焦化生產(chǎn)車間脫硫工藝優(yōu)化改造研究

盧光輝

摘 要：本文主要介紹了焦化廠的脫硫工藝，分析了脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題。對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對(duì)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了改造，并將NH3堿PDS濕法脫硫與同類工藝進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：焦化;脫硫工藝;優(yōu)化改造

1 采用HPF脫硫法

煙氣脫硫工藝大多采用傳統(tǒng)的HPF法，這是一種以氨為堿源，H.P.F為催化的新型脫硫劑工藝，涉及液相催化氧化反應(yīng)問(wèn)題。與其他助燃劑相比，H.P.F在反硝化過(guò)程中能起到很好的催化作用，但在組織的再生過(guò)程中也會(huì)起催化作用。因?yàn)镠PF增壓器具有高活性物質(zhì)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，所以可以有效地減緩其他設(shè)備和管道連接的阻塞。在HPF催化作用中，H代表對(duì)苯二酚，P代表PDS，F(xiàn)代表硫酸亞鐵溶液，硝酸鈣能完全消除煙道氣液中氣泡的產(chǎn)生并增加脫硝的硫容量。在吸收H2S的過(guò)程中，不需要添加苛性鈉，只依靠氣體中的氨也是堿的來(lái)源，可以適當(dāng)補(bǔ)充少量的氨，使氣體中的H2S和HCN完全被吸收。

例如來(lái)自風(fēng)機(jī)的氣體溫度為50-60℃。氣體在預(yù)冷卻塔中前進(jìn)。用冷卻水將氣體冷卻至30-35℃。冷卻水循環(huán)使用，并用冷凍水冷卻。預(yù)冷塔后的氣體進(jìn)入兩個(gè)脫硫塔，脫硫塔并聯(lián)運(yùn)行。氣體下進(jìn)出后脫硫液從塔頂向下噴射，氣體逆流接觸。氣體出脫硫塔后進(jìn)入硫酸銨系統(tǒng)，回到反應(yīng)罐，在反應(yīng)罐中加入HPF催化劑，從反應(yīng)罐中抽出脫硫液并泵送至再生塔。同時(shí)，壓縮空氣被送到再生塔的底部，脫硫液通過(guò)塔中的一系列反應(yīng)再生，在脫硫液體的再生塔的頂部返回到脫硫塔之后，脫硫器繼續(xù)進(jìn)行脫硫。再生塔頂部的硫磺泡沫在重力作用下流入硫磺泡沫罐，在泡沫罐中攪拌澄清和分層后，液體返回相反狀態(tài)。儲(chǔ)罐應(yīng)進(jìn)行泡沫處理，將硫磺軟膏送入硫磺釜中，將氨氣蒸發(fā)后發(fā)到預(yù)冷卻塔中，并將揮發(fā)性氨氣或氨氣蒸汽供應(yīng)到硫酸銨飽和裝置中以生產(chǎn)硫酸銨。在該系統(tǒng)中，一部分脫硫廢液被排入煤場(chǎng)，與原煤混合用于生產(chǎn)。系統(tǒng)中的氣體從預(yù)冷塔流出，并進(jìn)入兩個(gè)平行的脫硫塔，然后進(jìn)入硫酸銨飽和，兩個(gè)脫硫塔的脫硫液體循環(huán)系統(tǒng)是獨(dú)立的，并有自己的配套脫硫塔，再生塔和反應(yīng)罐。

2 增設(shè)硫泡沫濃縮裝置

為降低脫硫釜的處理負(fù)荷，特設(shè)計(jì)了1套硫磺泡沫濃縮器，由2臺(tái)離心機(jī)、2個(gè)軟管盤、2個(gè)硫漿罐及相應(yīng)的管道儀表組成。采用2臺(tái)并聯(lián)離心機(jī)對(duì)鼓泡泵中的硫磺泡沫進(jìn)行預(yù)處理，離心后的硫磺泡沫冷凝成硫磺漿，硫磺漿流入硫磺漿下游儲(chǔ)罐，離心后的脫硫液進(jìn)行處理，硫漿儲(chǔ)罐中的硫漿通過(guò)兩臺(tái)軟管泵輸送至下硫熔釜。

