論文-焦化化產(chǎn)車間脫硫工藝

恒昌焦化化產(chǎn)車間脫硫工藝摘要:介紹了焦化廠化產(chǎn)車間的脫硫工藝，脫硫系統(tǒng)存在的主要問題，闡述了脫硫系統(tǒng)的改造、脫硫系統(tǒng)改造后運(yùn)行情況、NH3堿PDS濕法脫硫與同類工藝比較。關(guān)鍵詞：臨沂恒昌焦化；脫硫工藝；優(yōu)化改造；脫硫系統(tǒng)；NH3堿PDS濕法脫硫正文：焦?fàn)t煤氣作為煉焦過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于燃料、化工原料等方面。但未經(jīng)凈化的焦?fàn)t煤氣中含有多種氣體組分,尤其是含有焦油、萘、氰化氫、硫化氫及多種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)硫,使得焦?fàn)t煤氣脫硫工作復(fù)雜而艱難。硫化氫的存在不僅會引起設(shè)備和管路腐蝕、催化劑中毒,而且更嚴(yán)重地威脅人身安全,必須消除或控制環(huán)境污染物。?￡我水親自廉鹽水站撫汽來fl?￡我水親自廉鹽水站撫汽來fl鍋爐1、焦化廠化產(chǎn)車間的脫硫工藝：化產(chǎn)車間由冷凝鼓風(fēng)工段、脫硫工段、硫銨工段、蒸氨工段、粗苯工段、油庫工段、生化工段等組成。來自82?83°C的荒煤氣，帶著焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣液分離器，氣液分離后荒煤氣進(jìn)入橫管初冷器，在此分兩段冷卻：上段采用32C循環(huán)水、下段采用16C制冷水將煤氣冷卻至22C。冷卻后的煤氣進(jìn)入煤氣鼓風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入電捕焦油器，除掉其中夾帶的焦油霧后煤氣被送至脫硫工段。冷凝鼓風(fēng)工段和脫硫工段一般工藝流程圖如上，閃煞槽變換氣□水分I脫塔脫硫泵貧液槽變換氣□水分I脫塔脫硫泵貧液槽再生槽法脫硫多用于精脫硫,對氣體流程:法脫硫多用于精脫硫,對無機(jī)硫和有機(jī)硫都有較高的凈化度。不同的干法脫硫劑，在不同的溫區(qū)工作，由液體流程：400C)般用于小規(guī)模此可劃分低溫（常溫和低于100C）、中溫（100C?400C）和高溫（＞400C)般用于小規(guī)模的煤氣廠脫硫或用于濕法脫硫后的精脫硫。濕法脫硫又分為“濕式氧化法”和“胺法”。濕式氧化法是溶液吸收H2S后，將H2S直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫,分離后溶液循環(huán)使用。目前我國已經(jīng)建成（包括引進(jìn)）采用的具有代表性的濕式氧化脫硫工藝主要有TH法、FRC法、ADA法和HPF法。胺法是將吸收的H2S經(jīng)再生系統(tǒng)釋放出來送到克勞斯裝置，再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，溶液循環(huán)使用，主要有索爾菲班法、單乙醇胺法、AS法和氨硫聯(lián)合洗滌法。濕法脫硫多用于合成氨原料氣、焦?fàn)t氣、天然氣中大量硫化物的脫除。當(dāng)煤氣量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大于3000m3/h時,主要采用濕法脫硫。HPF法脫硫工藝流程：來自煤氣鼓風(fēng)機(jī)后的煤氣首先進(jìn)入預(yù)冷塔，與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻液逆向接觸，被冷卻至25°C?30°C；循環(huán)冷卻液從塔下部用泵抽出送至循環(huán)液冷卻器，用低溫水冷卻至23C?28C后進(jìn)入塔頂循環(huán)噴灑。來自冷凝工段的部分剩余氨水進(jìn)行補(bǔ)充更新循環(huán)液。多余的循環(huán)液返回冷凝工段。預(yù)冷塔后煤氣并聯(lián)進(jìn)入脫硫塔A、脫硫塔B與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，以吸收煤氣中的硫化氫(同時吸收煤氣中的氨，以補(bǔ)充脫硫液中的堿源)。脫硫后煤氣進(jìn)入下道工序進(jìn)行脫氨脫苯。