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摘 要：通过分析硫化物的存在形式、工艺设备条件的选择和小氮肥企业脱硫工艺状况，论述了合成氨工艺中硫化物净化的影响因素和操作中注意的问题。
关键词：合成氨 硫化物脱除 设备选型
煤是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者约占有机质95%以上；煤中无机质也含有少量碳、氢、氧、硫等元素。煤中硫又分为有机硫和无机硫两大类。
一、工艺设备条件的选择
以块煤为原料的化工企业，原料气中硫化氢的脱除方法主要有：吸收、吸附、化学转化。针对硫化氢的腐蚀机理，在合成氨生产设备要充分考虑腐蚀，半水煤气脱硫一般是对设备进行内部环氧树脂防腐处理。变换气脱硫设备一般采用复合板，运转设备泵的运转部件一般采用不锈钢材质。
二、小氮肥企业脱硫工艺状况
1.半水煤气湿法脱硫
一般的工艺路线为半水煤气由气柜经洗气塔、静电除焦、罗茨风机和降温塔后，进入脱硫塔，在脱硫塔中与脱硫液逆流接触，气体中的无机硫和部分有机硫被溶液吸收后，进入分离器和清洗冷却器，冷却分离后的气体进入静电除焦器后进入气体压缩机。脱硫泵从贫液槽抽取“贫液”进入塔内，吸收后的“富液”进入富液槽经泵加压后送入再生槽，经喷射器吸收空气氧化再生后，硫以泡沫的形式从再生槽中浮选出来，“富液”转化为“贫液”，“贫液”经液位调节器进入贫液槽，如此循环使用。目前脱硫塔根据硫化氢的含量和气体气量选择单塔和双塔。双塔工艺中第一脱硫塔一般采用空塔喷淋，第二塔采用填料塔。
2.有机硫转化
根据煤质的情况有的煤含有机硫含量较高，有机硫吸附主要靠吸附剂来吸收，运行费用高。现在合成氨企业一般在变换工段增加水解塔，利用工段的热量使气体中的90%的有机硫转化成无机硫，无机硫在变换气脱硫中脱出。
3.变换气脱硫
变换气脱硫各企业根据自身的条件选择不同的操作压力。一般的工艺为：来自变换工段的气体进入脱硫塔，在脱硫塔填料层上与脱硫液逆流接触，气体中的H2S被溶液吸收后进入分离器，分离后气体进入后工段。脱硫泵从贫液槽抽取“贫液”进入塔内，吸收后的“富液”进入闪蒸塔回收液体中的气体，“富液”再进入再生槽，在催化剂的作用下经喷射器吸收空气氧化再生后单质硫以泡沫的形式从再生槽中浮选出来，“富液”转化为“贫液”，“贫液”经液位调节器进入贫液槽循环使用。
4.精脱硫
尿素、甲醇生产企业，由于工艺要求的特殊性，要求进脱碳、甲醇合成、合成的总硫含量越低越好（≤0.5×10-6），而一般的二次脱硫后的总硫在5×10-6左右，为了达到以上结果，在二次脱硫后设置精脱硫罐（脱碳前），装填活性炭、精脱硫剂，使用一段时间后达到饱和硫容后进行更换。生产尿素的企业在二氧化碳压缩也要增加精脱硫，以保证尿素设备不被腐蚀。
三、影响脱硫效果因素
1.设备状况
脱硫塔、再生槽、脱硫泵、喷射器、填料等。
2.溶液成份
主要包括总碱度、碳酸钠、催化剂、其它副产物含量、溶液的PH值。半水煤气脱硫采用碱液脱硫时，溶液的总碱度一般控制在20～25g/L；变换气脱硫，由于CO2分压影响，所以只能采用碱液脱硫，总碱度控制相对较高，一般在30g/L以上。催化剂的品种比较复杂，各自的要求也不同，对溶液中的副产物要求是越低越好。
3.生产状况和操作
气量、进口硫化氢、溶液循环量大小和稳定性；溶液的跑、冒、滴、漏现象，溶液大量损失后大量补水、泡沫是否正常浮选出来、溶硫的温度、熔硫后清液量的大小和浊度等。虽然脱硫是一工艺较简单工序，但生产好坏同操作者的工作责任心、管理者的管理程度有直接关系，在日常操作和管理中要抓住每一细节。
