焦化煤氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)

蒲建龍

（天津市新天鋼煉焦化工有限公司，天津 300300）

0 引言

冶金焦化企業(yè)主要是從事冶金焦炭及其焦化產(chǎn)品、加工、回收的生產(chǎn)，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦?fàn)t煙氣所含的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等污染物的排放治理也是焦化企業(yè)環(huán)保工作的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著國家大氣污染特別排放限值的出臺(tái)，對(duì)焦化企業(yè)污染物排放提出了更嚴(yán)格的要求，各焦化企業(yè)對(duì)環(huán)保重視程度也在不斷增強(qiáng)。當(dāng)前焦化企業(yè)一方面逐步淘汰不符合環(huán)保要求的焦化產(chǎn)能，另一方面陸續(xù)開始引進(jìn)新的環(huán)保治理設(shè)施，與此同時(shí)對(duì)現(xiàn)有環(huán)保治理設(shè)施，尤其是煤氣凈化治理能力提出了更高的要求，以滿足新的污染物排標(biāo)準(zhǔn)。新天鋼煉焦化工有限公司（后稱天鋼焦化公司）2×50孔6m頂裝焦?fàn)t原有的AS脫硫+干脫硫焦化煤氣凈化工藝，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前焦?fàn)t煙氣二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)過多方考察和技術(shù)交流，天鋼焦化公司決定拆除原有脫硫系統(tǒng)里的干脫硫設(shè)施，并增建一套PDS脫硫系統(tǒng)。

本文論述了天鋼焦化公司焦化煤氣凈化系統(tǒng)的改建的必要性，對(duì)增建的PDS脫硫系統(tǒng)的內(nèi)容進(jìn)行了介紹，對(duì)改建后脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的問題進(jìn)行了探討，分析了系統(tǒng)運(yùn)行中復(fù)鹽增高的原因及危害，并提出了技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)措施。

1 焦化煤氣凈化工序概述

1.1 原煤氣凈化工序及存在問題

天鋼焦化公司為年產(chǎn)焦炭100萬噸的焦化生產(chǎn)企業(yè)，擁有JN60-89型50孔6m頂裝焦?fàn)t2座，配備一套化產(chǎn)回收及煤氣凈化裝置，設(shè)計(jì)煤氣處理量60000m3/h。原焦化煤氣凈化系統(tǒng)采用AS脫硫脫氰洗氨、洗油脫苯及二級(jí)干脫硫工藝。

近年來，隨著國家大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，尤其在焦?fàn)t煙氣排放接受在線數(shù)據(jù)監(jiān)管的情況下，天鋼焦化公司原有AS脫硫+干脫硫的焦化煤氣凈化裝置已不能滿足焦?fàn)t煙氣二氧化硫國家現(xiàn)行排放限值的要求。因此，有必要對(duì)原焦化煤氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)。

1.2 改進(jìn)后的煤氣凈化系統(tǒng)

結(jié)合天鋼焦化公司原有焦化煤氣凈化裝置的實(shí)際情況，經(jīng)過多方考察和技術(shù)交流，決定拆除原有AS脫硫+干脫硫裝置中的干脫硫部分，并增建一套深度脫硫裝置與原AS脫硫裝置配套使用。增建的脫硫裝置采用濕法PDS脫硫工藝，對(duì)焦化煤氣進(jìn)行二級(jí)深度脫硫處理，處理后的焦化煤氣H2S含量可實(shí)現(xiàn)20mg/Nm3，達(dá)到民用煤氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因PDS脫硫工序處于工藝末端，故投入堿源采用質(zhì)量濃度50%的液體NaOH溶液。增建的PDS脫硫裝置包括：室外裝置（脫硫塔、再生塔、反應(yīng)槽、事故槽、泡沫槽等）、廠房（熔硫釜、配電室、控制室、硫磺倒運(yùn)間、固堿倒運(yùn)間、提鹽廠房及催化劑室等），以及配套的生活福利設(shè)施。

增建的PDS脫硫項(xiàng)目投產(chǎn)后，各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行良好，脫硫后焦化煤氣H2S含量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，焦?fàn)t煙氣二氧化硫排放含量達(dá)到了國家環(huán)保治理要求。但隨著運(yùn)行時(shí)間延長，系統(tǒng)復(fù)鹽增長明顯，系統(tǒng)提鹽速度遠(yuǎn)不及生成量，造成生產(chǎn)調(diào)節(jié)異常困難。

