DSH催化剂在通辽金煤化工的成功应用

2021-09-03王彦民徐志伟刘德宝

氮肥与合成气 2021年9期

王彦民,徐志伟,刘德宝

(长春东狮科技(集团)有限责任公司, 长春 130031)

通辽金煤化工有限公司(简称通辽金煤)成立于2007年6月，是以褐煤为原料生产乙二醇的高新技术企业。公司已建成一套22万t/a乙二醇并联产8万t/a草酸生产装置。该公司煤气脱硫系统分为粗脱系统和变脱系统。

1 脱硫系统基本情况和存在问题

粗脱系统煤气压力为30～40 kPa，煤气体积流量为100 000～110 000 m3/h，煤气中H2S质量浓度为300～600 mg/m3，采用2台筛板脱硫塔(φ4 000×24 400 mm)并联运行，每台脱硫塔前后各设置1台洗涤塔(φ3 000×14 949 mm)。2台再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生压力为0.35～0.4 MPa[1]。2台再生槽共用1台贫液槽和1台富液槽，单塔循环量为600～700 m3/h。另有2台间歇熔硫釜、1台板框压滤机。因变换低变触媒工艺需要，粗脱出口H2S质量浓度控制在80～120 mg/m3[2]。粗脱系统主要存在问题：因煤气中煤灰较多，导致硫泡沫发黑发虚、灰多硫少，压滤机、熔硫釜不能正常使用；脱硫液碱度提不起来，纯碱消耗高；脱硫液中硫酸盐含量高，设备腐蚀严重。

变脱系统变换气压力为0.6～0.8 MPa，体积流量为110 000～120 000 m3/h，入口H2S质量浓度为100～200 mg/m3，采用3台变脱塔(φ3 000×21 800 mm)并联运行，塔内采用QYD无填料传质内件[3]。1台贫液槽和3台富液槽，单塔循环量为220 m3/h。1台再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生压力为0.35～0.4 MPa。变脱系统主要存在问题：再生槽长期无泡沫或者液面漂浮黄色硫颗粒；变脱塔和贫液槽内积硫较多，变脱塔阻力上升较快，有时运行2个月就要把变脱塔轮换切出系统进行清理，严重影响生产。

2 高硫容抑盐催化剂的成功应用

通辽金煤为解决粗脱系统和变脱系统存在的问题，经过方案论证后，系统改用高硫容抑盐(DSH)催化剂。长春东狮科技(集团)有限责任公司经过详细了解生产情况和相关数据后，制定了添加DSH催化剂的方案。

2.1 粗脱系统应用DSH催化剂

2019年11月29日，首先在粗脱系统加入DSH催化剂，采取逐步提浓方式，同时原催化剂添加量逐步递减，10 d后停用。前10 d，每天添加DSH催化剂质量为105～180 kg，然后逐步减少；12月22日催化剂质量浓度达到2 g/L，将催化剂添加质量维持在25 kg/d左右。DSH催化剂加入30 d后,粗脱状况有如下改善:

(1) 再生槽泡沫形态有了很大改变。原来的硫泡沫发黑发虚、灰多硫少，加入DSH催化剂后，硫泡沫形态转为正常、有弹性。脱硫液中的煤灰和单质硫可黏附在泡沫表面而被带出系统，泡沫颜色有明显改善，脱硫液质量有了很大提高，溶液颜色清澈透亮，悬浮硫含量降低。

(2) 纯碱加入量逐渐减少。DSH催化剂加入前，纯碱加入质量为1.44～2.40 t/d，总碱度呈下降趋势；DSH催化剂加入后纯碱加入量在1.44 t/d以下，总碱度仍呈上升趋势。

(3) 脱硫液中副盐含量特别是硫酸盐含量得到有效控制并逐步降低。在DSH催化剂的抑盐作用下，经其他工艺条件调整后，脱硫液中硫酸盐质量浓度由120 g/L逐步降至90 g/L左右。

