焦化生產車間脫硫工藝優化改造研究

盧光輝

摘 要：本文主要介紹了焦化廠的脫硫工藝，分析了脫硫系統存在的問題。對脫硫系統進行了改造，對脫硫系統的運行進行了改造，并將NH3堿PDS濕法脫硫與同類工藝進行了比較。

關鍵詞：焦化;脫硫工藝;優化改造

1 采用HPF脫硫法

煙氣脫硫工藝大多采用傳統的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問題。與其他助燃劑相比，H.P.F在反硝化過程中能起到很好的催化作用，但在組織的再生過程中也會起催化作用。因為HPF增壓器具有高活性物質等獨特優勢，所以可以有效地減緩其他設備和管道連接的阻塞。在HPF催化作用中，H代表對苯二酚，P代表PDS，F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生并增加脫硝的硫容量。在吸收H2S的過程中，不需要添加苛性鈉，只依靠氣體中的氨也是堿的來源，可以適當補充少量的氨，使氣體中的H2S和HCN完全被吸收。

例如來自風機的氣體溫度為50-60℃。氣體在預冷卻塔中前進。用冷卻水將氣體冷卻至30-35℃。冷卻水循環使用，并用冷凍水冷卻。預冷塔后的氣體進入兩個脫硫塔，脫硫塔并聯運行。氣體下進出后脫硫液從塔頂向下噴射，氣體逆流接觸。氣體出脫硫塔后進入硫酸銨系統，回到反應罐，在反應罐中加入HPF催化劑，從反應罐中抽出脫硫液并泵送至再生塔。同時，壓縮空氣被送到再生塔的底部，脫硫液通過塔中的一系列反應再生，在脫硫液體的再生塔的頂部返回到脫硫塔之后，脫硫器繼續進行脫硫。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。儲罐應進行泡沫處理，將硫磺軟膏送入硫磺釜中，將氨氣蒸發后發到預冷卻塔中，并將揮發性氨氣或氨氣蒸汽供應到硫酸銨飽和裝置中以生產硫酸銨。在該系統中，一部分脫硫廢液被排入煤場，與原煤混合用于生產。系統中的氣體從預冷塔流出，并進入兩個平行的脫硫塔，然后進入硫酸銨飽和，兩個脫硫塔的脫硫液體循環系統是獨立的，并有自己的配套脫硫塔，再生塔和反應罐。

2 增設硫泡沫濃縮裝置

為降低脫硫釜的處理負荷，特設計了1套硫磺泡沫濃縮器，由2臺離心機、2個軟管盤、2個硫漿罐及相應的管道儀表組成。采用2臺并聯離心機對鼓泡泵中的硫磺泡沫進行預處理，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罐，離心后的脫硫液進行處理，硫漿儲罐中的硫漿通過兩臺軟管泵輸送至下硫熔釜。

例如在原來的一個硫磺熔爐的基礎上，增加了兩個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入兩個并聯的濃縮釜，其中的液體被夾套蒸汽加熱并蒸發，以進一步濃縮硫磺糊劑，然后進入另外兩個并聯釜中，硫熔爐也可以用作硫熔爐的并行操作以同時生產硫，由于硫磺泡沫中的大部分澄清液體已被分離回系統中，因此熔融硫磺釜中的液體量非常小，從而節省了加熱澄清液體的蒸汽，同時少量硫浸出的高溫液體從原來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題，脫硫液由于高溫而脫硫。

3 增加預冷塔，脫硫塔技術

焦爐煤氣進入脫硫塔前的溫度對脫硫反應有很大的影響，太低或太高的溫度都會產生不利的脫硫效果。因此，改善的主要目的是將溫度設定為優選地控制在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，進入脫硫塔之前的焦爐氣溫度將保持在約57℃，在脫硫前需要提高該溫度。預冷卻塔將焦爐氣的溫度冷卻至合適的溫度，然后進行脫硫處理。脫硫塔前的原油提取工藝是在脫硫塔的進氣口前添加增強型吸收塔，以達到粗焦爐煤氣中硫化氫和氰化氫的目的，減輕了脫硫塔的脫硫負荷，并使用管道泵對脫硫稀油加壓將液體轉移到增強型吸收塔的液體入口，并采用其他方法增強吸收效果。

