228-甲硫醇装置瓶颈问题从反应气分离液硫采用羽叶分离捕集器升级复挡捕集器技术方案

       本技术贴专门针对甲硫醇甲硫醚项目瓶颈问题从反应气高效稳定脱除液体硫磺采用羽叶分离捕集器技术升级取代传统复挡捕集器技术方案进行分析讨论，为类似工艺装置从工艺反应气高效分离脱除易堵塞液硫提供技术借鉴。

        甲硫醇，作为重要的一碳硫醇，是一种重要的有机合成中间体 ,在合成、饲料、农药和医药等方面具有 广泛的应用。作为重要用途，甲硫醇为原料用于合成蛋氨酸广泛使用在饲料工业、医药工业、食品工业、保健工业等领域；甲硫醇可直接用于重要有机中间体二甲二硫；在农药生产上用于制取甲基磺酰氯 (CH3SO2Cl) 、甲硫基丙醇、丙虫磷、倍 硫磷、西草净和杀虫剂灭多威等。目前，国内市场优质甲硫醇缺口很大，其合成成为精细化工企业关注对象。

针对甲硫醇装置中反应气分离液硫的问题，传统的复挡捕集器在处理效率和易堵塞方面存在局限。本次技术升级主要采用羽叶分离捕集器来替代复挡捕集器。羽叶分离捕集器通过其高效的气液分离能力，能够更有效地从反应气中脱除液体硫磺，减少堵塞问题，提高整体工艺的稳定性和效率。这一技术升级为相似的工艺装置提供了重要的技术参考和借鉴。
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       综合国内外甲硫醇装置生产工艺，包含从硫化氢和硫磺两种硫源工艺。但无论哪种硫源工艺，其工艺气都携带不少没有完全反应转化的无机硫液沫和硫蒸汽，如不加以及时高效稳定脱除，会在下游工艺冷凝器和各类塔器中遇冷凝固堵塞管道设备，导致生产线运行不畅、生产负荷难以稳定达到设计负荷且运行成本居高不下。

       本技术贴即以我国北方区域常用的硫化氢为合成反应硫源工艺，针对从其硫化氢气流脱除所携带的液体硫磺液沫和蒸汽所用复挡捕集器遇到的技术瓶颈和采用羽叶分离捕集器进行针对性技术升级进行剖析讨论。

        该工艺先采用液体硫磺加氢制取硫化氢，再以硫化氢为原料气合成甲硫醇。基于业主提供的硫化氢装置运行工艺情况，来自硫化氢合成塔的粗硫化氢在工况温度~350℃、工况压力0.4-0.6MPaG并以1000~1800Nm^3/h流量与原料气新氢换热降温降压至~150℃左右、工况压力0.25-0.4MPaG进入传统复挡捕硫罐V-1102脱除液硫。业主反馈说，原有传统复挡捕硫罐V-1102运行效果不佳，每半个月只能从捕硫罐V-1102底部间歇排出一股不到10kg液硫，而不少硫沫后窜到硫化氢吸收塔、解吸塔甚至脱气塔和干燥塔等硫化氢精制塔器系统造成硫磺凝固堵塞塔器及管线。

       在以往的技术贴中，曾讨论过煤化工项目硫回收装置尾气采用传统丝网除沫器用于液硫捕集往往因硫磺在丝网上凝固堵塞丝网内件棘手问题而需要采用羽叶分离捕集器技术升级取代传统丝网除沫器的案例分析讨论。
       而这里采用的复挡捕集器，为了规避丝网除沫器堵塞而采用国内上世纪60-70年代硫酸厂惯用的传统复挡除沫器分离捕集液硫。复挡除沫器，总体来讲是我们国内上世纪60-70年代硫酸厂自制的一种经验模式的除沫器，为了规避丝网除沫器堵塞，却**牺牲分离除沫性能，出现顾此失彼。

      附图1是复挡除沫器的结构示意图：从图上红色箭头所示，携带液硫沫的气流从入口管进入壳体，上行至复挡内件，分离下来的液硫从传统结构的U型液封端排出至罐底，而处理后的气流继续上升至罐顶排出。罐体下端和底部外绕盘管伴热。

      大家会很关注这种复挡捕集器的内件，到底是什么结构？下面咱们来一一分析。
       请看这这种复挡捕集器的立剖图：

       从立剖图可看到，气流从侧面进入到一组由高至低、自外向内按照同心圆布设且顶部密封阻断连接固定于中心管的轴瓦内件，由于内件顶部受到阻断，气流在轴瓦里运行不同半径的下旋。

        复挡捕集器内的分区情况，请见下图：从分区图可见，气流从入口管进入壳体后汇集在一块弧形卡板与壳体围成的空间，入口再从卡固在弧形卡板上的轴瓦组件一侧进入内件区域。

        接下来再看看复挡内件的俯视图如下：

       从复挡内件的俯视图可见，这些轴瓦组实际上是近3/4的圆弧形筒板，正对入口管一侧开放，而另一侧也被密封。气流从入口管进入到壳体内汇集区域，再从内件组一侧进入，下旋近3/4圈后，到达中心集气筒底部，通过集气筒向上至排气管。

       从上面关于复挡捕集器信息可知，复挡捕集器确实是一种凭经验靠大概加估计设计制造的分离设备，相对于国际上气液分离器设计应用规范惯例而言，存在如下严重技术缺陷：（1）没有按照专业动力学分离技术要求以充分考虑工况下气流及硫磺液相各自粘度、密度以及液流表面张力等物化特性波动对气液分离效率的影响，造成实际运行效果不佳；（2）复挡旋片内件，只有近3/4圈结构，采用并联布置，结构简单而尺寸结构各不相同，导致每只旋片分离效率都不一样，外高内低，无法对气液实现定量分离；（3）复挡旋片内件的理论分离单元数目小于1，且缺少独立的气液两相流各自独立分流通道，无法应对波动工况下对逃逸液硫的补救捕集回收功能，甚至在波动工况下极易导致气液两相由“分离”向“分散”的对立面转变，形成气液“返混” 、液硫“挟带”现象。结构决定性能！

       针对业主硫化氢装置原有捕硫罐V-1102实际运行情况，NOVEL公司通过其精准动力学分离技术诊断平台运行得知：在工况温度150℃、工况表压0.25 MPaG 、工况气相流量1800Nm^3/hr、工况气相组成mol% (氢气40-49 /硫化氢40-50 /其它1-5)情形下，原有捕硫罐V-1102处理后的气流中残留的液硫平均尺寸达到105.30微米，分离运行效果不佳。当工况气流流量下降时，原有复挡旋片捕集器分离效率还会下降。