脫硫基本反應(yīng)如下：H2S+NH40H—NH4HS+H20 2NH40H+H2S—(NH4)2S+2H20NH40H+HCN—NH4CN+H20 NH40H+C02—NH4HC03NH40H+NH4HC03—(NH4)2C03+H2O吸收了H2S、HCN的脫硫液從脫硫塔A、B下部自流至反應(yīng)槽，然后用脫硫液循環(huán)泵抽送進(jìn)入再生塔再生。來自空壓機(jī)站壓縮空氣與脫硫富液由再生塔下部并流進(jìn)入再生塔A、B,對脫硫液進(jìn)行氧化再生，再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)使用。再生塔內(nèi)的基本反應(yīng)如下：NH4HS+1/202—NH40H+S(NH4)2S+1/202+H20—2NH4OH+S(NH4)2Sx+l/202+H20—2NH40H+Sx除上述反應(yīng)外，還進(jìn)行以下副反應(yīng)：2NH4HS+202—(NH4)2S2O3+H2O2(NH4)2S203+02—2(NH4)2S04+2S從再生塔A、B頂部浮選出的硫泡沫，自流入硫泡沫槽，在此經(jīng)攪拌，沉降分離，排出清液返回反應(yīng)槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵加壓后送壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，形成硫膏成品。為了達(dá)到脫硫效果及硫泡沫易分離，必須在循環(huán)液中加入催化劑，在生產(chǎn)中由于各種消耗，也需定期補(bǔ)充催化劑。將HPF催化劑及新鮮水加入反應(yīng)槽上部催化劑槽人工攪拌，使催化劑溶解，再均勻滴加到反應(yīng)槽A、B中。一但出現(xiàn)事故或停產(chǎn)時，反應(yīng)槽內(nèi)脫硫液經(jīng)脫硫循環(huán)泵送入事故槽，或直接進(jìn)入脫硫液放空槽，待檢修完畢或停產(chǎn)開工再打回系統(tǒng)中，嚴(yán)禁將脫硫液直接排入下水道。鼓風(fēng)機(jī)后的煤氣進(jìn)入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，穿過輕瓷填料及塔頂?shù)某W(wǎng)由頂部出來，以吸收煤氣中的硫化氫、HCN。脫除硫化氫的煤氣去洗滌工段。吸收了硫化氫、HCN的脫硫液從塔底流出，經(jīng)液封槽進(jìn)入反應(yīng)槽，用循環(huán)泵經(jīng)加熱或冷卻后送入再生塔，同時自再生塔底部通入壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生，再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)使用。浮于再生塔頂部的硫磺泡沫，利用位差自行流入硫泡沫槽。硫泡沫由硫泡沫槽下部自流入熔硫釜，用蒸汽加熱，加熱后熔硫釜內(nèi)硫泡沫澄清分離，分離后的清液排入反應(yīng)槽，熔硫后硫磺放入硫磺冷卻盤，冷卻后裝袋外銷。2、脫硫系統(tǒng)存在的主要問題2.1、脫硫系統(tǒng)的堿源供應(yīng)主要是由蒸氨后的濃氨水,在冬季生產(chǎn)過程中,由于溫度低，氨水中的萘細(xì)晶造成管道堵塞，以及DS催化劑和對苯二酚的添加量，都影響蒸氨系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于剩余氨水中雜質(zhì)較多,導(dǎo)致蒸氨系統(tǒng)經(jīng)常處于生產(chǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)，使?jié)獍彼M(jìn)入反應(yīng)槽的水量波動較大，脫硫液處于不穩(wěn)定狀態(tài)，造成經(jīng)常需要外排一部分脫硫液來保證脫硫液的品質(zhì)。不僅損失了大量的催化劑，也造成了煤氣中硫化氫的脫除率的不穩(wěn)定，極大地影響了正常生產(chǎn)操作。目前,脫硫廢液的處理方式是用槽車將其拉至煤廠進(jìn)行噴淋,噴淋不均勻費(fèi)力費(fèi)工,由于運(yùn)輸不及時還會影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。