例如在原來(lái)的一個(gè)硫磺熔爐的基礎(chǔ)上，增加了兩個(gè)硫磺熔爐以提高加工能力。由軟管泵送出的硫磺糊劑首先進(jìn)入兩個(gè)并聯(lián)的濃縮釜，其中的液體被夾套蒸汽加熱并蒸發(fā)，以進(jìn)一步濃縮硫磺糊劑，然后進(jìn)入另外兩個(gè)并聯(lián)釜中，硫熔爐也可以用作硫熔爐的并行操作以同時(shí)生產(chǎn)硫，由于硫磺泡沫中的大部分澄清液體已被分離回系統(tǒng)中，因此熔融硫磺釜中的液體量非常小，從而節(jié)省了加熱澄清液體的蒸汽，同時(shí)少量硫浸出的高溫液體從原來(lái)的脫硫再生塔底部槽改為土坑，然后冷卻回到脫硫塔底部，解決了塔頂溫度升高的問(wèn)題，脫硫液由于高溫而脫硫。

3 增加預(yù)冷塔，脫硫塔技術(shù)

焦?fàn)t煤氣進(jìn)入脫硫塔前的溫度對(duì)脫硫反應(yīng)有很大的影響，太低或太高的溫度都會(huì)產(chǎn)生不利的脫硫效果。因此，改善的主要目的是將溫度設(shè)定為優(yōu)選地控制在35℃，不僅能提高吸收和再生的效率，而且使副鹽的形成最小化。一般而言，進(jìn)入脫硫塔之前的焦?fàn)t氣溫度將保持在約57℃，在脫硫前需要提高該溫度。預(yù)冷卻塔將焦?fàn)t氣的溫度冷卻至合適的溫度，然后進(jìn)行脫硫處理。脫硫塔前的原油提取工藝是在脫硫塔的進(jìn)氣口前添加增強(qiáng)型吸收塔，以達(dá)到粗焦?fàn)t煤氣中硫化氫和氰化氫的目的，減輕了脫硫塔的脫硫負(fù)荷，并使用管道泵對(duì)脫硫稀油加壓將液體轉(zhuǎn)移到增強(qiáng)型吸收塔的液體入口，并采用其他方法增強(qiáng)吸收效果。

例如根據(jù)燃?xì)饬?，調(diào)整塔中的氨氣量，增加洗滌塔中氨氣的置換量，并及時(shí)用電焦油捕集器除去焦油后，氣體中的焦油霧含量必須控制在30mg/m。當(dāng)電阻超過(guò)規(guī)定值0.3kPa時(shí)，請(qǐng)使用熱氨或熱氣進(jìn)行清理。對(duì)于略微超過(guò)規(guī)定值的預(yù)冷塔電阻，在確保脫硫效率的前提下，可調(diào)節(jié)氨氣溫度。或者將蒸汽引入氨循環(huán)罐中以加熱循環(huán)的氨水，同時(shí)，增加了預(yù)冷塔中氨水的置換量。通過(guò)熱氣清潔，溶解在管壁外部的諸如焦油混合物之類的雜質(zhì)將被溶解，從而降低了預(yù)冷塔的阻力。當(dāng)預(yù)冷塔阻力嚴(yán)重超過(guò)規(guī)定值時(shí)，預(yù)冷塔被嚴(yán)格堵死，預(yù)冷塔及其出氣管道應(yīng)用蒸汽清洗，可以根據(jù)預(yù)冷塔出氣管道排氣閥清洗后的雜質(zhì)量判斷預(yù)冷塔是否堵塞。

氣體中吸收了大約45%的H2S和部分HCN后，氣液混合物從強(qiáng)化吸收塔的底部流出，流出并進(jìn)入原始系統(tǒng)的脫硫塔的底部，在該塔中進(jìn)行氣液分離執(zhí)行。

