母液槽(1)出口，基本操作方法同例1，工藝控制及產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)表2。表2鋅脫硫工藝控制一覽表<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="1154">實(shí)施例溶鋅溫度℃溶鋅氨水濃度t進(jìn)塔氨水含〔HS-〕％進(jìn)塔氨水濃度tt進(jìn)塔氨水〔Zn++〕克離子/升×10-2變換氣中H2Sg/M3每噸氨帶入H2Sg/T碳化塔內(nèi)HS-〕克離子/升×10-5原料氣中H2SPPM碳銨顏色碳銨水份％鐵腐蝕量％耗鋅量g/KgH2S129170微2000.0450.073150.0531.2微灰2.50微量13238159無(wú)1970.380.167200.1211.1白2.60無(wú)36345157無(wú)1950.350.209000.1511.2白2.70無(wú)27.4446150無(wú)1980.300.229900.1671.2白2.73無(wú)23557169微2000.150.2611700.1971.3微灰2.80微量10.5664158無(wú)1940.380.3013500.2271.3白2.80無(wú)21730190無(wú)1960.220.156750.1141白2.80無(wú)．25835198無(wú)2000.330.209000.1541白2.70無(wú)27943200無(wú)2000.530.3013500.2311白2.80無(wú)3010553微1980.040.083600.0625微灰3.20微量11113575微1970.080.125400.0914微灰3.00微量13124898微2000.120.2511250.1933微灰2.90微量15</table></tables>權(quán)利要求1.一種合成氨生產(chǎn)碳化系統(tǒng)的脫硫方法，向碳化系統(tǒng)中加入適量的脫硫劑，在一定的溫度和氨濃度條件下脫硫，本發(fā)明的特征在于采用鋅氨脫硫法，過(guò)程包括(1)向碳化系統(tǒng)按10～38gZn/KgH2S的量自吸氨系統(tǒng)的凈化器加入鋅粒，在0～65℃、氨濃度為50tt～200tt條件下生成含鋅離子的濃氨水，然后(2)送至碳化塔，在溫度為25～50℃、壓力為0.5～0.8MPa條件下吸收二氧化碳，脫去硫化氫至含量為2PPM以下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫方法，其特征在于脫硫劑鋅粒的加入量為20～30g/KgH2S。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫方法，其特征在于在一次循環(huán)吸氨排管出口處、二次循環(huán)吸氨排管出口處或母液槽出口處的其中之一處加入脫硫劑鋅粒。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種合成氨生產(chǎn)碳化系統(tǒng)的脫硫方法,向碳化系統(tǒng)按10～38gZn/KgH文檔編號(hào)C01C1/04GK1172148SQ9710809公開(kāi)日1998年2月4日申請(qǐng)日期1997年6月2日優(yōu)先權(quán)日1997年6月2日發(fā)明者鄧得順申請(qǐng)人:鄧得順