新型脫硫催化劑在脫硫裝置中的使用

張仲平

（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606）

1 工藝現(xiàn)狀

公司焦化廠二回收生產(chǎn)裝置為150萬(wàn)t/a焦?fàn)t擴(kuò)建一期工程3＃、4＃焦?fàn)t配套的煤氣凈化裝置，設(shè)計(jì)焦?fàn)t煤氣處理量為6.24×104m3/h，于2007年7月投產(chǎn)。其中，脫硫系統(tǒng)采用改良ADA法脫硫工藝生產(chǎn)硫磺。其工藝流程為：

洗苯塔后的煤氣進(jìn)入2臺(tái)并聯(lián)操作的脫硫塔，與塔頂噴淋下來(lái)的ADA脫硫液逆流接觸，以吸收煤氣中的硫化氫。脫硫塔后含硫化氫約0.3g/m3的煤氣回焦?fàn)t加熱后送至用戶。

脫硫塔吸收了H2S、HCN的脫硫液經(jīng)液封槽至反應(yīng)槽，然后用脫硫液泵送入再生塔。同時(shí)，自再生塔底部通入壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔頂循環(huán)使用。

浮于再生塔頂部的硫磺泡沫，利用位差自流入泡沫槽，用泵送入熔硫釜加熱熔硫，清液流入清液槽，用清液泵經(jīng)清液冷卻器冷卻后送入反應(yīng)槽。熔硫釜底部放出的硫磺自然冷卻后裝袋外銷。

為避免脫硫液鹽類積累影響脫硫效果，排出廢液送往新建的提鹽裝置進(jìn)行處理。

主要技術(shù)操作指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 脫硫工藝主要操作指標(biāo)

2 存在問(wèn)題

焦化廠二回收改良ADA法脫硫裝置投產(chǎn)后，脫硫效果總體比較理想，能夠滿足生產(chǎn)要求，脫硫塔后煤氣中H2S質(zhì)量濃度基本保持在0.3g/m3以下。但該工藝存在以下幾方面的缺點(diǎn)：一是添加的各種原料種類多，有 ADA、V2O5、酒石酸鉀鈉、OMC，添加煩瑣，副反應(yīng)多，再生難掌握，各種藥劑的理想比例調(diào)整困難，經(jīng)常出現(xiàn)比例失調(diào)現(xiàn)象，使藥劑活性大打折扣，造成脫硫效果下降；二是脫硫塔運(yùn)行周期短，堵塔問(wèn)題嚴(yán)重，堵后處理較困難；三是添加的V2O5為劇毒品，使用手續(xù)煩瑣，每次添加V2O5必須經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)毓膊块T(mén)批準(zhǔn)，而且V2O5的價(jià)位高，影響脫硫運(yùn)行成本；四是ADA和V2O5分別為棕紅色和土黃色，OMC為藍(lán)綠色，這些藥劑使提鹽裝置生產(chǎn)的粗鹽脫色效果不好，導(dǎo)致公司粗鹽銷售困難。

3 采取措施

為解決上述存在問(wèn)題，公司組織技術(shù)人員外出調(diào)研，了解到多數(shù)企業(yè)已不再使用改良ADA脫硫催化劑，而是更改為種類單一的脫硫催化劑。公司研究決定，二回收脫硫裝置開(kāi)始試用某公司生產(chǎn)的PDS新型脫硫催化劑。據(jù)了解，該脫硫法是主要利用溶液中Na2CO3吸收煤氣中H2S、HCN，在有氧參與，并在新型催化劑的作用下，使吸收溶液再生的濕式氧化脫硫法。該新型脫硫劑活性強(qiáng)，在再生過(guò)程中更利于再生反應(yīng)的完全進(jìn)行，再生反應(yīng)后硫泡沫浮選效果好，流動(dòng)性好，改善脫硫效果，更好地解決脫硫塔堵塞問(wèn)題，降低成本；催化劑添加方便，加藥種類減少，減小職工加藥負(fù)荷，降低采購(gòu)成本和運(yùn)行成本。

開(kāi)始試用新型脫硫催化劑后，脫硫液的堿源仍使用Na2CO3。經(jīng)過(guò)5周的試運(yùn)行，塔后硫化氫的質(zhì)量濃度基本控制在0.10g/m3～0.15g/m3。原改良ADA法脫硫添加的藥劑V2O5、ADA、OMC、酒石酸鉀鈉已全部停加。