2.2、 再生塔壓縮空氣是由1根d100mm總管自調(diào)后再分配到兩座再生塔使用，實際運(yùn)行過程中,兩座再生塔的實際流量經(jīng)常發(fā)生相互波動干擾,分布不均勻,使得產(chǎn)生硫泡沫效果差，從而引起脫硫液組分變化，降低脫硫效率，脫硫液的再生效果不僅影響系統(tǒng)的硫回收率和硫磺產(chǎn)量，更重要的是在長期運(yùn)行后，脫硫液的組分中懸浮硫的沉積對整個系統(tǒng)管道和脫硫塔的堵塞。2.3、 硫回收系統(tǒng)中，原設(shè)計的管線復(fù)雜，經(jīng)常將管道堵塞;熔硫釜在使用中，硫泡沫的分離效果差，而且釜內(nèi)的蒸汽盤管常常發(fā)生腐蝕泄露，釜底部的放硫口極易堵塞，不僅增大了維修工作，還對周圍的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響操作工人的健康。3、脫硫系統(tǒng)的改造及脫硫系統(tǒng)改造后的運(yùn)行情況脫硫堿源系統(tǒng)在剩余氨水處理系統(tǒng)上增加F—2401型焦油浮選器。不僅能連續(xù)除去剩余氨水表面懸浮的焦油及煤粉，而且可將剩余氨水中與之重度相近的油滴及固體煤粉顆粒懸浮到液體表面進(jìn)一步除去，除焦油率達(dá)90%以上。煤氣預(yù)冷塔將蒸氨塔塔頂氨汽管沿支架敷設(shè)直接引入預(yù)冷塔，經(jīng)過工藝計算和類比同類企業(yè)的工藝參數(shù)，確定在現(xiàn)有2臺各為60m2換熱器的基礎(chǔ)上增加2臺換熱面積為120m2的螺旋板換熱換熱器（一開一備），增加預(yù)冷塔的冷卻能力，使進(jìn)入脫硫塔的煤氣溫度降至30°C左右，以滿足脫硫塔的工藝要求。再生塔為解決再生工段空氣流量相互干擾的問題，從空壓站重新敷設(shè)一根壓縮空氣管至再生塔，形成2管獨(dú)立供氣系統(tǒng)，消除再生塔的空氣流量相互波動干擾，穩(wěn)定脫硫效率。壓縮空氣管長500m，管徑為100mm，材質(zhì)為鍍鋅鋼管，敷設(shè)于現(xiàn)有管架。同時在再生塔頂部增加超聲波液位自調(diào)裝置通過液位調(diào)節(jié)控制進(jìn)入再生塔的空氣流量,防止脫硫液溢流。硫回收系統(tǒng)在對硫泡沫的處理中,國內(nèi)主要采用的技術(shù)為戈爾膜過濾、熔硫和板框壓濾。在使用過程中,戈爾膜過濾經(jīng)常發(fā)生故障,板框壓濾初期使用效果不錯,但在使用一段時間后,設(shè)備的腐蝕、現(xiàn)場環(huán)境的惡劣等缺點(diǎn)導(dǎo)致無法使用。新型內(nèi)分式連續(xù)熔硫釜與目前正在使用的熔硫釜相比,溶液分離完全,清液中懸浮硫質(zhì)量濃度不大于0.8g/L,由于形成了較好的溫度梯度,因而生產(chǎn)的硫磺質(zhì)量好,同時蒸汽消耗可以減少40%,設(shè)備使用壽命長。將現(xiàn)有4臺熔硫釜中的2臺改為新型內(nèi)分式熔硫釜。對硫泡沫管道重新敷設(shè),同時增加一座60m3清液槽,形成兩套獨(dú)立的清液系統(tǒng),并更換型號為50FS—10—35硫泡沫泵2臺。脫硫廢液的處理本次技改確定從反應(yīng)槽至煤場加一根長2500m,DN100mm不銹鋼管,用廢液泵將脫硫廢液打入煤場現(xiàn)煤泥沉淀池后,煤場新增一套脫硫廢液噴灑系統(tǒng),廢液經(jīng)加壓泵加壓后進(jìn)行煤場均勻噴灑,不再用槽車?yán)\(yùn)脫硫廢液。在生產(chǎn)實踐過程中我們對脫硫工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整:適當(dāng)增加了溶液溫度、增大了液氣比、提高溶液循環(huán)量和再生空氣量、僅PDS一種催化劑達(dá)不到高的脫硫效率,必須配以對苯二酚為助催化劑才能取得高的脫硫效率,根據(jù)脫硫情況及時調(diào)整PDS催化劑和對苯二酚的添加量，其次，要求操作人員嚴(yán)格按操作工藝穩(wěn)定脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。4、脫硫系統(tǒng)改造后運(yùn)行情況脫硫系統(tǒng)改造后，來自蒸氨塔的氨蒸汽不再經(jīng)過蒸氨塔頂部的分縮器冷卻，以氣態(tài)形式與煤氣混合后直接進(jìn)入預(yù)冷塔冷卻，冷卻后的氨蒸汽作為脫硫堿源和煤氣一起進(jìn)入脫硫塔，不再向反應(yīng)槽內(nèi)加濃氨水。