4.二氧化碳的影响
原料气中二氧化碳的影响有两方面，一是降低了溶液的PH值，PH值降低会使硫化物氧化为硫的反应速度下降，另一方面更重要的影响是降低了吸收硫化氢的传质速度。当原料气中不存在二氧化碳时，硫化氢的传质速度只与原料气中硫化氢分压有关，然而，当原料气中含高浓度二氧化碳时，溶液吸收硫化氢的速度显著降低，因此吸收塔的高度要增加很多。所以对加压脱硫时，要达到很高的脱除精度难度较大，虽然同选用的催化剂有关，但关系不大，主要还是同操作压力、进口硫含量、吸收塔的直径、填料高度、溶液循环量、填料的种类有关。
5.气体中杂质的影响
有些微量杂质可能会引起严重的操作问题，有些污染物可能产生不希望有的副反应，因而增大催化剂和碱的消耗；有些污染物可能附着于硫颗粒的表面，使硫不能聚合成大颗粒而影响泡沫的形成和正常的浮选；有些杂质可能破坏工厂的正常操作条件，引起溶液起泡。而这些杂质主要存在于水煤气、半水煤气中，象有机硫化物、焦油、苯、萘等；固体颗粒（飞尘、粉尘），金属（碱金属和重金属），酸性气体（HCN，SOX等）。如果溶液温度低于气体温度，原料气中的焦油会凝结在吸收塔内，为了避免发生这种情况，针对半脱，进吸收塔前的原料气先经过几级冷却，在每级冷却后除去焦油（静电除焦器）。
四、脱硫存在问题及分析
1.脱硫效率低
检查溶液组成（总碱度、碳酸钠含量、残硫含量、副反应量、催化剂含量）；检查溶液的实际循环量（现场实际调整观察）；药品实际加入量；再生情况；脱硫前硫化氢变化情况；塔压差情况（是否有设备方面的原因；分布器、填料堵塞等）。
2.总碱度持续降低、碱耗增加严重
是否存在边续性跑溶液，系统补水过多；分析溶液组成，主要看硫酸钠含量是否高，其它副反应也要做，主要看变化趋势（设备腐蚀也要做此项工作）；脱硫前硫化氢变化情况，泡沫的处理量、清液的回收量。
3.泡沫不正常（变稀、没有、变色等）
看加药记录，是否及时、稳定；脱硫前后硫化氢变化情况，脱硫前是否显著上升；溶液是否正常、清液的回收情况；溶液中的副反应组成、温度。
4.喷射器倒液
主要是喉管以下部分管道堵塞造成；喷射器设计加工有问题。
5.副反应上升
再生温度；熔硫不正常，清液出来的温度较高；进口气体成分变化；泡沫变稀，进熔硫的量增大；催化剂自身造成原因。
6.悬浮硫上升
前期原始投药，溶液处于转型期；进口硫化氢上升，泡沫变稀，泡沫没有完全浮选出来；熔硫后的清液大量回收，管理不善。再生槽液面低硫泡沫不能及时溢出，或得不到及时清理；再生空气量过大，液面翻腾猛烈，硫泡沫被打碎。
7.系统压差上升
针对半脱和变脱要分开考虑，变脱一般是硫堵造成，半脱的原因较多，但硫堵的可能性大。针对半脱最好定期测定塔的压差变化情况，最好分层测定，发现问题以便判断和及时处理或有针对性的对策。
8.喷射器堵塞
不少厂都出现过喷射器被硫泡沫堵塞的情况，有的厂是喷嘴堵，有的厂是喉管堵，有的厂空气吸入口也堵，这是硫泡沫粘度过大造成的。喷射器液体流量小时，富液中的硫颗粒慢慢粘附在喷嘴口、喉管入口及气室内壁，时间长了积聚量不断增大，最后使其堵塞，当出现这种情况时只拆卸喷射器清理或从空气吸入口通入蒸汽蒸煮处理。
五、硫泡沫的处理
从环保和生产稳定性考虑，结合国内处理好的企业的实际看，对泡沫最好先进行过滤，把90%以上的溶液过滤、分离出来回到系统，滤饼送去溶硫；这样可以解决相关的问题，日常的碱耗、催化剂消耗都会降低，运行成本减少。
参考文献
[1]林玉波.合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社，2009，10.
