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焦炉气脱硫状况解析

2017-07-12 14:08:50来源:东狮脱硫技术协作网浏览:评论:0

  焦炉气脱硫以前不被企业所重视,许多焦化厂没有脱硫装置,随着国家环保政策的出台和加强,焦化厂纷纷开始增设脱硫系统,尤其是焦炉气做为城市煤气民用或生产甲醇或二甲醚,其脱硫精度要求比较高,H2S指标要求达到20mg/m3以下,纵观现在运行中的焦化厂湿法脱硫系统很难到达此指标,笔者曾在山西、山东、河北等数个焦化厂做催化剂的应用和考察,认为造成焦炉气脱硫达标困难的主要原因有以下几点:

  一、脱硫塔需串联操作

  脱硫塔是脱硫生产的主要设备,大部分焦化厂脱硫塔均为填料塔,且两塔可并也可串的操作工艺,实践中发现,两塔并联操作工艺,焦炉气空塔速度达0.4m/s以上时,出口H2S很难达标,如果两塔串联操作,塔系统阻力虽有所增高,但增幅不大,出口H2S很有希望一次性达标。所以,焦化厂在设备不做变动的情况下最好采用两塔串联操作工艺。

  二、脱硫前应设置有煤气预冷塔

  焦炉气脱硫主要有两种设置方法,一为前置脱硫,即脱硫在鼓风机加压后脱苯,硫铵前设置,另一种为后置脱硫,即脱硫在脱苯,硫铵后置,还有一种较少见的鼓风机前负压脱硫设置,脱硫前设置煤气预冷塔主要是指前置脱硫,因煤气鼓风机加压后焦炉气温度一般升高至35—40℃,夏天气温高时可升高达45℃以上,温度高可导致脱硫液中的NH3含量下降,一些焦化厂分析脱硫液中的NH3含量只有4—6g/L,结果脱硫效率不足80%。煤气温度高不仅影响溶液中的NH3含量,而且也可使脱硫过程中副反应速度增快,溶液中副反应产物(NH4)2S2O3和NH4CHS的增高,另外还可使煤气中焦油等杂质在电捕焦油器中脱除效率降低,导致煤气中焦油含量高于30mg/m3以上,影响脱硫效率和脱硫液中硫泡沫的生成。

  为了适应脱硫过程中对温度的要求,必须在脱硫前设置煤气预冷塔,以便把煤气温度降至30℃。当前焦化厂大部分应用的都是直接式预冷塔,这样在煤气中NH3含量相对不足的情况下致使NH3流失严重,难以满足脱硫液中NH3浓度的需求,所以建议煤气预冷塔冷却工艺为间接式冷却为佳。

  三、脱硫液应选用Na2CO3为碱源

  焦炉气中NH3含量一般为4—6g/m3,对于煤气中H2S含量小于5g/m3,以NH3为碱源可满足脱硫反应过程中所需求的氨量,这里面包括蒸氨系统向脱硫液中或煤气中补充的NH3。脱硫液中的NH3含量一般可保持在10—12g /L。如果焦炉气中H2S含量大于5g/m3以上,以NH3为碱源满足不了脱硫反应过程中所需求的NH3量。如欲达到较高的脱硫效率,则煤气中的NH3/H2S至少应达到1.3,例如煤气中H2S含量为6g/m3以上时,其NH3含量应达到7.8g/m3以上,焦化厂即使通过蒸氨装置,也难长期平衡到此含量,所以对于煤气中H2S含量大于5g/m3以上时,最好采用Na2CO3为碱源的脱硫工艺,有些焦化厂使用NH3为碱源时为达到较高的脱硫效率,在脱硫液中补加入一定量的Na2CO3或NaOH也能达到很好的脱硫效果。

  四、控制好脱硫液中的副盐含量

  脱硫液以NH3为碱源时生成的副盐为(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4和NH4CNS,以Na2CO3为碱源时生成的副盐为Na2S2O3、Na2SO4、NaCNS。生成副盐的速率与脱硫工艺和催化剂的选择有关,更与焦炉气中HCN的含量有关,一般焦炉气中HCN为1.0—2.5g/m3。脱硫液中副盐含量相对脱硫工艺影响比较大,一是增加了碱源的消耗,使脱硫成本增大。二是增加了脱硫液的黏度,降低了脱硫液的硫容,使脱硫效率降低。三是脱硫液中副盐Na2SO4增设至40g/L以上时将会严重腐蚀设备。四是脱硫液中副盐高时易产生脱硫塔堵塞现象。五是降低了硫磺的回收率。

  关于副盐影响硫磺回收率的典型事例,笔者曾在山西某焦化厂遇到。该厂年产焦碳60万吨,因煤限产,仅过焦炉气量5000m3/h,主要设备有两台,φ3800,H43000mm再生塔和两台φ5000,H27000mm脱硫塔,因气量小,一台脱硫塔过焦炉气,为防冻两台再生塔和两台脱硫塔溶液正常循环。焦炉气入口H2S含量2140—8855mg/m3,平均含量5394mg/m3,出口H2S含量6.8—185.6mg/m3,平均含量38.9mg/m3,(大部分时间开了一些近路阀过煤气,否则出口H2S含量将会更低)脱硫效率达99.3%。脱硫系统2007年12月8日原始开车至笔者到该厂2008年2月29号共运行了83天,但脱硫泡沫始终没有,该厂担心长期运行下去会出现问题,笔者也感到不可思议,经反复调节也未出硫泡沫,发现焦炉气中的硫大部分转化为副盐了。经统计83天脱硫系统就产硫磺(5394—38.9)×32/34×5000m3/h×24h×83天=50198.4公斤,脱硫液中副盐分析Na2S2O3含量38.5g/L,Na2SO4含量11.9g/L,Na2CNS含量未做分析,但根据各焦化厂的溶液分析数据推测,Na2CNS含量至少是Na2S2O3的一倍应在77g/L以上,脱硫溶液总量约1000m3,以此推算副盐中硫含量约为48697kg(其中Na2S2O3含硫量15595kg,Na2SO4含硫量2682kg,NaCNS含硫量30420kg)。理论推算83天应产硫约50198.4kg,分析副盐中硫含量约48697kg,故以为脱硫液中也不可能有多少硫泡沫,脱硫液分析悬浮硫仅有0.3g/L,硫均转化为副盐了。

  脱硫液中副盐长期积累,达到250g/L以上将严重影响脱硫工艺,以前有个别厂为了解决脱硫液中副盐高的问题,增设了提盐工艺,但绝大部分焦化厂仍然采用排液来解决脱硫液中副盐高的问题,据观察10000m3/h焦炉气每天排液4—5m3即可维持脱硫液中副盐不再增长。

  五、维持较大的溶液循环量

  填料脱硫塔溶液循环量根据塔喷林密度和液气比要求,即喷林密度40—50 m3/ m2˙h,液气比一般20—30L/m2˙h。当然设备条件允许溶液循环量应大一些为好,溶液循环量大可以更好的冲刷填料表面的积硫,防止堵塔,也能提高脱硫效率,因为循环量大即是增加了单位时间内脱硫的总碱量。

 

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