煤氣預(yù)冷塔在現(xiàn)有2臺各為60m2換熱器的基礎(chǔ)上增加2臺換熱面積為120m2的螺旋板換熱換熱器，增加預(yù)冷塔的冷卻能力，使進(jìn)入脫硫塔的煤氣溫度降至28°C左右，滿足了脫硫塔的工藝要求。焦油浮選器投入運(yùn)行后,不僅能連續(xù)除去剩余氨水表面懸浮的焦油及煤粉,而且可將剩余氨水中與之重度相近的油滴及固體煤粉顆粒懸浮到液體表面進(jìn)一步除去,除焦油率達(dá)90%以上,機(jī)械化水平高,運(yùn)行安全可靠。可使蒸氨塔及換熱設(shè)備檢修間隔大大延長,并且改善了操作環(huán)境,降低了維護(hù)成本。穩(wěn)定蒸氨塔運(yùn)行過程中的鈉堿供應(yīng),保證了安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。超聲波液位自調(diào)裝置根據(jù)生產(chǎn)工藝自動調(diào)節(jié)再生塔空氣進(jìn)量,解決再生塔頂部液體溢流和脫硫液的組分中懸浮硫的沉積對整個系統(tǒng)管道和脫硫塔的堵塞問題,穩(wěn)定脫硫效率。2臺新型內(nèi)分式熔硫釜投入運(yùn)行,使溶液分離完全,清液中懸浮硫質(zhì)量濃度不大于0.8g/L,由于形成了較好的溫度梯度,因而生產(chǎn)的硫磺質(zhì)量好,每月增加硫磺產(chǎn)量25t,同時蒸汽消耗每月減少240t,徹底解決了原設(shè)計的熔硫釜硫泡沫的分離效果差,釜內(nèi)的蒸汽盤管常常發(fā)生腐蝕泄露,釜底部的放硫口極易堵塞等問題,改善了操作工人現(xiàn)場操作環(huán)境。脫硫廢液的處理系統(tǒng)投入運(yùn)行后,每天約35t左右脫硫液從清液槽通過管道直接送到煤場煤泥沉淀池后,經(jīng)新增加壓泵加壓后進(jìn)入煤場噴淋管均勻噴灑,使廢液不外排進(jìn)入焦?fàn)t循環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)我廠污染物零排放。避免了用槽車?yán)\(yùn)脫硫廢液不及時影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行,減小勞動強(qiáng)度和大氣污染。我廠NH3堿、PDS爐煤氣脫硫工藝技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中脫硫效果非常好。2009年6月—2009年10月的脫硫(H2S)平均效率達(dá)99.87%以上,有機(jī)硫脫除率為60%?70%,氰化氫脫除率97%?99%,達(dá)到國際先進(jìn)水平。5、NH3堿PDS濕法脫硫與同類工藝比較5.1與同類HPF法脫硫工藝相比較HPF的脫硫效率93%。一般脫硫后煤氣中的H2S含量200mg/m3,不能滿足城市煤氣硫化氫低于20mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。我廠現(xiàn)脫硫效率高達(dá)99.87%以上,效果顯著。5.2與ADA法脫硫工藝相比較ADA法在生產(chǎn)過程中不僅要用ADA,還要用V2O5和堿等,其生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜、投資高、操作難度大,雖脫硫效率可達(dá)98%,但對有機(jī)硫的脫除率僅為20%,對氰化物無脫除率,副反應(yīng)多,脫硫廢液需要回收處理,回收處理工藝亦是很復(fù)雜,耗能量大,經(jīng)濟(jì)效益差。與國內(nèi)外廣泛使用的濕法ADA法，有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：(1)技術(shù)效果好,同時脫除H2S(達(dá)99%以上)HCN(達(dá)97%以上)部分有機(jī)硫(硫醇達(dá)97%,其他60%)ADA法脫硫難以H2S穩(wěn)定在20mg/m3以下，對有機(jī)硫和HCN基本脫除低。(2)工作環(huán)境優(yōu),溶液中無有毒物質(zhì)存在,無需大量排放廢液,屬于無毒、無污染的綠色工藝。(3)硫泡沫易分離,不堵塔,形成的硫泡沫易浮選分離,脫硫液中的懸浮硫含量低,溶液保持清澈透明。(4)腐蝕試驗表明為輕微腐蝕。由于脫硫后的H2S含量小于10mg/m3,取消終冷上段加堿進(jìn)一步脫除H2S的工藝