[2]万鹏. 合成氨的生产工艺的现状及发展趋势[J].中国科技纵横，2011，7.
关键词：合成氨 硫化物脱除 设备选型
煤是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者约占有机质95%以上；煤中无机质也含有少量碳、氢、氧、硫等元素。煤中硫又分为有机硫和无机硫两大类。
一、工艺设备条件的选择
以块煤为原料的化工企业，原料气中硫化氢的脱除方法主要有：吸收、吸附、化学转化。针对硫化氢的腐蚀机理，在合成氨生产设备要充分考虑腐蚀，半水煤气脱硫一般是对设备进行内部环氧树脂防腐处理。变换气脱硫设备一般采用复合板，运转设备泵的运转部件一般采用不锈钢材质。
二、小氮肥企业脱硫工艺状况
1.半水煤气湿法脱硫
一般的工艺路线为半水煤气由气柜经洗气塔、静电除焦、罗茨风机和降温塔后，进入脱硫塔，在脱硫塔中与脱硫液逆流接触，气体中的无机硫和部分有机硫被溶液吸收后，进入分离器和清洗冷却器，冷却分离后的气体进入静电除焦器后进入气体压缩机。脱硫泵从贫液槽抽取“贫液”进入塔内，吸收后的“富液”进入富液槽经泵加压后送入再生槽，经喷射器吸收空气氧化再生后，硫以泡沫的形式从再生槽中浮选出来，“富液”转化为“贫液”，“贫液”经液位调节器进入贫液槽，如此循环使用。目前脱硫塔根据硫化氢的含量和气体气量选择单塔和双塔。双塔工艺中第一脱硫塔一般采用空塔喷淋，第二塔采用填料塔。
2.有机硫转化
根据煤质的情况有的煤含有机硫含量较高，有机硫吸附主要靠吸附剂来吸收，运行费用高。现在合成氨企业一般在变换工段增加水解塔，利用工段的热量使气体中的90%的有机硫转化成无机硫，无机硫在变换气脱硫中脱出。
3.变换气脱硫
变换气脱硫各企业根据自身的条件选择不同的操作压力。一般的工艺为：来自变换工段的气体进入脱硫塔，在脱硫塔填料层上与脱硫液逆流接触，气体中的H2S被溶液吸收后进入分离器，分离后气体进入后工段。脱硫泵从贫液槽抽取“贫液”进入塔内，吸收后的“富液”进入闪蒸塔回收液体中的气体，“富液”再进入再生槽，在催化剂的作用下经喷射器吸收空气氧化再生后单质硫以泡沫的形式从再生槽中浮选出来，“富液”转化为“贫液”，“贫液”经液位调节器进入贫液槽循环使用。
4.精脱硫
尿素、甲醇生产企业，由于工艺要求的特殊性，要求进脱碳、甲醇合成、合成的总硫含量越低越好（≤0.5×10-6），而一般的二次脱硫后的总硫在5×10-6左右，为了达到以上结果，在二次脱硫后设置精脱硫罐（脱碳前），装填活性炭、精脱硫剂，使用一段时间后达到饱和硫容后进行更换。生产尿素的企业在二氧化碳压缩也要增加精脱硫，以保证尿素设备不被腐蚀。
三、影响脱硫效果因素
1.设备状况
脱硫塔、再生槽、脱硫泵、喷射器、填料等。
2.溶液成份
主要包括总碱度、碳酸钠、催化剂、其它副产物含量、溶液的PH值。半水煤气脱硫采用碱液脱硫时，溶液的总碱度一般控制在20～25g/L；变换气脱硫，由于CO2分压影响，所以只能采用碱液脱硫，总碱度控制相对较高，一般在30g/L以上。催化剂的品种比较复杂，各自的要求也不同，对溶液中的副产物要求是越低越好。
3.生产状况和操作
气量、进口硫化氢、溶液循环量大小和稳定性；溶液的跑、冒、滴、漏现象，溶液大量损失后大量补水、泡沫是否正常浮选出来、溶硫的温度、熔硫后清液量的大小和浊度等。虽然脱硫是一工艺较简单工序，但生产好坏同操作者的工作责任心、管理者的管理程度有直接关系，在日常操作和管理中要抓住每一细节。
4.二氧化碳的影响
