天鐵集團(tuán)焦化廠脫硫系統(tǒng)改造

李冬冬（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

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天鐵集團(tuán)焦化廠脫硫系統(tǒng)改造

李冬冬
（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

［摘要］針對焦?fàn)t煤氣脫硫系統(tǒng)脫硫效果差、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、熔硫系統(tǒng)負(fù)荷大等問題，通過對預(yù)冷部分、脫硫部分及硫泡沫熔硫部分進(jìn)行改造，增強(qiáng)了耐腐蝕性，延長了設(shè)備使用壽命，減少了檢修量，保證了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

［關(guān)鍵詞］脫硫；預(yù)冷；熔硫；改造

1　引言

天津天鐵冶金集團(tuán)焦化廠焦?fàn)t煤氣脫硫系統(tǒng)承擔(dān)著55 000 m3/h焦?fàn)t煤氣的脫硫脫氰任務(wù)。該系統(tǒng)采用國內(nèi)先進(jìn)的HPF法脫硫脫氰工藝。該工藝系統(tǒng)由煤氣預(yù)冷，煤氣的脫硫脫氰及硫泡沫熔硫三部分組成。

經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后的焦?fàn)t煤氣先經(jīng)過預(yù)冷塔冷卻，煤氣從預(yù)冷塔下部進(jìn)入，在預(yù)冷塔內(nèi)經(jīng)下段焦油氨水噴灑除萘降溫、上段循環(huán)氨水噴灑冷卻后，溫度降低為25～30℃。

從預(yù)冷塔頂部出來的煤氣進(jìn)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(huán)泵輸送到脫硫再生塔上部再生段，脫硫富液與引射進(jìn)入的空氣反應(yīng)生成硫泡沫，通過液位調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器進(jìn)入到脫硫再生塔下部洗滌段循環(huán)使用。煤氣從脫硫再生塔下部洗滌段頂部輸出，依次進(jìn)入2#、3#脫硫再生塔，脫除H2S和HCN后進(jìn)入硫銨工序。硫泡沫經(jīng)泡沫泵輸送至熔硫系統(tǒng)，生產(chǎn)硫磺。

2　改造原因

2.1指標(biāo)不合格

原系統(tǒng)預(yù)冷塔后煤氣溫度、脫硫液溫度過高，再生器進(jìn)氣量不足、液氣比低，脫硫液游離氨含量、pH值偏低，導(dǎo)致脫硫脫氰系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2脫硫系統(tǒng)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重

原系統(tǒng)脫硫塔內(nèi)部玻璃鋼防腐層大面積脫落，堵塞噴頭；1#脫硫塔下部循環(huán)槽發(fā)生腐蝕泄漏，脫硫泵進(jìn)口管道出現(xiàn)多處漏點(diǎn)，脫硫塔U型管發(fā)生腐蝕滲漏，影響正常生產(chǎn)操作。

2.3熔硫系統(tǒng)負(fù)荷大、能力偏低

原系統(tǒng)硫泡沫直接進(jìn)入熔硫釜，硫泡沫內(nèi)脫硫清液含量高，熔硫釜清液回流量大，造成熔硫釜處理負(fù)荷大。同時(shí)，清液回流溫度高，直接回脫硫系統(tǒng)，導(dǎo)致脫硫液溫度進(jìn)一步升高。

3　改造內(nèi)容

在原有脫硫脫氰系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)踐、場地有限及廠房設(shè)備再利用的基礎(chǔ)上，經(jīng)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(shè)備上加以改進(jìn)，滿足現(xiàn)有生產(chǎn)要求。

3.1脫硫部分

3.1.1設(shè)備改造

主體設(shè)備采用不銹鋼材質(zhì)，為克服脫硫液腐蝕性強(qiáng)，設(shè)備壽命短的缺點(diǎn)，新脫硫再生塔、溶液循環(huán)泵及管路、儀表全部采用不銹鋼材質(zhì)，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(qiáng)耐腐性，延長設(shè)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(jié)構(gòu)，降液裝置位于循環(huán)槽中部，使用圓柱形內(nèi)外筒體，內(nèi)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(jīng)過內(nèi)筒體進(jìn)入外筒體，再通過彎段出口滿流到循環(huán)槽，起到降液和液封的作用。新降液裝置采用圓柱形結(jié)構(gòu)，受力良好，克服了原脫硫塔降液裝置位于循環(huán)槽一側(cè)、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(diǎn)。

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

3.1.2工藝改進(jìn)

