天铁集团焦化厂脱硫系统改造

李冬冬（天津天铁冶金集团有限公司焦化厂，河北涉县056404）



天铁集团焦化厂脱硫系统改造

李冬冬
（天津天铁冶金集团有限公司焦化厂，河北涉县056404）

［摘要］针对焦炉煤气脱硫系统脱硫效果差、设备腐蚀严重、熔硫系统负荷大等问题，通过对预冷部分、脱硫部分及硫泡沫熔硫部分进行改造，增强了耐腐蚀性，延长了设备使用寿命，减少了检修量，保证了脱硫系统的正常运行。

［关键词］脱硫；预冷；熔硫；改造

1　引言

天津天铁冶金集团焦化厂焦炉煤气脱硫系统承担着55 000 m3/h焦炉煤气的脱硫脱氰任务。该系统采用国内先进的HPF法脱硫脱氰工艺。该工艺系统由煤气预冷，煤气的脱硫脱氰及硫泡沫熔硫三部分组成。

经鼓风机加压后的焦炉煤气先经过预冷塔冷却，煤气从预冷塔下部进入，在预冷塔内经下段焦油氨水喷洒除萘降温、上段循环氨水喷洒冷却后，温度降低为25～30℃。

从预冷塔顶部出来的煤气进入1#脱硫再生塔，在脱硫再生塔下部洗涤段，煤气从下到上与塔顶喷洒下来的脱硫贫液逆流接触吸收了H2S和HCN后成为脱硫富液。脱硫富液用塔底循环泵输送到脱硫再生塔上部再生段，脱硫富液与引射进入的空气反应生成硫泡沫，通过液位调节器控制硫泡沫满流到硫泡沫储槽，分离出硫泡沫的脱硫贫液通过液位调节器进入到脱硫再生塔下部洗涤段循环使用。煤气从脱硫再生塔下部洗涤段顶部输出，依次进入2#、3#脱硫再生塔，脱除H2S和HCN后进入硫铵工序。硫泡沫经泡沫泵输送至熔硫系统，生产硫磺。

2　改造原因

2.1指标不合格

原系统预冷塔后煤气温度、脱硫液温度过高，再生器进气量不足、液气比低，脱硫液游离氨含量、pH值偏低，导致脱硫脱氰系统脱硫效果差，工序后煤气含H2S平均为4.8 g/Nm3，超过20 mg/Nm3的标准要求。

2.2脱硫系统设备腐蚀严重

原系统脱硫塔内部玻璃钢防腐层大面积脱落，堵塞喷头；1#脱硫塔下部循环槽发生腐蚀泄漏，脱硫泵进口管道出现多处漏点，脱硫塔U型管发生腐蚀渗漏，影响正常生产操作。

2.3熔硫系统负荷大、能力偏低

原系统硫泡沫直接进入熔硫釜，硫泡沫内脱硫清液含量高，熔硫釜清液回流量大，造成熔硫釜处理负荷大。同时，清液回流温度高，直接回脱硫系统，导致脱硫液温度进一步升高。

3　改造内容

在原有脱硫脱氰系统生产实践、场地有限及厂房设备再利用的基础上，经过多方考察、讨论研究，仍采用原HPF法脱硫脱氰，在部分工艺、设备上加以改进，满足现有生产要求。

3.1脱硫部分

3.1.1设备改造

主体设备采用不锈钢材质，为克服脱硫液腐蚀性强，设备寿命短的缺点，新脱硫再生塔、溶液循环泵及管路、仪表全部采用不锈钢材质，脱硫塔采用304不锈钢材料，易腐蚀的脱硫液管道采用316L不锈钢材料，增强耐腐性，延长设备使用寿命，减少维修量。

脱硫再生塔塔底降液装置采用新型结构，降液装置位于循环槽中部，使用圆柱形内外筒体，内筒体直径800 mm，外筒体直径1 200 mm，外通体上连接有直径1 000 mm的弯段出口，洗涤段下来的脱硫液经过内筒体进入外筒体，再通过弯段出口满流到循环槽，起到降液和液封的作用。新降液装置采用圆柱形结构，受力良好，克服了原脱硫塔降液装置位于循环槽一侧、采用半圆型筒体、受力不均，泄漏煤气，检修频繁、难度大的缺点。

脱硫再生塔内部填料全部采用注塑规整填料代替原来的青瓷填料。该填料具有重量轻、强度大、寿命长、更换检修方便、比表面积大等特点，具有良好的洗涤吸收效果。

3.1.2工艺改进

为了提高脱硫脱氰洗涤吸收效果，新脱硫再生塔比原脱硫塔高度增加9 m，多使用一层填料，增加了吸收面积和吸收动力。脱硫液溶液循环泵流量也由原来的1 200 m3/h增加到2 000 m3/h，增加了单位煤气体积接触的脱硫液量，降低了脱硫液的富液浓度，增加了吸收推动力。溶液泵扬程由原来的65 m增加到90 m，保证了再生引射器入口有足够的引射压力和进风量。

脱硫过程吸收温度越低，吸收效果越好，为了提高吸收效果、降低脱硫液的温度，增设了3台脱硫液冷却器，换热面积为150 m2。脱硫泵出口引出部分脱硫液经过循环水冷却，降低温度后，再回到脱硫再生塔塔底循环槽，降低了脱硫循环液的温度，提高了洗涤吸收效果。

