DSH催化劑在通遼金煤化工的成功應用

王彥民,徐志偉,劉德寶

(長春東獅科技(集團)有限責任公司, 長春 130031)

通遼金煤化工有限公司(簡稱通遼金煤)成立于2007年6月，是以褐煤為原料生產乙二醇的高新技術企業。公司已建成一套22萬t/a乙二醇并聯產8萬t/a草酸生產裝置。該公司煤氣脫硫系統分為粗脫系統和變脫系統。

1 脫硫系統基本情況和存在問題

粗脫系統煤氣壓力為30～40 kPa，煤氣體積流量為100 000～110 000 m3/h，煤氣中H2S質量濃度為300～600 mg/m3，采用2臺篩板脫硫塔(φ4 000×24 400 mm)并聯運行，每臺脫硫塔前后各設置1臺洗滌塔(φ3 000×14 949 mm)。2臺再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生壓力為0.35～0.4 MPa[1]。2臺再生槽共用1臺貧液槽和1臺富液槽，單塔循環量為600～700 m3/h。另有2臺間歇熔硫釜、1臺板框壓濾機。因變換低變觸媒工藝需要，粗脫出口H2S質量濃度控制在80～120 mg/m3[2]。粗脫系統主要存在問題：因煤氣中煤灰較多，導致硫泡沫發黑發虛、灰多硫少，壓濾機、熔硫釜不能正常使用；脫硫液堿度提不起來，純堿消耗高；脫硫液中硫酸鹽含量高，設備腐蝕嚴重。

變脫系統變換氣壓力為0.6～0.8 MPa，體積流量為110 000～120 000 m3/h，入口H2S質量濃度為100～200 mg/m3，采用3臺變脫塔(φ3 000×21 800 mm)并聯運行，塔內采用QYD無填料傳質內件[3]。1臺貧液槽和3臺富液槽，單塔循環量為220 m3/h。1臺再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生壓力為0.35～0.4 MPa。變脫系統主要存在問題：再生槽長期無泡沫或者液面漂浮黃色硫顆粒；變脫塔和貧液槽內積硫較多，變脫塔阻力上升較快，有時運行2個月就要把變脫塔輪換切出系統進行清理，嚴重影響生產。

2 高硫容抑鹽催化劑的成功應用

通遼金煤為解決粗脫系統和變脫系統存在的問題，經過方案論證后，系統改用高硫容抑鹽(DSH)催化劑。 長春東獅科技(集團)有限責任公司經過詳細了解生產情況和相關數據后，制定了添加DSH催化劑的方案。

2.1 粗脫系統應用DSH催化劑

2019年11月29日，首先在粗脫系統加入DSH催化劑，采取逐步提濃方式，同時原催化劑添加量逐步遞減，10 d后停用。前10 d，每天添加DSH催化劑質量為105～180 kg，然后逐步減少；12月22日催化劑質量濃度達到2 g/L，將催化劑添加質量維持在25 kg/d左右。DSH催化劑加入30 d后,粗脫狀況有如下改善:

(1) 再生槽泡沫形態有了很大改變。原來的硫泡沫發黑發虛、灰多硫少，加入DSH催化劑后，硫泡沫形態轉為正常、有彈性。脫硫液中的煤灰和單質硫可黏附在泡沫表面而被帶出系統，泡沫顏色有明顯改善，脫硫液質量有了很大提高，溶液顏色清澈透亮，懸浮硫含量降低。

(2) 純堿加入量逐漸減少。DSH催化劑加入前，純堿加入質量為1.44～2.40 t/d，總堿度呈下降趨勢；DSH催化劑加入后純堿加入量在1.44 t/d以下，總堿度仍呈上升趨勢。

(3) 脫硫液中副鹽含量特別是硫酸鹽含量得到有效控制并逐步降低。在DSH催化劑的抑鹽作用下，經其他工藝條件調整后，脫硫液中硫酸鹽質量濃度由120 g/L逐步降至90 g/L左右。