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(huán)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(yáng)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(jìn)風(fēng)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(shè)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(jīng)過循環(huán)水冷卻，降低溫度后，再回到脫硫再生塔塔底循環(huán)槽，降低了脫硫循環(huán)液的溫度，提高了洗滌吸收效果。

為增加再生部分進(jìn)氣量，引射器數(shù)量由原來的16個(gè)增加到24個(gè)，外圈18個(gè)，內(nèi)圈6個(gè)，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(shè)計(jì)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(bǔ)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(diǎn)，新冷凝冷卻器材質(zhì)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(bǔ)充，為提高脫硫液的游離氨含量和pH值達(dá)標(biāo)打下基礎(chǔ)。

3.2預(yù)冷部分

3.2.1預(yù)冷塔改造

為提高預(yù)冷塔的耐腐蝕性能，預(yù)冷塔內(nèi)壁全部進(jìn)行噴鋁防腐。預(yù)冷塔底部上下段噴灑液采用單獨(dú)的循環(huán)槽，上段噴灑液通過塔中部的隔斷裝置收集后，經(jīng)專門的管道下入到上段噴灑液循環(huán)槽，上下段噴灑液單獨(dú)循環(huán)，克服了原系統(tǒng)上下段噴灑液混合使用的缺點(diǎn)。在上下段噴頭處專門設(shè)計(jì)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(huán)液攜帶煤氣的缺點(diǎn)，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(huán)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(diào)高到160 m2，循環(huán)氨水冷卻器夏季采用制冷水冷卻循環(huán)氨水，焦油氨水冷卻器使用循環(huán)水冷卻焦油氨水。同時(shí)增加了一臺原料氨水換熱器，設(shè)備使用原系統(tǒng)的不銹鋼換熱器，通過冷凝工序補(bǔ)充來的高溫循環(huán)氨水與預(yù)冷工序?qū)С龅牡蜏匮h(huán)氨水熱交換，降低了補(bǔ)入預(yù)冷工序的循環(huán)氨水溫度，同時(shí)節(jié)約了能量。

3.3硫泡沫熔硫部分

3.3.1增設(shè)硫泡沫濃縮裝置

為減輕熔硫釜的處理負(fù)荷，特增設(shè)1套硫泡沫濃縮裝置，由2臺離心機(jī)、2臺軟管泵、2個(gè)硫膏儲槽及相應(yīng)的管路儀表組成。

從泡沫泵送來的硫泡沫先進(jìn)入2臺并聯(lián)操作的離心機(jī)，經(jīng)過離心濃縮后，硫泡沫濃縮后成為硫膏，硫膏自流進(jìn)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(nèi)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(chǔ)上新增設(shè)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(dāng)作為濃縮釜使用時(shí)，軟管泵送來的硫膏先進(jìn)入2臺并聯(lián)的濃縮釜，通過夾套蒸汽加熱蒸發(fā)其中的液體使硫膏進(jìn)一步濃縮后再進(jìn)入另外2臺并聯(lián)操作的熔硫釜進(jìn)行熔硫。4臺釜也可以用作熔硫釜并聯(lián)操作，同時(shí)生產(chǎn)硫磺。

由于硫泡沫中的大部分清液已經(jīng)分離回到系統(tǒng)，進(jìn)入熔硫釜內(nèi)的清液量很少，節(jié)約了加熱清液的蒸汽。同時(shí)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(dǎo)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(shè)備采用不銹鋼材料，增強(qiáng)了耐腐蝕性，延長了設(shè)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(chǎn)1 t硫磺使用4 t蒸汽，降低為每生產(chǎn)1 t硫磺使用1 t蒸汽，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

改造后，預(yù)冷塔后煤氣溫度嚴(yán)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(dá)到3.2 MPa以上，液氣比達(dá)到1.0以上。通過不斷對脫硫液補(bǔ)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(dá)到15 mg/Nm3（0.015 g/m3），完成了低于20 mg/Nm3的目標(biāo)。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(jié)束語

通過脫硫系統(tǒng)的更新改造，對脫硫塔部分設(shè)備材質(zhì)、降液裝置、填料、工藝、冷卻器、再生器及氨氣冷凝冷卻器，預(yù)冷塔部分預(yù)冷塔及冷卻器，熔硫部分泡沫濃縮裝置及熔硫釜等進(jìn)行了改進(jìn)，解決了脫硫效果差、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、熔硫系統(tǒng)負(fù)荷大的問題，為正常生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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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(chǎn)回收工藝工作。