焦化生产车间脱硫工艺优化改造研究

卢光辉

摘 要：本文主要介绍了焦化厂的脱硫工艺，分析了脱硫系统存在的问题。对脱硫系统进行了改造，对脱硫系统的运行进行了改造，并将NH3碱PDS湿法脱硫与同类工艺进行了比较。

关键词：焦化;脱硫工艺;优化改造

1 采用HPF脱硫法

烟气脱硫工艺大多采用传统的HPF法，这是一种以氨为碱源，H.P.F为催化的新型脱硫剂工艺，涉及液相催化氧化反应问题。与其他助燃剂相比，H.P.F在反硝化过程中能起到很好的催化作用，但在组织的再生过程中也会起催化作用。因为HPF增压器具有高活性物质等独特优势，所以可以有效地减缓其他设备和管道连接的阻塞。在HPF催化作用中，H代表对苯二酚，P代表PDS，F代表硫酸亚铁溶液，硝酸钙能完全消除烟道气液中气泡的产生并增加脱硝的硫容量。在吸收H2S的过程中，不需要添加苛性钠，只依靠气体中的氨也是碱的来源，可以适当补充少量的氨，使气体中的H2S和HCN完全被吸收。

例如来自风机的气体温度为50-60℃。气体在预冷却塔中前进。用冷却水将气体冷却至30-35℃。冷却水循环使用，并用冷冻水冷却。预冷塔后的气体进入两个脱硫塔，脱硫塔并联运行。气体下进出后脱硫液从塔顶向下喷射，气体逆流接触。气体出脱硫塔后进入硫酸铵系统，回到反应罐，在反应罐中加入HPF催化剂，从反应罐中抽出脱硫液并泵送至再生塔。同时，压缩空气被送到再生塔的底部，脱硫液通过塔中的一系列反应再生，在脱硫液体的再生塔的顶部返回到脱硫塔之后，脱硫器继续进行脱硫。再生塔顶部的硫磺泡沫在重力作用下流入硫磺泡沫罐，在泡沫罐中搅拌澄清和分层后，液体返回相反状态。储罐应进行泡沫处理，将硫磺软膏送入硫磺釜中，将氨气蒸发后发到预冷却塔中，并将挥发性氨气或氨气蒸汽供应到硫酸铵饱和装置中以生产硫酸铵。在该系统中，一部分脱硫废液被排入煤场，与原煤混合用于生产。系统中的气体从预冷塔流出，并进入两个平行的脱硫塔，然后进入硫酸铵饱和，两个脱硫塔的脱硫液体循环系统是独立的，并有自己的配套脱硫塔，再生塔和反应罐。

2 增设硫泡沫浓缩装置

为降低脱硫釜的处理负荷，特设计了1套硫磺泡沫浓缩器，由2台离心机、2个软管盘、2个硫浆罐及相应的管道仪表组成。采用2台并联离心机对鼓泡泵中的硫磺泡沫进行预处理，离心后的硫磺泡沫冷凝成硫磺浆，硫磺浆流入硫磺浆下游储罐，离心后的脱硫液进行处理，硫浆储罐中的硫浆通过两台软管泵输送至下硫熔釜。

例如在原来的一个硫磺熔炉的基础上，增加了两个硫磺熔炉以提高加工能力。由软管泵送出的硫磺糊剂首先进入两个并联的浓缩釜，其中的液体被夹套蒸汽加热并蒸发，以进一步浓缩硫磺糊剂，然后进入另外两个并联釜中，硫熔炉也可以用作硫熔炉的并行操作以同时生产硫，由于硫磺泡沫中的大部分澄清液体已被分离回系统中，因此熔融硫磺釜中的液体量非常小，从而节省了加热澄清液体的蒸汽，同时少量硫浸出的高温液体从原来的脱硫再生塔底部槽改为土坑，然后冷却回到脱硫塔底部，解决了塔顶温度升高的问题，脱硫液由于高温而脱硫。

3 增加预冷塔，脱硫塔技术

焦炉煤气进入脱硫塔前的温度对脱硫反应有很大的影响，太低或太高的温度都会产生不利的脱硫效果。因此，改善的主要目的是将温度设定为优选地控制在35℃，不仅能提高吸收和再生的效率，而且使副盐的形成最小化。一般而言，进入脱硫塔之前的焦炉气温度将保持在约57℃，在脱硫前需要提高該温度。预冷却塔将焦炉气的温度冷却至合适的温度，然后进行脱硫处理。脱硫塔前的原油提取工艺是在脱硫塔的进气口前添加增强型吸收塔，以达到粗焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的目的，减轻了脱硫塔的脱硫负荷，并使用管道泵对脱硫稀油加压将液体转移到增强型吸收塔的液体入口，并采用其他方法增强吸收效果。