例如根據燃氣量，調整塔中的氨氣量，增加洗滌塔中氨氣的置換量，并及時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。當電阻超過規定值0.3kPa時，請使用熱氨或熱氣進行清理。對于略微超過規定值的預冷塔電阻，在確保脫硫效率的前提下，可調節氨氣溫度。或者將蒸汽引入氨循環罐中以加熱循環的氨水，同時，增加了預冷塔中氨水的置換量。通過熱氣清潔，溶解在管壁外部的諸如焦油混合物之類的雜質將被溶解，從而降低了預冷塔的阻力。當預冷塔阻力嚴重超過規定值時，預冷塔被嚴格堵死，預冷塔及其出氣管道應用蒸汽清洗，可以根據預冷塔出氣管道排氣閥清洗后的雜質量判斷預冷塔是否堵塞。

氣體中吸收了大約45%的H2S和部分HCN后，氣液混合物從強化吸收塔的底部流出，流出并進入原始系統的脫硫塔的底部，在該塔中進行氣液分離執行。

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

4 改良PDS法的工藝流程

PDS法是國內自主開發的一種脫硫方法，脫硫的堿源可以是氣體中的氨或碳酸鈉。通常根據焦爐氣中的硫含量選擇堿源，當氣體中的硫含量為3-5g/m3時，可以選擇氣體中的氨作為堿源以滿足生產要求。當氣體中的硫含量大于6G/m3時，氨作為堿源的脫硫效果不理想，因此選擇來自外部堿源的碳酸鈉。PDS可在脫硫和再生的兩個反應過程中發揮催化作用，可以控制整個脫硫過程。

例如由于催化的硫化氫在液相中的氧化是自由基反應，因此PDS具有很強的催化活性，可以加快反應過程。在適當的工藝條件下，PDS方法可以實現高效率的氣體脫硫和提純。催化產物中硫的形式是大顆粒，易于漂浮，易于分離和去除，在脫硫塔中不會產生硫。但是，它對工藝設備具有良好的清潔效果，焦爐煤氣從脫硫塔的底部進入，脫硫液體從脫硫塔的上部進入，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 定期進行“沖塔”

進行沖洗塔的主要目的是在短時間內迅速降低循環容量，然后迅速提高循環容量，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。在關閉和維護硫系統之前，將氣體切斷。脫硫系統之后，脫硫液循環泵將運行一段時間，以便脫硫液將沉積在填料上的硫糊洗掉。在沖洗過程中，可以更換塔中的脫硫液體，觀察排出的脫硫液的質量，以確定塔洗滌的效果。

例如天鐵煤焦化有限公司在操作過程中堿液噴嘴被堵塞，堿液的循環液量從70m3/h降至約10m3/h，原因是操作過程中系統中填料開裂和廢物淤泥產生的碎片。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，同時降低了覆蓋率堿在氣體循環表面上的沉積，導致堿洗部分的脫硫效果非常差。氫含量長時間持續大于1g/m3。由于環保要求的逐步提高，在提高脫硫效率的研究中，需要對脫硫塔進行更高要求的重新設計。在保持堿洗段效率的同時減小堿洗段的體積，能有效地降低轉化難度和施工成本，并提供更多的空間來升級脫硫段。噴涂工藝不僅具有體積小，壓力低，效率高，故障率低，維護簡單的特點，而且可以提高反應速度，提高系統可靠性。

6 結論

只有設計好脫硫技術在堿洗段的應用，才能為將來焦化裝置的升級提供了更大的空間和必要的設計依據，并取得了良好的經濟效益。