脫硫再生一體塔運行問題技術研究

解 俐

（山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606）

引言

我公司煤氣凈化系統(tǒng)均采用兩級脫硫實施煤氣凈化，其中二級脫硫系統(tǒng)使用的是脫硫再生一體塔。該塔將脫硫塔和再生塔合為一體，無反應槽，工藝流程短，占地面積小，投資少。但我公司二次脫硫裝置自2015 年投運以來，泡沫浮選效果一直不太穩(wěn)定，特別是在公司全面釋放產(chǎn)能、滿負荷生產(chǎn)以來，荒煤氣處理能力未達到設計要求，出現(xiàn)操作彈性小、系統(tǒng)阻力高、脫硫液再生效果差、循環(huán)量低、裝置運行周期短等問題，尤其是使用特制絡合鐵催化劑后，脫硫液副鹽含量升高，結晶嚴重，造成管線堵塞，熔硫、提鹽困難，制約著生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

1 現(xiàn)狀原因分析

1.1 再生困難問題

噴射器容易堵塞，管線不暢，造成再生空氣量不足，泡沫浮選差，懸浮硫偏高、槽底硫沉積；冬季氣溫較低，脫硫系統(tǒng)溶液溫度指標要求38 ℃～42 ℃，一次系統(tǒng)依靠反應槽內(nèi)富液盤管加熱器、空氣預熱器以及熔硫釜清液回流作為溶液熱量來源，受環(huán)境溫度影響較大，冬季運行溫度30 ℃～32 ℃，二次系統(tǒng)只設有塔底富液盤管加熱調(diào)節(jié)方式，同樣不能滿足系統(tǒng)運行要求。脫硫液溫度長時間過低會有硫酸鈉和碳酸氫鈉結晶，導致系統(tǒng)阻力上升甚至堵塞脫硫塔，不利于系統(tǒng)正常運行。

1.2 脫硫塔阻力高問題

從2021 年1 月下旬開始，我公司煤氣凈化系統(tǒng)二次脫硫塔阻力持續(xù)上升，根據(jù)催化劑廠家技術服務人員建議，向系統(tǒng)內(nèi)投加PDS 與清塔劑處理后，阻力無降低趨勢，后將二次脫硫塔切出進行熱洗后，阻力下降至3 000 Pa 左右，之后阻力持續(xù)上升，阻力上升至最高7 100 Pa，再次進行熱洗后阻力仍然偏高。造成鼓風機后煤氣壓力高，嚴重影響煤氣正常輸送，為保證大系統(tǒng)穩(wěn)定運行，降低了脫硫循環(huán)量，造成了塔后硫化氫波動較大的現(xiàn)象。

1.3 脫硫液副鹽高的問題

主要表現(xiàn)為硫氫酸鹽高，容易沉積于設備及管壁上，造成流通面積減小，形成堵塞；沉積到填料上，使氣流通道變窄，孔隙率降低，造成塔阻上升。

2 技術改造措施

2.1 針對再生困難問題

對二次脫硫塔進行改造，將原來的部分噴射器改造為空氣管線，改造后再生方式由原來的單一噴射再生，轉變?yōu)閲娚湓偕鸀橹?，直接空氣再生為輔的混合再生模式。當二次脫硫脫硫液再生不好時，打開直接空氣管線閥門，增加空氣量，確保二次脫硫脫硫液充分再生，泡沫正常溢流；

增加換熱器，對脫硫液進行換熱，保證冬季脫硫液的溫度，有利于再生。在脫硫富液系統(tǒng)增加了寬流道板式換熱器，用于加熱富液，解決了冬季脫硫液溫度低的問題，保證了溶液再生效果。

2.2 針對脫硫塔阻力高問題

對塔內(nèi)填料進行換型，填料高度進行更改。因散堆花環(huán)填料液體流道不規(guī)則，吸收過程或再生浮選不好時脫硫液夾帶的硫顆粒容易在填料中形成沉積，造成塔阻力高，增加了氣相流速，氣液兩項傳質(zhì)效果變差，需更換成流道方向為垂直狀的六角內(nèi)棱環(huán)瓷塑填料。通過外出對標和理論計算，在保證滿足工藝需求比表面積的情況下增大填料孔隙度，防止填料堵塞，延長設備運行周期。借鑒兄弟單位對新型材料的運用，結合絡合鐵催化劑的特性，將脫硫塔內(nèi)第二、三、四層花環(huán)填料和破損全瓷填料更換為六角內(nèi)棱環(huán)瓷塑填料，補充新填料約334 m3，填裝情況，如下頁表1所示。