液體與脫硫塔頂部的脫硫液一起通過(guò)脫硫塔外部的液封罐流入氧化罐，氣體分離后，它向上流動(dòng)，然后進(jìn)入脫硫塔的相應(yīng)填料層，它與從脫硫塔頂部噴出的脫硫液體逆流接觸，繼續(xù)吸收氣體中的H2S和HCN，在脫硫塔出口處繼續(xù)還原氣體中的H2S，然后將其送出到硫酸銨部分。來(lái)自強(qiáng)化吸收塔的脫硫濃液一起進(jìn)入氧化槽，它們中的一些在通過(guò)脫硫循環(huán)泵加壓后，經(jīng)過(guò)脫硫液體熱交換器，脫硫后溫度下降到27-30℃。它們被送到再生塔的底部，并與來(lái)自底部的壓縮空氣混合以進(jìn)行再生反應(yīng)。再生的稀液經(jīng)過(guò)再生塔頂部的液位調(diào)節(jié)器后分為兩種，一種進(jìn)入原始脫硫塔進(jìn)行回收，另一種方法是進(jìn)入管道泵的入口。在通過(guò)管道泵加壓后，增強(qiáng)型吸收器頂部的液體入口將被回收，來(lái)自再生塔頂部的硫泡沫進(jìn)入泡沫箱，在泡沫泵加壓后，它進(jìn)入壓濾機(jī)以產(chǎn)生硫膏。

4 改良PDS法的工藝流程

PDS法是國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的一種脫硫方法，脫硫的堿源可以是氣體中的氨或碳酸鈉。通常根據(jù)焦?fàn)t氣中的硫含量選擇堿源，當(dāng)氣體中的硫含量為3-5g/m3時(shí)，可以選擇氣體中的氨作為堿源以滿足生產(chǎn)要求。當(dāng)氣體中的硫含量大于6G/m3時(shí)，氨作為堿源的脫硫效果不理想，因此選擇來(lái)自外部堿源的碳酸鈉。PDS可在脫硫和再生的兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮催化作用，可以控制整個(gè)脫硫過(guò)程。

例如由于催化的硫化氫在液相中的氧化是自由基反應(yīng)，因此PDS具有很強(qiáng)的催化活性，可以加快反應(yīng)過(guò)程。在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，PDS方法可以實(shí)現(xiàn)高效率的氣體脫硫和提純。催化產(chǎn)物中硫的形式是大顆粒，易于漂浮，易于分離和去除，在脫硫塔中不會(huì)產(chǎn)生硫。但是，它對(duì)工藝設(shè)備具有良好的清潔效果，焦?fàn)t煤氣從脫硫塔的底部進(jìn)入，脫硫液體從脫硫塔的上部進(jìn)入，并從頂部噴出。脫硫液與氣體逆流接觸，氣體中的硫化氫被脫硫液吸收，然后脫硫液從脫硫塔的底部流出。

5 定期進(jìn)行“沖塔”

進(jìn)行沖洗塔的主要目的是在短時(shí)間內(nèi)迅速降低循環(huán)容量，然后迅速提高循環(huán)容量，這樣做的目的是使附著在脫硫塔填料上的硫顆粒能夠減少硫在填料上的積聚，增加填料的孔面積，并逐漸降低脫硫塔的阻力。在關(guān)閉和維護(hù)硫系統(tǒng)之前，將氣體切斷。脫硫系統(tǒng)之后，脫硫液循環(huán)泵將運(yùn)行一段時(shí)間，以便脫硫液將沉積在填料上的硫糊洗掉。在沖洗過(guò)程中，可以更換塔中的脫硫液體，觀察排出的脫硫液的質(zhì)量，以確定塔洗滌的效果。

例如天鐵煤焦化有限公司在操作過(guò)程中堿液噴嘴被堵塞，堿液的循環(huán)液量從70m3/h降至約10m3/h，原因是操作過(guò)程中系統(tǒng)中填料開(kāi)裂和廢物淤泥產(chǎn)生的碎片。物料在均勻分布的噴嘴中的沉淀和堵塞大大減少了堿液的流通，同時(shí)降低了覆蓋率堿在氣體循環(huán)表面上的沉積，導(dǎo)致堿洗部分的脫硫效果非常差。氫含量長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)大于1g/m3。由于環(huán)保要求的逐步提高，在提高脫硫效率的研究中，需要對(duì)脫硫塔進(jìn)行更高要求的重新設(shè)計(jì)。在保持堿洗段效率的同時(shí)減小堿洗段的體積，能有效地降低轉(zhuǎn)化難度和施工成本，并提供更多的空間來(lái)升級(jí)脫硫段。噴涂工藝不僅具有體積小，壓力低，效率高，故障率低，維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而且可以提高反應(yīng)速度，提高系統(tǒng)可靠性。

6 結(jié)論

只有設(shè)計(jì)好脫硫技術(shù)在堿洗段的應(yīng)用，才能為將來(lái)焦化裝置的升級(jí)提供了更大的空間和必要的設(shè)計(jì)依據(jù)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。