例如根据燃气量，调整塔中的氨气量，增加洗涤塔中氨气的置换量，并及时用电焦油捕集器除去焦油后，气体中的焦油雾含量必须控制在30mg/m。当电阻超过规定值0.3kPa时，请使用热氨或热气进行清理。对于略微超过规定值的预冷塔电阻，在确保脱硫效率的前提下，可调节氨气温度。或者将蒸汽引入氨循环罐中以加热循环的氨水，同时，增加了预冷塔中氨水的置换量。通过热气清洁，溶解在管壁外部的诸如焦油混合物之类的杂质将被溶解，从而降低了预冷塔的阻力。当预冷塔阻力严重超过规定值时，预冷塔被严格堵死，预冷塔及其出气管道应用蒸汽清洗，可以根据预冷塔出气管道排气阀清洗后的杂质量判断预冷塔是否堵塞。

气体中吸收了大约45%的H2S和部分HCN后，气液混合物从强化吸收塔的底部流出，流出并进入原始系统的脱硫塔的底部，在该塔中进行气液分离执行。

液体与脱硫塔顶部的脱硫液一起通过脱硫塔外部的液封罐流入氧化罐，气体分离后，它向上流动，然后进入脱硫塔的相应填料层，它与从脱硫塔顶部喷出的脱硫液体逆流接触，继续吸收气体中的H2S和HCN，在脱硫塔出口处继续还原气体中的H2S，然后将其送出到硫酸铵部分。来自强化吸收塔的脱硫浓液一起进入氧化槽，它们中的一些在通过脱硫循环泵加压后，经过脱硫液体热交换器，脱硫后温度下降到27-30℃。它们被送到再生塔的底部，并与来自底部的压缩空气混合以进行再生反应。再生的稀液经过再生塔顶部的液位调节器后分为两种，一种进入原始脱硫塔进行回收，另一种方法是进入管道泵的入口。在通过管道泵加压后，增强型吸收器顶部的液体入口将被回收，来自再生塔顶部的硫泡沫进入泡沫箱，在泡沫泵加压后，它进入压滤机以产生硫膏。

4 改良PDS法的工艺流程

PDS法是国内自主开发的一种脱硫方法，脱硫的碱源可以是气体中的氨或碳酸钠。通常根据焦炉气中的硫含量选择碱源，当气体中的硫含量为3-5g/m3时，可以选择气体中的氨作为碱源以满足生产要求。当气体中的硫含量大于6G/m3时，氨作为碱源的脱硫效果不理想，因此选择来自外部碱源的碳酸钠。PDS可在脱硫和再生的两个反应过程中发挥催化作用，可以控制整个脱硫过程。

例如由于催化的硫化氢在液相中的氧化是自由基反应，因此PDS具有很强的催化活性，可以加快反应过程。在适当的工艺条件下，PDS方法可以实现高效率的气体脱硫和提纯。催化产物中硫的形式是大颗粒，易于漂浮，易于分离和去除，在脱硫塔中不会产生硫。但是，它对工艺设备具有良好的清洁效果，焦炉煤气从脱硫塔的底部进入，脱硫液体从脱硫塔的上部进入，并从顶部喷出。脱硫液与气体逆流接触，气体中的硫化氢被脱硫液吸收，然后脱硫液从脱硫塔的底部流出。

5 定期进行“冲塔”

进行冲洗塔的主要目的是在短时间内迅速降低循环容量，然后迅速提高循环容量，这样做的目的是使附着在脱硫塔填料上的硫颗粒能够减少硫在填料上的积聚，增加填料的孔面积，并逐渐降低脱硫塔的阻力。在关闭和维护硫系统之前，将气体切断。脱硫系统之后，脱硫液循环泵将运行一段时间，以便脱硫液将沉积在填料上的硫糊洗掉。在冲洗过程中，可以更换塔中的脱硫液体，观察排出的脱硫液的质量，以确定塔洗涤的效果。

例如天铁煤焦化有限公司在操作过程中碱液喷嘴被堵塞，碱液的循环液量从70m3/h降至约10m3/h，原因是操作过程中系统中填料开裂和废物淤泥产生的碎片。物料在均匀分布的喷嘴中的沉淀和堵塞大大减少了碱液的流通，同时降低了覆盖率碱在气体循环表面上的沉积，导致碱洗部分的脱硫效果非常差。氢含量长时间持续大于1g/m3。由于环保要求的逐步提高，在提高脱硫效率的研究中，需要对脱硫塔进行更高要求的重新设计。在保持碱洗段效率的同时减小碱洗段的体积，能有效地降低转化难度和施工成本，并提供更多的空间来升级脱硫段。喷涂工艺不仅具有体积小，压力低，效率高，故障率低，维护简单的特点，而且可以提高反应速度，提高系统可靠性。

6 结论

只有设计好脱硫技术在碱洗段的应用，才能为将来焦化装置的升级提供了更大的空间和必要的设计依据，并取得了良好的经济效益。