为增加再生部分进气量，引射器数量由原来的16个增加到24个，外圈18个，内圈6个，布置更加合理。为减少再生部分槽底沉积硫泡沫影响再生效果，再生槽底部设计专门的旋流装置，不间断对再生槽底部喷射压缩空气搅拌，使硫泡沫无法沉积，提高了再生部分的分离效果。

蒸氨塔顶出来的氨气通过氨气冷凝冷却器的冷却成为30℃的氨水，定期补充到脱硫液中。原冷凝冷却器存在腐蚀泄漏，冷却效果差的缺点，新冷凝冷却器材质全部采用钛材，对氨气和氨水具有良好的耐腐蚀性能。新氨水冷凝冷却器给脱硫再生塔提供合格的氨水补充，为提高脱硫液的游离氨含量和pH值达标打下基础。

3.2预冷部分

3.2.1预冷塔改造

为提高预冷塔的耐腐蚀性能，预冷塔内壁全部进行喷铝防腐。预冷塔底部上下段喷洒液采用单独的循环槽，上段喷洒液通过塔中部的隔断装置收集后，经专门的管道下入到上段喷洒液循环槽，上下段喷洒液单独循环，克服了原系统上下段喷洒液混合使用的缺点。在上下段喷头处专门设计了清洗喷头装置，防止焦油堵塞喷头影响喷洒冷却效果，煤气出口处专门安装捕雾装置，捕集煤气中携带的液滴。为克服循环液携带煤气的缺点，底槽高度由原来的3 m提高到5 m。

3.2.2冷却器改造

为提高煤气冷却效果，上段循环氨水冷却器和下段焦油氨水冷却器冷却面积由原来的90 m2调高到160 m2，循环氨水冷却器夏季采用制冷水冷却循环氨水，焦油氨水冷却器使用循环水冷却焦油氨水。同时增加了一台原料氨水换热器，设备使用原系统的不锈钢换热器，通过冷凝工序补充来的高温循环氨水与预冷工序导出的低温循环氨水热交换，降低了补入预冷工序的循环氨水温度，同时节约了能量。

3.3硫泡沫熔硫部分

3.3.1增设硫泡沫浓缩装置

为减轻熔硫釜的处理负荷，特增设1套硫泡沫浓缩装置，由2台离心机、2台软管泵、2个硫膏储槽及相应的管路仪表组成。

从泡沫泵送来的硫泡沫先进入2台并联操作的离心机，经过离心浓缩后，硫泡沫浓缩后成为硫膏，硫膏自流进入下部的硫膏储槽，离心后的脱硫清液通过管路自流回脱硫再生塔底槽。硫膏储槽内的硫膏通过2台软管泵输送到下部的熔硫釜。

3.3.2增加熔硫釜

在原有2台熔硫釜基础上新增设2台熔硫釜，以提高处理能力。4台熔硫釜，其中2台既可以作为浓缩釜使用，也可以作为熔硫釜使用。当作为浓缩釜使用时，软管泵送来的硫膏先进入2台并联的浓缩釜，通过夹套蒸汽加热蒸发其中的液体使硫膏进一步浓缩后再进入另外2台并联操作的熔硫釜进行熔硫。4台釜也可以用作熔硫釜并联操作，同时生产硫磺。

由于硫泡沫中的大部分清液已经分离回到系统，进入熔硫釜内的清液量很少，节约了加热清液的蒸汽。同时熔硫釜出来的少量高温清液由原来的入脱硫再生塔底槽改入大地坑，冷却后再回脱硫再生塔底槽，解决了因脱硫清液温度高导致脱硫液温度升高的问题，遏制了副盐的生成速率。

4　改造效果

所有主体设备采用不锈钢材料，增强了耐腐蚀性，延长了设备使用寿命，减少了检修量。通过硫泡沫熔硫部分的改造，高温清液量由原来的8 m3/h降低为1 m3/h，熔硫蒸汽用量由原来的每生产1 t硫磺使用4 t蒸汽，降低为每生产1 t硫磺使用1 t蒸汽，产生了很好的经济效益。

改造后，预冷塔后煤气温度严格控制在26～30℃，脱硫液温度控制在34℃以下，满足了对吸收温度要求。再生器引射压力达到3.2 MPa以上，液气比达到1.0以上。通过不断对脱硫液补充氨水，保证了脱硫液游离氨含量维持在6～8 g/L，pH值控制在8.2～8.7。二级脱硫后H2S含量达到15 mg/Nm3（0.015 g/m3），完成了低于20 mg/Nm3的目标。表1为工序前煤气H2S含量及脱硫工序后煤气H2S含量。

表1　脱硫工序前后H2S含量　/g·m-3

5　结束语

通过脱硫系统的更新改造，对脱硫塔部分设备材质、降液装置、填料、工艺、冷却器、再生器及氨气冷凝冷却器，预冷塔部分预冷塔及冷却器，熔硫部分泡沫浓缩装置及熔硫釜等进行了改进，解决了脱硫效果差、设备腐蚀严重、熔硫系统负荷大的问题，为正常生产打下基础。

参考文献

［1］夏清，陈常贵.化工原理［M］.天津：天津大学出版社，2005.

［2］何建平.炼焦化学产品回收与加工［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［3］姚仁仕.焦炉煤气脱硫脱氰的生产［M］.北京：冶金工业出版社，1994.

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

作者简介：李冬冬（1981—），男，本科，工程师，主要从事化产回收工艺工作。