表1 填料更換前后規(guī)格型號對比表

填料換型后，二次脫硫阻力明顯降低，對比情況如下頁表2 所示。

表2 脫硫系統(tǒng)阻力變化對比表

2.3 針對脫硫液副鹽高的問題

1）增加結晶槽，冬季單獨結晶裝置用于脫硫液鹽結晶，每天可結晶約1 t 鹽，降低脫硫液副鹽含量；

2）用板框壓濾機代替熔硫釜，每天硫泡沫可帶走副鹽2 t 左右，降低脫硫液副鹽含量；硫泡沫采用物理分離方式分離硫和水，得到硫膏，作為進一步精制硫磺的原料。此方法根據(jù)采用的設施、設備不同，有板框壓濾分離方式和離心機分離方式等，板框壓濾和離心機均為成熟設備，從考察同行業(yè)用戶情況來看，多以采用板框壓濾方式。采用板框壓濾方式連續(xù)處理硫泡沫，通過與同行業(yè)技術人員交流和計算可選用100 m2自動拉板式板框壓濾機，設置2 臺，一開一備。利用現(xiàn)場位置委托設計。同時，板框壓濾機可作為溶液（貧液）過濾使用，濾液返回對應的反應槽。

3）強化脫硫退液操作，定期定量退液，保證脫硫液良性循環(huán)。

4）優(yōu)化工藝調(diào)節(jié)，根據(jù)中再生情況合理控制再生空氣量，減少脫硫液過氧化，降低副鹽的生成速度。

2.4 解決泡沫管堵塞問題

對泡沫管線配軟水和蒸汽，帶壓開孔增設排放口，保證泡沫管線暢通。

2.5 工藝操作問題

1）對日常操作實行清單化管理，明確操作時間、操作步驟、脫硫藥劑濃度及添加量，保證操作規(guī)范。

2）對分析化驗項目進行完善，如增加“HS-”含量的分析,更全面的掌握脫硫液成分變化情況，及時優(yōu)化調(diào)整。

3 主要技術創(chuàng)新點

1）增加二次脫硫塔強制空氣量，保證再生空氣量的需求。

2）運用新型填料，保證了比表面積需求，有效防止填料堵塞，有利于延長運行周期，還克服了全瓷填料易碎和浸濕性增加重量的缺陷。

3）運用體外結晶裝置，解決副鹽高的問題。

4）運用板框壓濾機，既解決了熔硫釜運行難的問題，還可以將部分副鹽帶走。

5）增加對貧富液“HS-”含量的分析，可有效判斷再生效果，更有針對性的進行工藝調(diào)節(jié)。

4 經(jīng)濟效益及推廣前景

脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，環(huán)保效益明顯。二次脫硫后硫化氫指標合格，既保證了焦爐回爐煤氣燃燒后排放煙氣中二氧化硫含量達標，降低煙氣脫硫脫硝運行過程中碳酸鈉的消耗；又保證了甲醇系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，避免因硫化氫高減負荷運行。通過優(yōu)化系統(tǒng)工藝調(diào)節(jié)，減少藥劑消耗：純堿的添加量平均每月減少40 t，純堿價格約2 500 元/t，每年可節(jié)約40×12×2 500=120 萬元。

使用壓濾機壓硫膏代替熔硫釜后，減少熔硫釜蒸汽消耗：每臺熔硫釜蒸汽消耗為1.4 t/h，共4 臺熔硫釜，蒸汽價格為85 元/t，每年可節(jié)約1.4×4×24×30×12×85=411 萬元；硫膏中可以攜帶部分副鹽，減少副鹽處理費：每立方米脫硫液提鹽量減少約0.06噸，每天提鹽處理脫硫液約35 m3，副鹽處理費用為175 元/t，每年可節(jié)約副鹽處理費用約0.06×35×30×12×175=13 萬元。

可在我公司幾套煤氣凈化一次脫硫、二次脫硫推廣運用新型填料和優(yōu)化后的工藝指標?？膳c同行業(yè)進行交流，在一塔式脫硫和絡合鐵催化劑脫硫方面推廣運用。

5 結語

針對脫硫再生一體塔運行過程中存在的問題，從再生調(diào)節(jié)、填料選型、溶液副鹽控制、工藝操控等四方面進行了分析研判，針對性的提出了改進或優(yōu)化措施，并成功運用于生產(chǎn)實踐中，取得了良好的運行效果，在同行業(yè)同類型脫硫生產(chǎn)控制中有一定的借鑒意義。