2.2 改造粗脫再生槽

粗脫系統原有2臺直徑為6.5 m的再生槽，單槽循環量為650 m3/h，溶液在再生槽的停留時間較長，約為18 min。因脫硫液吸收的H2S較少，再生時間過量，很容易使脫硫液過氧化生成副鹽[3]。因此建議改造再生槽，使2個脫硫塔共用1個再生槽，來減少溶液在再生槽中的停留時間，進一步減少副鹽的生成。

2020年4月20日，粗脫系統切出一個再生槽，把原有16支φ28 mm噴射器更換為φ30 mm噴射器，然后又增加了4支φ34 mm噴射器。4月28日，改造后的再生槽投入使用，單槽循環量達到1 200 m3/h，滿足2臺脫硫塔上液量，溶液再生停留時間約為9 min，也滿足了溶液的再生需要，再生槽泡沫進一步好轉，泡沫帶硫量大，壓濾機可長時間穩定運行，熔硫釜能正常熔硫(見圖1)。同時脫硫液中的硫酸鹽含量下降速度也較快，當年6月,脫硫液中的硫酸鹽質量濃度已降至30 g/L左右，純堿消耗進一步降低。

圖1 DSH催化劑應用前后粗脫系統再生槽泡沫狀況

2.3 變脫系統應用DSH催化劑

2020年3月13日，按照添加方案在變脫崗位開始投加DSH催化劑，采取逐步提濃方式，同時原催化劑添加量逐步遞減至7 d后停用。前5 d，DSH催化劑添加量180 kg/d，然后逐步減少;20 d后正常補加。DSH催化劑加入30 d后，變脫脫硫系統性能得到了明顯改善(見圖2)。

圖2 DSH催化劑應用前后變脫系統再生槽泡沫狀況

(1) 再生槽泡沫狀況：13日，再生槽無泡沫，脫硫液渾濁；14日上午，再生槽仍無泡沫，脫硫液顏色灰白；14日下午，再生槽液面四周開始形成白色帶硫泡沫，然后泡沫逐漸增多，單質硫經浮選被泡沫帶出系統，懸浮硫降低，脫硫液質量有了很大提高，顏色清澈透亮。目前，再生槽泡沫一直正常，泡沫保持連續溢流。

(2) 變脫塔阻力變化情況：13日，生產負荷未加滿，變換氣體積流量約為7萬m3/h，變脫塔阻力為27～29 kPa；14日下午,變脫塔阻力波動下降至24～25 kPa；15日后，生產負荷逐步增加，變換氣體積流量增加，變脫塔阻力沒有上升，仍處于下降趨勢；25日，生產滿負荷運行，變脫塔阻力為23～24 kPa；目前，變脫塔阻力為15 kPa左右，基本穩定。變脫塔在應用DSH催化劑之前，基本上運行60 d左右就要輪換切出系統進行清理；應用DSH催化劑之后，阻力降至正常，而且已運行了0.5 a，保證了生產連續穩定運行。

(3) 脫硫效率：應用DSH催化劑之前，變脫出口H2S質量濃度為20～40 mg/m3；應用之后，變脫出口H2S質量濃度基本在20 mg/m3以下，有時為10 mg/m3，脫硫凈化度進一步提高[4]。

3 實施效果

以前粗脫設備經常出現漏點，不僅給車間管理帶來問題，更重要的是存在安全和環保風險。由于前期設備腐蝕嚴重，2019年，通遼金煤將部分管道更換成不銹鋼管，用不銹鋼板對部分設備進行了補焊加固，解決了變脫系統因再生槽長期無泡沫或泡沫很少而導致變脫塔阻力上升較快、生產裝置不能長期穩定運行的問題。同時也大大降低了粗脫系統和變脫系統的純堿消耗量。據了解，2020年2月粗脫變脫純堿使用量為47 t，4月就下降至34 t。目前，粗脫變脫系統純堿加入量已降至600 kg/d左右，全月純堿使用量不到20 t。

4 結語

自2019年11月底DSH催化劑在通遼金煤應用以來，解決了粗脫系統因脫硫液中副鹽生長快、硫酸鹽含量高對設備腐蝕嚴重的問題，充分證明了該催化劑的高硫容性和高抑鹽性。