2.2 改造粗脱再生槽

粗脱系统原有2台直径为6.5 m的再生槽，单槽循环量为650 m3/h，溶液在再生槽的停留时间较长，约为18 min。因脱硫液吸收的H2S较少，再生时间过量，很容易使脱硫液过氧化生成副盐[3]。因此建议改造再生槽，使2个脱硫塔共用1个再生槽，来减少溶液在再生槽中的停留时间，进一步减少副盐的生成。

2020年4月20日，粗脱系统切出一个再生槽，把原有16支φ28 mm喷射器更换为φ30 mm喷射器，然后又增加了4支φ34 mm喷射器。4月28日，改造后的再生槽投入使用，单槽循环量达到1 200 m3/h，满足2台脱硫塔上液量，溶液再生停留时间约为9 min，也满足了溶液的再生需要，再生槽泡沫进一步好转，泡沫带硫量大，压滤机可长时间稳定运行，熔硫釜能正常熔硫(见图1)。同时脱硫液中的硫酸盐含量下降速度也较快，当年6月,脱硫液中的硫酸盐质量浓度已降至30 g/L左右，纯碱消耗进一步降低。

图1 DSH催化剂应用前后粗脱系统再生槽泡沫状况

2.3 变脱系统应用DSH催化剂

2020年3月13日，按照添加方案在变脱岗位开始投加DSH催化剂，采取逐步提浓方式，同时原催化剂添加量逐步递减至7 d后停用。前5 d，DSH催化剂添加量180 kg/d，然后逐步减少;20 d后正常补加。DSH催化剂加入30 d后，变脱脱硫系统性能得到了明显改善(见图2)。

图2 DSH催化剂应用前后变脱系统再生槽泡沫状况

(1) 再生槽泡沫状况：13日，再生槽无泡沫，脱硫液浑浊；14日上午，再生槽仍无泡沫，脱硫液颜色灰白；14日下午，再生槽液面四周开始形成白色带硫泡沫，然后泡沫逐渐增多，单质硫经浮选被泡沫带出系统，悬浮硫降低，脱硫液质量有了很大提高，颜色清澈透亮。目前，再生槽泡沫一直正常，泡沫保持连续溢流。

(2) 变脱塔阻力变化情况：13日，生产负荷未加满，变换气体积流量约为7万m3/h，变脱塔阻力为27～29 kPa；14日下午,变脱塔阻力波动下降至24～25 kPa；15日后，生产负荷逐步增加，变换气体积流量增加，变脱塔阻力没有上升，仍处于下降趋势；25日，生产满负荷运行，变脱塔阻力为23～24 kPa；目前，变脱塔阻力为15 kPa左右，基本稳定。变脱塔在应用DSH催化剂之前，基本上运行60 d左右就要轮换切出系统进行清理；应用DSH催化剂之后，阻力降至正常，而且已运行了0.5 a，保证了生产连续稳定运行。

(3) 脱硫效率：应用DSH催化剂之前，变脱出口H2S质量浓度为20～40 mg/m3；应用之后，变脱出口H2S质量浓度基本在20 mg/m3以下，有时为10 mg/m3，脱硫净化度进一步提高[4]。

3 实施效果

以前粗脱设备经常出现漏点，不仅给车间管理带来问题，更重要的是存在安全和环保风险。由于前期设备腐蚀严重，2019年，通辽金煤将部分管道更换成不锈钢管，用不锈钢板对部分设备进行了补焊加固，解决了变脱系统因再生槽长期无泡沫或泡沫很少而导致变脱塔阻力上升较快、生产装置不能长期稳定运行的问题。同时也大大降低了粗脱系统和变脱系统的纯碱消耗量。据了解，2020年2月粗脱变脱纯碱使用量为47 t，4月就下降至34 t。目前，粗脱变脱系统纯碱加入量已降至600 kg/d左右，全月纯碱使用量不到20 t。