2 PDS脫硫系統(tǒng)存在的問題

2.1 熔硫釜操作困難

隨著PDS脫硫裝置運(yùn)行時(shí)間的延長，系統(tǒng)復(fù)鹽生成迅速，化驗(yàn)總鹽含量400g/l，熔硫釜放硫過程硫磺渣不斷增多，熔硫釜管道經(jīng)常阻塞，拆卸清理困難，嚴(yán)重時(shí)造成熔硫釜堵塞，被迫系統(tǒng)停工加水處理。

2.2 提鹽結(jié)晶器效率低

（1）結(jié)晶器干燥耗時(shí)較長，需要10h以上，每天只能結(jié)晶一次，每天處理脫硫廢液約20t左右，結(jié)晶器處理能力不能很好的滿足生產(chǎn)需要。

（2）設(shè)計(jì)中提鹽裝置采用濃縮釜+結(jié)晶器工藝進(jìn)行提鹽操作。因濃縮液蒸煮溫度很難控制，故結(jié)晶器內(nèi)部濾網(wǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致生成的粗鹽含水量較高，不符合銷售合同規(guī)定的低于10%的質(zhì)量要求，無法正常銷售，只能按照廢鹽進(jìn)行處置。部分鹽化驗(yàn)水分達(dá)到15%以上，只能回送系統(tǒng)重新提鹽。

（3）結(jié)晶器中濃縮液脫水干燥質(zhì)量較差，釜內(nèi)濾網(wǎng)易堵塞、更換頻繁問題凸顯，系統(tǒng)提鹽速度下降。

2.3 PDS催化劑容易產(chǎn)生復(fù)鹽

PDS催化劑投加后，系統(tǒng)復(fù)反應(yīng)劇烈，更容易生成復(fù)鹽，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)堿液（NaOH）投加耗量增加，阻礙系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

復(fù)反應(yīng)化學(xué)方程式：

綜上原因，改建后的煤氣凈化系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間，脫硫效率和脫硫作業(yè)率都有所下降，脫硫后煤氣含硫化氫指標(biāo)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。

3 PDS脫硫系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)措施及效果

3.1 PDS脫硫系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)措施

經(jīng)過現(xiàn)場跟蹤調(diào)研和運(yùn)行結(jié)果分析，明確了PDS脫硫系統(tǒng)復(fù)鹽增高是引發(fā)改建后煤氣凈化系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的主要原因，為此圍繞降低PDS脫硫系統(tǒng)復(fù)鹽量制定了如下工藝技術(shù)改進(jìn)措施。

（1）將熔硫釜加熱蒸汽的投入方式由原來上下并聯(lián)進(jìn)入改為自下而上串聯(lián)進(jìn)入，使加熱蒸汽連續(xù)進(jìn)入，避免發(fā)生偏流導(dǎo)致的加溫不均。

（2）調(diào)整熔硫釜放硫操作頻次，將原來每天白天放硫一次增加到白天、晚上各放硫一次，通過增加熔硫次數(shù)，降低系統(tǒng)懸浮硫以及系統(tǒng)含鹽量。

（3）將熔硫釜頂部連續(xù)產(chǎn)生的含鹽濃度較大的清液，由直接進(jìn)入反應(yīng)槽改為先進(jìn)入提鹽工序裝置內(nèi)，進(jìn)行一次提鹽處理后再返回系統(tǒng)。

（4）通過市場調(diào)研考察，引進(jìn)GSS新型催化劑，該催化劑催化反應(yīng)機(jī)理較為溫和，對(duì)于復(fù)反應(yīng)具有一定的抑制作。

（5）在原有結(jié)晶器設(shè)施基礎(chǔ)上，再增設(shè)一套離心機(jī)提鹽裝置，與結(jié)晶器交叉使用，進(jìn)而提高提鹽量。

（6）控制脫硫液溫度35±3℃，保證脫硫液換熱器冷卻效果良好，并增加調(diào)節(jié)頻次。

3.2 PDS脫硫系統(tǒng)改進(jìn)效果

（1）對(duì)熔硫釜蒸汽投入方式的改進(jìn)，能使釜內(nèi)加熱溫度更加均勻，有利于硫磺更快成熟，提高了熔硫釜運(yùn)行效率，熔硫系統(tǒng)運(yùn)作更加穩(wěn)定，放硫管道阻塞現(xiàn)象逐漸減少。

