天鐵集團焦化廠脫硫系統改造

李冬冬（天津天鐵冶金集團有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

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天鐵集團焦化廠脫硫系統改造

李冬冬
（天津天鐵冶金集團有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

［摘要］針對焦爐煤氣脫硫系統脫硫效果差、設備腐蝕嚴重、熔硫系統負荷大等問題，通過對預冷部分、脫硫部分及硫泡沫熔硫部分進行改造，增強了耐腐蝕性，延長了設備使用壽命，減少了檢修量，保證了脫硫系統的正常運行。

［關鍵詞］脫硫；預冷；熔硫；改造

1　引言

天津天鐵冶金集團焦化廠焦爐煤氣脫硫系統承擔著55 000 m3/h焦爐煤氣的脫硫脫氰任務。該系統采用國內先進的HPF法脫硫脫氰工藝。該工藝系統由煤氣預冷，煤氣的脫硫脫氰及硫泡沫熔硫三部分組成。

經鼓風機加壓后的焦爐煤氣先經過預冷塔冷卻，煤氣從預冷塔下部進入，在預冷塔內經下段焦油氨水噴灑除萘降溫、上段循環氨水噴灑冷卻后，溫度降低為25～30℃。

從預冷塔頂部出來的煤氣進入1#脫硫再生塔，在脫硫再生塔下部洗滌段，煤氣從下到上與塔頂噴灑下來的脫硫貧液逆流接觸吸收了H2S和HCN后成為脫硫富液。脫硫富液用塔底循環泵輸送到脫硫再生塔上部再生段，脫硫富液與引射進入的空氣反應生成硫泡沫，通過液位調節器控制硫泡沫滿流到硫泡沫儲槽，分離出硫泡沫的脫硫貧液通過液位調節器進入到脫硫再生塔下部洗滌段循環使用。煤氣從脫硫再生塔下部洗滌段頂部輸出，依次進入2#、3#脫硫再生塔，脫除H2S和HCN后進入硫銨工序。硫泡沫經泡沫泵輸送至熔硫系統，生產硫磺。

2　改造原因

2.1指標不合格

原系統預冷塔后煤氣溫度、脫硫液溫度過高，再生器進氣量不足、液氣比低，脫硫液游離氨含量、pH值偏低，導致脫硫脫氰系統脫硫效果差，工序后煤氣含H2S平均為4.8 g/Nm3，超過20 mg/Nm3的標準要求。

2.2脫硫系統設備腐蝕嚴重

原系統脫硫塔內部玻璃鋼防腐層大面積脫落，堵塞噴頭；1#脫硫塔下部循環槽發生腐蝕泄漏，脫硫泵進口管道出現多處漏點，脫硫塔U型管發生腐蝕滲漏，影響正常生產操作。

2.3熔硫系統負荷大、能力偏低

原系統硫泡沫直接進入熔硫釜，硫泡沫內脫硫清液含量高，熔硫釜清液回流量大，造成熔硫釜處理負荷大。同時，清液回流溫度高，直接回脫硫系統，導致脫硫液溫度進一步升高。

3　改造內容

在原有脫硫脫氰系統生產實踐、場地有限及廠房設備再利用的基礎上，經過多方考察、討論研究，仍采用原HPF法脫硫脫氰，在部分工藝、設備上加以改進，滿足現有生產要求。

3.1脫硫部分

3.1.1設備改造

主體設備采用不銹鋼材質，為克服脫硫液腐蝕性強，設備壽命短的缺點，新脫硫再生塔、溶液循環泵及管路、儀表全部采用不銹鋼材質，脫硫塔采用304不銹鋼材料，易腐蝕的脫硫液管道采用316L不銹鋼材料，增強耐腐性，延長設備使用壽命，減少維修量。

脫硫再生塔塔底降液裝置采用新型結構，降液裝置位于循環槽中部，使用圓柱形內外筒體，內筒體直徑800 mm，外筒體直徑1 200 mm，外通體上連接有直徑1 000 mm的彎段出口，洗滌段下來的脫硫液經過內筒體進入外筒體，再通過彎段出口滿流到循環槽，起到降液和液封的作用。新降液裝置采用圓柱形結構，受力良好，克服了原脫硫塔降液裝置位于循環槽一側、采用半圓型筒體、受力不均，泄漏煤氣，檢修頻繁、難度大的缺點。

脫硫再生塔內部填料全部采用注塑規整填料代替原來的青瓷填料。該填料具有重量輕、強度大、壽命長、更換檢修方便、比表面積大等特點，具有良好的洗滌吸收效果。

3.1.2工藝改進

為了提高脫硫脫氰洗滌吸收效果，新脫硫再生塔比原脫硫塔高度增加9 m，多使用一層填料，增加了吸收面積和吸收動力。脫硫液溶液循環泵流量也由原來的1 200 m3/h增加到2 000 m3/h，增加了單位煤氣體積接觸的脫硫液量，降低了脫硫液的富液濃度，增加了吸收推動力。溶液泵揚程由原來的65 m增加到90 m，保證了再生引射器入口有足夠的引射壓力和進風量。

脫硫過程吸收溫度越低，吸收效果越好，為了提高吸收效果、降低脫硫液的溫度，增設了3臺脫硫液冷卻器，換熱面積為150 m2。脫硫泵出口引出部分脫硫液經過循環水冷卻，降低溫度后，再回到脫硫再生塔塔底循環槽，降低了脫硫循環液的溫度，提高了洗滌吸收效果。

為增加再生部分進氣量，引射器數量由原來的16個增加到24個，外圈18個，內圈6個，布置更加合理。為減少再生部分槽底沉積硫泡沫影響再生效果，再生槽底部設計專門的旋流裝置，不間斷對再生槽底部噴射壓縮空氣攪拌，使硫泡沫無法沉積，提高了再生部分的分離效果。