4 新型脫硫催化劑添加后運(yùn)行情況

1）脫硫液顏色由暗紅色逐漸轉(zhuǎn)為藍(lán)綠色。

2）加藥劑2d后，再生塔頂部的泡沫量有所增加，泡沫層增厚，泡沫變稠。反應(yīng)槽內(nèi)的硫泡沫明顯減少，原來(lái)厚厚的一層泡沫，2d后幾乎沒(méi)有了，成為清液。說(shuō)明新型脫硫催化劑再生效果好，基本上全在再生塔再生，帶不到脫硫塔和反應(yīng)槽，保證不堵塔。但是，2周后反應(yīng)槽內(nèi)又出現(xiàn)一薄層泡沫，說(shuō)明再生部分還需要調(diào)整。

3）脫硫塔阻力無(wú)明顯變化，添加新型脫硫催化劑前、后兩塔阻力均為1＃脫硫塔700Pa，2＃脫硫塔600Pa。

4）脫硫系統(tǒng)指標(biāo)無(wú)大的變化，且得到了優(yōu)化。調(diào)試期間，由于泡沫變厚、變稠，空氣量和循環(huán)量都有了調(diào)節(jié)余地，均有所增加。其中，1＃再生塔空氣量和循環(huán)量分別增加了10m3/h，2＃再生塔空氣量增加了20m3/h、循環(huán)量增加了50m3/h，從而提高了液氣比和脫硫液活性，脫硫效果變好。

5）硫磺產(chǎn)量稍有增加，沒(méi)有明顯變化。

6）脫硫塔前硫化氫含量無(wú)大的變化，仍然為5g/m3～7g/m3。塔后硫化氫第1周無(wú)明顯降低，仍然為0.17g/m3～0.20g/m3；第2周開(kāi)始下降，雖有反復(fù)，但穩(wěn)定在0.12g/m3～0.19g/m3；從第3周開(kāi)始一直到第5周完，穩(wěn)定在0.10g/m3～0.15g/m3。

7）原來(lái)的藥劑濃度隨著泡沫和混鹽產(chǎn)品不斷損失，偏釩酸鈉在2周（14d）后明顯降低。在20d以后，偏釩酸鈉降到0.05g/L時(shí)不再降，偏釩酸鈉已幾乎不再起作用。ADA在10d以后由3g/L降到1.2g/L左右，穩(wěn)定不動(dòng)。從各數(shù)據(jù)看，2周后新催化劑起主要作用，原催化劑作用已經(jīng)不大。

8）脫硫液的副鹽增長(zhǎng)速度轉(zhuǎn)慢。調(diào)試期間，副鹽質(zhì)量濃度≤250g/L，穩(wěn)定在220g/L～240g/L，副鹽含量比較穩(wěn)定或者穩(wěn)中有降。粗鹽產(chǎn)量也從8.0t/d降到了6.5t/d。

9）熔硫釜放硫時(shí)發(fā)現(xiàn)熔融硫顏色變黃，不再發(fā)黑，純度有所提高。但放硫時(shí)熔融硫較以前稠，操作時(shí)要注意變化，防止堵塞放硫管。

5 改造效果

更換催化劑后，效果良好，主要表現(xiàn)在：

1）經(jīng)過(guò)5周的運(yùn)行，塔后硫化氫的質(zhì)量濃度基本控制在0.10g/m3～0.15g/m3，而且藥劑消耗成本降低，平均每天降低2 216元，年可節(jié)約費(fèi)用80余萬(wàn)元。

2）泡沫再生好，堵塔問(wèn)題得到更好的解決，延長(zhǎng)了脫硫塔運(yùn)行周期，減少了維修費(fèi)用及其他消耗。

3）硫磺產(chǎn)量也有小幅提高。

4）提鹽產(chǎn)品質(zhì)量提高，容易銷售，用戶糾紛減少。

6 結(jié)論

新型脫硫催化劑在試用5周期間，除添加碳酸鈉和新型脫硫催化劑外，沒(méi)有添加原催化劑，硫化氫非常穩(wěn)定，保持在0.10g/m3～0.15g/m3，再生情況變好，泡沫變好，且優(yōu)化了操作指標(biāo)，減少了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，用新型脫硫催化劑替代ADA和V2O5等藥劑是完全可性和經(jīng)濟(jì)的，值得推廣應(yīng)用。