（2）對(duì)熔硫釜放硫頻次的增加調(diào)整，減少了物料在熔硫釜內(nèi)復(fù)鹽反應(yīng)時(shí)間，降低了清液復(fù)鹽濃度。含鹽清液改為直接進(jìn)入提鹽工序后，減少了系統(tǒng)復(fù)鹽二次投入，從而實(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)復(fù)鹽量。

（3）GSS催化劑不同于PDS催化劑，催化反應(yīng)較為溫和，對(duì)于復(fù)鹽反應(yīng)具有一定的抑制作，因復(fù)鹽反應(yīng)減少，系統(tǒng)堿液消耗顯著降低（見表1）。由表1可見，在平均結(jié)焦時(shí)間不變情況下，引入新型催化劑GSS后，脫硫系統(tǒng)中堿液投入量下降明顯，降耗效益顯著。

表1 引入新型催化劑前后耗堿變化表

（4）粗鹽產(chǎn)品顏色得到改觀。由于PDS催化劑含有肽箐鈷類化合物，本身為深藍(lán)色，導(dǎo)致脫硫液也呈深藍(lán)色，提出的粗鹽為藍(lán)色，必須經(jīng)過脫色處理后才能進(jìn)行銷售，否則，最終只能按固體廢棄物處理，處理成本約為900元/噸。而脫色裝置工藝復(fù)雜，增加提鹽工序工作量，且需要應(yīng)用硫酸等危險(xiǎn)藥品，增加安全隱患，投入成本較高，不宜操作。引入新型催化劑后，粗鹽顏色由藍(lán)色變?yōu)榛疑挥妹撋珡S家即可回收，減少固體廢棄物生成。

（5）引入離心機(jī)后，提鹽操作時(shí)間明顯縮減。從放料到干燥完成只需1～2h，周期時(shí)間減少，同時(shí)每天可離心干燥兩次，處理脫硫廢液在30t以上，系統(tǒng)總鹽含量下降明顯，脫硫液復(fù)鹽總量達(dá)到正常狀態(tài)，脫硫系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)較為穩(wěn)定。另外，引入離心機(jī)后系統(tǒng)提鹽量顯著增加，處理能力大大增強(qiáng)，同時(shí)粗鹽的水分由15%以上降至4%～8%，產(chǎn)品質(zhì)量良好。引入離心機(jī)前后脫硫液含總鹽變化如表2所示，粗鹽產(chǎn)量變化如表3所示。

表2 引入離心機(jī)前后脫硫液含總鹽變化表

表3 引入離心機(jī)前后粗鹽產(chǎn)量變化表

綜上所述，通過脫硫系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)措施的實(shí)施，焦化煤氣凈化取得顯著效果，煤氣二級(jí)PDS脫硫指標(biāo)達(dá)到環(huán)保要求。

4 結(jié)語

PDS脫硫工藝產(chǎn)生復(fù)鹽是不可避免的問題，通過此次脫硫工藝技術(shù)攻關(guān)后，脫硫系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，熔硫釜加熱不均勻、放硫管堵塞等問題得以解決。因更換了新型GSS催化劑，復(fù)鹽產(chǎn)生量得到有效抑制，也緩解了對(duì)熔硫系統(tǒng)的影響，解決生產(chǎn)瓶頸問題，提高生產(chǎn)效率，保證了粗鹽、硫磺產(chǎn)品質(zhì)量；因增加離心機(jī)設(shè)備，提高脫硫液日處理量，對(duì)系統(tǒng)復(fù)鹽量快速減低起到直接作用。

實(shí)踐證明，天鋼焦化公司增建的PDS脫硫裝置，通過工藝技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)，效果顯著，脫硫后焦化煤氣H2S含量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，焦?fàn)t煙氣二氧化硫排放含量達(dá)到了國家大氣污染排放限值規(guī)定。煤氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)取得了一定成效，為同行業(yè)借鑒參考提供了數(shù)據(jù)依托。