蒸氨塔頂出來的氨氣通過氨氣冷凝冷卻器的冷卻成為30℃的氨水，定期補充到脫硫液中。原冷凝冷卻器存在腐蝕泄漏，冷卻效果差的缺點，新冷凝冷卻器材質全部采用鈦材，對氨氣和氨水具有良好的耐腐蝕性能。新氨水冷凝冷卻器給脫硫再生塔提供合格的氨水補充，為提高脫硫液的游離氨含量和pH值達標打下基礎。

3.2預冷部分

3.2.1預冷塔改造

為提高預冷塔的耐腐蝕性能，預冷塔內壁全部進行噴鋁防腐。預冷塔底部上下段噴灑液采用單獨的循環槽，上段噴灑液通過塔中部的隔斷裝置收集后，經專門的管道下入到上段噴灑液循環槽，上下段噴灑液單獨循環，克服了原系統上下段噴灑液混合使用的缺點。在上下段噴頭處專門設計了清洗噴頭裝置，防止焦油堵塞噴頭影響噴灑冷卻效果，煤氣出口處專門安裝捕霧裝置，捕集煤氣中攜帶的液滴。為克服循環液攜帶煤氣的缺點，底槽高度由原來的3 m提高到5 m。

3.2.2冷卻器改造

為提高煤氣冷卻效果，上段循環氨水冷卻器和下段焦油氨水冷卻器冷卻面積由原來的90 m2調高到160 m2，循環氨水冷卻器夏季采用制冷水冷卻循環氨水，焦油氨水冷卻器使用循環水冷卻焦油氨水。同時增加了一臺原料氨水換熱器，設備使用原系統的不銹鋼換熱器，通過冷凝工序補充來的高溫循環氨水與預冷工序導出的低溫循環氨水熱交換，降低了補入預冷工序的循環氨水溫度，同時節約了能量。

3.3硫泡沫熔硫部分

3.3.1增設硫泡沫濃縮裝置

為減輕熔硫釜的處理負荷，特增設1套硫泡沫濃縮裝置，由2臺離心機、2臺軟管泵、2個硫膏儲槽及相應的管路儀表組成。

從泡沫泵送來的硫泡沫先進入2臺并聯操作的離心機，經過離心濃縮后，硫泡沫濃縮后成為硫膏，硫膏自流進入下部的硫膏儲槽，離心后的脫硫清液通過管路自流回脫硫再生塔底槽。硫膏儲槽內的硫膏通過2臺軟管泵輸送到下部的熔硫釜。

3.3.2增加熔硫釜

在原有2臺熔硫釜基礎上新增設2臺熔硫釜，以提高處理能力。4臺熔硫釜，其中2臺既可以作為濃縮釜使用，也可以作為熔硫釜使用。當作為濃縮釜使用時，軟管泵送來的硫膏先進入2臺并聯的濃縮釜，通過夾套蒸汽加熱蒸發其中的液體使硫膏進一步濃縮后再進入另外2臺并聯操作的熔硫釜進行熔硫。4臺釜也可以用作熔硫釜并聯操作，同時生產硫磺。

由于硫泡沫中的大部分清液已經分離回到系統，進入熔硫釜內的清液量很少，節約了加熱清液的蒸汽。同時熔硫釜出來的少量高溫清液由原來的入脫硫再生塔底槽改入大地坑，冷卻后再回脫硫再生塔底槽，解決了因脫硫清液溫度高導致脫硫液溫度升高的問題，遏制了副鹽的生成速率。

4　改造效果

所有主體設備采用不銹鋼材料，增強了耐腐蝕性，延長了設備使用壽命，減少了檢修量。通過硫泡沫熔硫部分的改造，高溫清液量由原來的8 m3/h降低為1 m3/h，熔硫蒸汽用量由原來的每生產1 t硫磺使用4 t蒸汽，降低為每生產1 t硫磺使用1 t蒸汽，產生了很好的經濟效益。

改造后，預冷塔后煤氣溫度嚴格控制在26～30℃，脫硫液溫度控制在34℃以下，滿足了對吸收溫度要求。再生器引射壓力達到3.2 MPa以上，液氣比達到1.0以上。通過不斷對脫硫液補充氨水，保證了脫硫液游離氨含量維持在6～8 g/L，pH值控制在8.2～8.7。二級脫硫后H2S含量達到15 mg/Nm3（0.015 g/m3），完成了低于20 mg/Nm3的目標。表1為工序前煤氣H2S含量及脫硫工序后煤氣H2S含量。

表1　脫硫工序前后H2S含量　/g·m-3

5　結束語

通過脫硫系統的更新改造，對脫硫塔部分設備材質、降液裝置、填料、工藝、冷卻器、再生器及氨氣冷凝冷卻器，預冷塔部分預冷塔及冷卻器，熔硫部分泡沫濃縮裝置及熔硫釜等進行了改進，解決了脫硫效果差、設備腐蝕嚴重、熔硫系統負荷大的問題，為正常生產打下基礎。

參考文獻

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［3］姚仁仕.焦爐煤氣脫硫脫氰的生產［M］.北京：冶金工業出版社，1994.

Modification of Desulfurization System of Tiantie Group Coking Plant

LI Dong-dong
（Coking Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractIn order to address the problems of poor desulfurization effect and serious equipment erosion at desulfurization system and big load at sulfur melting system，modification was carried out on pre-cooling，desulfurization and sulfur foam and sulfur melting，improving erosion resistance，prolonging equipment service life，reducing maintenance and ensuring the normal running of desulfurization system.

Key wordsdesulfurization；pre-cooling；sulfur melting；modification

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.023

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：李冬冬（1981—），男，本科，工程師，主要從事化產回收工藝工作。