原料气中二氧化碳的影响有两方面，一是降低了溶液的PH值，PH值降低会使硫化物氧化为硫的反应速度下降，另一方面更重要的影响是降低了吸收硫化氢的传质速度。当原料气中不存在二氧化碳时，硫化氢的传质速度只与原料气中硫化氢分压有关，然而，当原料气中含高浓度二氧化碳时，溶液吸收硫化氢的速度显著降低，因此吸收塔的高度要增加很多。所以对加压脱硫时，要达到很高的脱除精度难度较大，虽然同选用的催化剂有关，但关系不大，主要还是同操作压力、进口硫含量、吸收塔的直径、填料高度、溶液循环量、填料的种类有关。
5.气体中杂质的影响
有些微量杂质可能会引起严重的操作问题，有些污染物可能产生不希望有的副反应，因而增大催化剂和碱的消耗；有些污染物可能附着于硫颗粒的表面，使硫不能聚合成大颗粒而影响泡沫的形成和正常的浮选；有些杂质可能破坏工厂的正常操作条件，引起溶液起泡。而这些杂质主要存在于水煤气、半水煤气中，象有机硫化物、焦油、苯、萘等；固体颗粒（飞尘、粉尘），金属（碱金属和重金属），酸性气体（HCN，SOX等）。如果溶液温度低于气体温度，原料气中的焦油会凝结在吸收塔内，为了避免发生这种情况，针对半脱，进吸收塔前的原料气先经过几级冷却，在每级冷却后除去焦油（静电除焦器）。
四、脱硫存在问题及分析
1.脱硫效率低
检查溶液组成（总碱度、碳酸钠含量、残硫含量、副反应量、催化剂含量）；检查溶液的实际循环量（现场实际调整观察）；药品实际加入量；再生情况；脱硫前硫化氢变化情况；塔压差情况（是否有设备方面的原因；分布器、填料堵塞等）。
2.总碱度持续降低、碱耗增加严重
是否存在边续性跑溶液，系统补水过多；分析溶液组成，主要看硫酸钠含量是否高，其它副反应也要做，主要看变化趋势（设备腐蚀也要做此项工作）；脱硫前硫化氢变化情况，泡沫的处理量、清液的回收量。
3.泡沫不正常（变稀、没有、变色等）
看加药记录，是否及时、稳定；脱硫前后硫化氢变化情况，脱硫前是否显著上升；溶液是否正常、清液的回收情况；溶液中的副反应组成、温度。
4.喷射器倒液
主要是喉管以下部分管道堵塞造成；喷射器设计加工有问题。
5.副反应上升
再生温度；熔硫不正常，清液出来的温度较高；进口气体成分变化；泡沫变稀，进熔硫的量增大；催化剂自身造成原因。
6.悬浮硫上升
前期原始投药，溶液处于转型期；进口硫化氢上升，泡沫变稀，泡沫没有完全浮选出来；熔硫后的清液大量回收，管理不善。再生槽液面低硫泡沫不能及时溢出，或得不到及时清理；再生空气量过大，液面翻腾猛烈，硫泡沫被打碎。
7.系统压差上升
针对半脱和变脱要分开考虑，变脱一般是硫堵造成，半脱的原因较多，但硫堵的可能性大。针对半脱最好定期测定塔的压差变化情况，最好分层测定，发现问题以便判断和及时处理或有针对性的对策。
8.喷射器堵塞
不少厂都出现过喷射器被硫泡沫堵塞的情况，有的厂是喷嘴堵，有的厂是喉管堵，有的厂空气吸入口也堵，这是硫泡沫粘度过大造成的。喷射器液体流量小时，富液中的硫颗粒慢慢粘附在喷嘴口、喉管入口及气室内壁，时间长了积聚量不断增大，最后使其堵塞，当出现这种情况时只拆卸喷射器清理或从空气吸入口通入蒸汽蒸煮处理。
五、硫泡沫的处理
从环保和生产稳定性考虑，结合国内处理好的企业的实际看，对泡沫最好先进行过滤，把90%以上的溶液过滤、分离出来回到系统，滤饼送去溶硫；这样可以解决相关的问题，日常的碱耗、催化剂消耗都会降低，运行成本减少。
参考文献
[1]林玉波.合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社，2009，10.
[2]万鹏. 合成氨的生产工艺的现状及发展趋势[J].中国科技纵横，2011，7.