脱硫再生一体塔运行问题技术研究

解 俐

（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041606）

引言

我公司煤气净化系统均采用两级脱硫实施煤气净化，其中二级脱硫系统使用的是脱硫再生一体塔。该塔将脱硫塔和再生塔合为一体，无反应槽，工艺流程短，占地面积小，投资少。但我公司二次脱硫装置自2015 年投运以来，泡沫浮选效果一直不太稳定，特别是在公司全面释放产能、满负荷生产以来，荒煤气处理能力未达到设计要求，出现操作弹性小、系统阻力高、脱硫液再生效果差、循环量低、装置运行周期短等问题，尤其是使用特制络合铁催化剂后，脱硫液副盐含量升高，结晶严重，造成管线堵塞，熔硫、提盐困难，制约着生产系统安全稳定运行。

1 现状原因分析

1.1 再生困难问题

喷射器容易堵塞，管线不畅，造成再生空气量不足，泡沫浮选差，悬浮硫偏高、槽底硫沉积；冬季气温较低，脱硫系统溶液温度指标要求38 ℃～42 ℃，一次系统依靠反应槽内富液盘管加热器、空气预热器以及熔硫釜清液回流作为溶液热量来源，受环境温度影响较大，冬季运行温度30 ℃～32 ℃，二次系统只设有塔底富液盘管加热调节方式，同样不能满足系统运行要求。脱硫液温度长时间过低会有硫酸钠和碳酸氢钠结晶，导致系统阻力上升甚至堵塞脱硫塔，不利于系统正常运行。

1.2 脱硫塔阻力高问题

从2021 年1 月下旬开始，我公司煤气净化系统二次脱硫塔阻力持续上升，根据催化剂厂家技术服务人员建议，向系统内投加PDS 与清塔剂处理后，阻力无降低趋势，后将二次脱硫塔切出进行热洗后，阻力下降至3 000 Pa 左右，之后阻力持续上升，阻力上升至最高7 100 Pa，再次进行热洗后阻力仍然偏高。造成鼓风机后煤气压力高，严重影响煤气正常输送，为保证大系统稳定运行，降低了脱硫循环量，造成了塔后硫化氢波动较大的现象。

1.3 脱硫液副盐高的问题

主要表现为硫氢酸盐高，容易沉积于设备及管壁上，造成流通面积减小，形成堵塞；沉积到填料上，使气流通道变窄，孔隙率降低，造成塔阻上升。

2 技术改造措施

2.1 针对再生困难问题

对二次脱硫塔进行改造，将原来的部分喷射器改造为空气管线，改造后再生方式由原来的单一喷射再生，转变为喷射再生为主，直接空气再生为辅的混合再生模式。当二次脱硫脱硫液再生不好时，打开直接空气管线阀门，增加空气量，确保二次脱硫脱硫液充分再生，泡沫正常溢流；

增加换热器，对脱硫液进行换热，保证冬季脱硫液的温度，有利于再生。在脱硫富液系统增加了宽流道板式换热器，用于加热富液，解决了冬季脱硫液温度低的问题，保证了溶液再生效果。

2.2 针对脱硫塔阻力高问题

对塔内填料进行换型，填料高度进行更改。因散堆花环填料液体流道不规则，吸收过程或再生浮选不好时脱硫液夹带的硫颗粒容易在填料中形成沉积，造成塔阻力高，增加了气相流速，气液两项传质效果变差，需更换成流道方向为垂直状的六角内棱环瓷塑填料。通过外出对标和理论计算，在保证满足工艺需求比表面积的情况下增大填料孔隙度，防止填料堵塞，延长设备运行周期。借鉴兄弟单位对新型材料的运用，结合络合铁催化剂的特性，将脱硫塔内第二、三、四层花环填料和破损全瓷填料更换为六角内棱环瓷塑填料，补充新填料约334 m3，填装情况，如下页表1所示。

