煤氣濕法脫硫問題分析與優化

潘曉雄 王華

摘 要：通過對目前運行的PDS堿法脫硫工藝過程中存在的問題分析，對影響脫硫效果的原因提出優化方案，進一步提高脫硫效果，確保煤氣凈化工序及加工工序正常運行。

關鍵詞：脫硫工藝;優化;硫化氫

中圖分類號：TQ546.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0157-02

我公司擁有一套2×60孔5.5米焦爐，年產焦炭130萬噸，化產系統有1套處理能力61500m3/h的PDS堿法脫硫裝置設備，投產以來，生產一直不穩定，熔硫采用連續式熔硫，硫磺日產量為小于3000kg，脫硫塔前煤氣含硫化氫波動較大，3-9g/m3，脫硫塔后煤氣含硫化氫在100m3/h左右，不能夠為甲醇廠提供穩定合格的原料氣。

1系統優化前運行現狀及存在問題

（1）PDS堿法脫硫運行方式為單脫硫塔、單再生塔運行，裝置滿負荷運行時，煤氣處理量達到65000-73000m3/h，塔前煤氣含硫化氫波動較大，由設計時的3-6g/m3變化為5-9g/m3，塔后硫化氫波動達到100-200g/m3之間，嚴重影響生產。（2）脫硫塔運行3年以后塔阻上升較快，曾長期達到1000-1500Pa，煤氣系統安全運行受到威脅。（3）脫硫再生塔采用高塔再生，動力消耗大，壓縮空氣由4臺空壓機供給，空氣含水量大，冬季管道積水嚴重，氣壓流量波動大，影響再生，再生塔經常出現液體翻騰現象，影響硫磺的浮選。（4）再生塔液流泡沫長期偏稀，帶水嚴重，嚴重制約熔硫工序的生產。（5）設備運行過程中，溶液流量計、空氣流量計經常出現失真現象，影響系統穩定調節。（6）泡沫槽運行過程中，框式攪拌器配備電機減速機為7.5kW，經常出現故障，無法正常運行。（7）系統復鹽生成快，長期穩定在300g/t左右。

2原因分析及優化措施

2.1 影響脫硫效率的因素分析

從兩年的運行看，裝置運行不穩定，經過對各環節的檢查和分析，發現影響脫硫效果的主要原因有以下幾點：

（1）配煤質量的影響。隨著配煤煤種的不斷變化及脫硫液的配入，配合煤中硫份的不斷升高，致焦爐煤氣中硫化氫含量波動較大，有時超出設備原設計的處理能力。

措施：1）建議配煤系統穩定入爐煤中含s量，合理配入脫硫廢液;2）我廠采用的脫硫塔Ф6400mm，再生塔Ф4600單塔脫硫，工藝如圖1所示。再生工藝已不能夠滿足生產的需要，當塔前硫化氫超過5-6g/m3、煤氣量超過65000m3/h，超出了設計能力，塔后硫化氫不穩定。采取雙脫硫塔串聯，雙再生塔再生工藝，優化運行后工藝流程圖如圖2所示。

（2）溶液成分的影響。塔前硫化氫偏高后，致使溶液中吸收的硫化氫轉化為Hs-離子的濃度增高，溶液發黑，影響PDS的監測濃度使結果偏高，而實際所需PDS、對苯二酚消耗增加而未及時投加，通過化驗分析的溶液成份控制，誤認為PDS在工藝控制指標以內，使溶液成份失調，再生系統出現問題。

措施：PDS消耗應根據塔前硫化氫含量計算出吸收硫化氫的量，以1T硫化氫消耗PDS為1.5-2.0kg計算，推導出應加入的PDS的量，穩定溶液中PDS的濃度。

（3）溫度的影響。脫硫塔前煤氣溫度冬季變化較大，夏季高過30℃，冬季低于25℃，對脫硫液溫度影響較大，冬季低于35℃，夏季高于40℃，嚴重影響硫化氫的吸收及脫硫液成份中復鹽的穩定，脫硫為放熱反應，再生為吸熱反應，當溫度過低吸收，再生反應變慢，溫度過高再生時復鹽產生過快，脫硫效率下降。

措施：1）在不影響粗苯系統正常運行的情況下，夏季針對煤氣溫度偏高，降低粗苯Ⅱ段貧油溫度及終冷塔后煤氣溫度，使洗苯塔后煤氣溫度不大于29℃，冬季通過塔前煤氣水封下油管預熱煤氣高于25℃。2）建議對洗苯后到脫硫前煤氣管道保溫，穩定塔前煤氣溫度。

2.2塔阻力上升問題

脫硫、再生、熔硫及殘液回用是一個系統工程，四者相互聯系，相互影響，日常生產中任何一個環節出現問題，都會導致生產狀況惡化，其結果使脫硫效率下降，溶液中懸浮硫增高。

（1）當煤氣量大于70000m3/h時，煤氣通過脫硫塔時的空塔流速達到0.6m/s，達到一般設計參數0.6-0.4m/s的上限，煤氣帶液，經脫硫塔捕霧層顆粒物（單質硫）堵塞。

（2）系統溶液成份發生變化，復鹽長期偏高，使Na2Co3及NaHCo3的溶解度下降而出現的鹽堵。

（3）系統中Hs-氧化再生后生成單質硫，浮選不好，溶液中懸浮硫偏高而出現的硫堵。

措施：1）正常運行時單臺脫硫塔阻力控制在<500Pa，當阻力>500Pa時，用脫硫液即時清掃沖洗捕霧層。2）當塔阻清掃沖洗后降不下來時，應計劃性的每年利用大檢修時間對填料層及捕霧層填料進行檢查，必要時進行更換。3）控制再生系統達到一定的鼓風強度130m3/m2.h，但是不能過氧，控制復鹽的氧化產生，保證單質硫的正常浮選，降低溶液中的懸浮硫不超過0.5g/l。

2.3脫硫空氣系統運行不正常

再生、氧化、PDS攜氧、單質硫的浮選出現問題，進而使系統惡化，硫化氫偏高。

空壓機站距離脫硫系統較遠，空氣輸送過程中冷凝產生大量的空氣冷凝水排放不及時產生氣錘，影響再生空氣量。理論上計算氧化1kg硫化氫需空氣2m3，但生產過程中，由于浮選硫泡沫需要，每臺再生塔空氣量必須在2000-2500m3/h之間，鼓風強度達到130m3/m2.h以上，經驗控制值空氣量為溶液循環量的1.5倍。當空氣過大時將會出現塔盤沖翻，或溶液翻騰，對大顆粒單質硫進行破損，進而影響懸浮硫的浮選。

措施：1）建議在再生塔進塔前空氣管道上增加旋風捕霧器，對長距離空氣輸送管道保溫，并定期定時排水，保證空氣壓力及流量穩定。2）通過自調閥調節、穩定空氣流量在2000-2500m3/h以內，保證再生及硫的浮選。3）對再生塔塔盤進行檢查、固定、防止柵板被沖翻，造成再生失效。