表1 填料更换前后规格型号对比表

填料换型后，二次脱硫阻力明显降低，对比情况如下页表2 所示。

表2 脱硫系统阻力变化对比表

2.3 针对脱硫液副盐高的问题

1）增加结晶槽，冬季单独结晶装置用于脱硫液盐结晶，每天可结晶约1 t 盐，降低脱硫液副盐含量；

2）用板框压滤机代替熔硫釜，每天硫泡沫可带走副盐2 t 左右，降低脱硫液副盐含量；硫泡沫采用物理分离方式分离硫和水，得到硫膏，作为进一步精制硫磺的原料。此方法根据采用的设施、设备不同，有板框压滤分离方式和离心机分离方式等，板框压滤和离心机均为成熟设备，从考察同行业用户情况来看，多以采用板框压滤方式。采用板框压滤方式连续处理硫泡沫，通过与同行业技术人员交流和计算可选用100 m2自动拉板式板框压滤机，设置2 台，一开一备。利用现场位置委托设计。同时，板框压滤机可作为溶液（贫液）过滤使用，滤液返回对应的反应槽。

3）强化脱硫退液操作，定期定量退液，保证脱硫液良性循环。

4）优化工艺调节，根据中再生情况合理控制再生空气量，减少脱硫液过氧化，降低副盐的生成速度。

2.4 解决泡沫管堵塞问题

对泡沫管线配软水和蒸汽，带压开孔增设排放口，保证泡沫管线畅通。

2.5 工艺操作问题

1）对日常操作实行清单化管理，明确操作时间、操作步骤、脱硫药剂浓度及添加量，保证操作规范。

2）对分析化验项目进行完善，如增加“HS-”含量的分析,更全面的掌握脱硫液成分变化情况，及时优化调整。

3 主要技术创新点

1）增加二次脱硫塔强制空气量，保证再生空气量的需求。

2）运用新型填料，保证了比表面积需求，有效防止填料堵塞，有利于延长运行周期，还克服了全瓷填料易碎和浸湿性增加重量的缺陷。

3）运用体外结晶装置，解决副盐高的问题。

4）运用板框压滤机，既解决了熔硫釜运行难的问题，还可以将部分副盐带走。

5）增加对贫富液“HS-”含量的分析，可有效判断再生效果，更有针对性的进行工艺调节。

4 经济效益及推广前景

脱硫系统的稳定运行，环保效益明显。二次脱硫后硫化氢指标合格，既保证了焦炉回炉煤气燃烧后排放烟气中二氧化硫含量达标，降低烟气脱硫脱硝运行过程中碳酸钠的消耗；又保证了甲醇系统的稳定运行，避免因硫化氢高减负荷运行。通过优化系统工艺调节，减少药剂消耗：纯碱的添加量平均每月减少40 t，纯碱价格约2 500 元/t，每年可节约40×12×2 500=120 万元。

使用压滤机压硫膏代替熔硫釜后，减少熔硫釜蒸汽消耗：每台熔硫釜蒸汽消耗为1.4 t/h，共4 台熔硫釜，蒸汽价格为85 元/t，每年可节约1.4×4×24×30×12×85=411 万元；硫膏中可以携带部分副盐，减少副盐处理费：每立方米脱硫液提盐量减少约0.06吨，每天提盐处理脱硫液约35 m3，副盐处理费用为175 元/t，每年可节约副盐处理费用约0.06×35×30×12×175=13 万元。

可在我公司几套煤气净化一次脱硫、二次脱硫推广运用新型填料和优化后的工艺指标。可与同行业进行交流，在一塔式脱硫和络合铁催化剂脱硫方面推广运用。

5 结语

针对脱硫再生一体塔运行过程中存在的问题，从再生调节、填料选型、溶液副盐控制、工艺操控等四方面进行了分析研判，针对性的提出了改进或优化措施，并成功运用于生产实践中，取得了良好的运行效果，在同行业同类型脱硫生产控制中有一定的借鉴意义。