2010第四届焦化年会论文集 (31)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 178 焦炉煤气脱硫工艺 在 天铁集团应用和经验总结 门洪鹰 （ 天铁集团焦化厂 ） 【 摘 要 】 本文简单介绍了 脱硫工艺流程，以及通过化学反应方程式和我厂实践简单分析了工艺指标的控制，对我厂在用部分设备提出部分改造建议，同时对 脱硫工艺进行了简短的点评。 【 关键词 】 脱硫工艺 副盐提取 硫催化剂 一塔式脱硫 脱硫射流器 天铁集团焦化厂煤气净化脱硫采用 式催化氧化法脱硫工艺，采用喷射再生，利用氨为碱源，以脱硫催化剂，煤气中的 酸性组分 由气相进入液相与氨反应，转化为硫氰化铵等酸性铵盐，在氧的氧化下转化为元素硫。 工艺简介：从预冷塔出来的煤气进入脱硫再生塔（一塔式脱硫），与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的硫化氰、氰化氰。脱硫后的煤气含硫化氰达到要求后，进入下一工段。吸收了 脱硫富液自流进入反应槽，然后经脱硫再生泵加压后，通过喷射器喷嘴时形成射流并产生局部负压自动将空气吸入，进入再生槽内进行氧化再生。再生后的脱硫贫液返回脱硫塔顶部循环喷洒。再生槽顶部形成的硫泡沫层随空气上浮溢流至泡沫槽送往熔硫岗位进行熔硫。该工艺简单归 结为： 体分子） 体离子）单质 S（固体）。 脱硫工艺的基本反应式及工艺简单分析 脱硫脱氰工艺是一个化学反应工艺。脱硫脱氰效果的好坏，本质在于我们完成化学反应的好坏。即我们如何去满足、满足哪些条件，来达到化学反应向我们预期的方向进行的目的，从而完成生产任务，达到预期效果。下面列举其中基本的化学反应式，并就个人理解简单分析一下： 硫反应及分析 硫反应式 2O 2S 2O 2O (2O x (2O 2( 2(2O 2O (2O+(S(S (S(据工艺简单分析 应式： 2O 气态氨气的溶解反应。通过这一反应，完成脱硫液的碱性过程，从而为吸收煤气中酸性气体 供充足的动力。 式催化氧化法脱硫工艺利用 氨气极易溶于水的特性来完成脱硫液的碱性过程，由于焦炉煤气中自带氨，从而不需外加碱源，节约了生产成本，是它的一个显著特点。但该反应是可逆反应，反应放热，而氨气的溶解度受温度影响大（见图 1）。因次降低煤气2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 179 及 脱硫液的温度来保证这一反应的正向反应程度，是制约生产的关键反应。 图 1（引自互联网 ） 二、三和四个反应式是煤气中酸性气体的溶解反应，其中二、三个反应是脱硫的主反应，其进行程度的高低直接影响最终脱硫效果。加强温度控制和气、液充分接触是反应的制约条件。因此保障温度、选择合理的脱硫液喷撒设备、脱硫塔填料和合适的脱硫阻力是首要选择。 续六个反应，均在液相中进行，是生成多硫化氨的过程，个人认为对脱硫效果影响不大，但可能易生成大颗粒固体硫磺。 应： S(生成 终造成副盐含量升高（副盐在这里指 (受温度影响。我厂脱硫液温度达到 40时，副盐含量高达 400g/L，脱硫效率明显下降。另外 金属铁反映，生成血红色 , 加剧设备腐蚀和不利清洁生产。该反应应尽量抑制其正向反应。 但若同时配套副盐提取设备生产成品 温度可适当提高，以加剧该正向反应。因 一种广泛化学原料，国内主要靠进口，售价 ￥ 10000/吨左右。仅此一项可基本保持脱硫系统投入和产出平衡，否则脱硫系统增加量炼焦成本约 ￥ 10/吨焦。 生反应及简单分析 生反应式 S + 据工艺简单分析 过前三个反应式看出，氧分子是它反应必不可少的组分，因此需外加过量空气提供氧分子。 我厂采用一塔式脱硫，上述反应过程通过脱硫引射射流器（文邱理原理 ） 急剧进行并基本完成。因此，射流器喷嘴的大小决定液体流速和引射空气量。虽然可通过增大流量增加引射空 气量，但同时再生停留时间必然缩短，单质 S 不易形成大颗粒浮出而形成悬浮硫。 另外该设备引用于化肥行业，在脱硫脱氰行业中，易在喉管部分管壁附着硫颗粒 和副盐 而造成堵塞 ，一塔式脱硫行业都出现堵塞 。个人认为在设备吸气室管壁加装切线清洗水，对附着硫颗粒进行冲刷，有利2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 180 减缓堵塞，具体实践中。 另外该反应必须使用催化剂来完成，否则进程在工业上无法控制。因此脱硫剂的选择是该工艺的重中之重。脱硫剂为再生反应的载体，氧分子和硫离子通过这个催化剂（相当于原电池）完成电子交换，从而形成单质硫。我厂曾经到过长春考察几家脱硫剂厂家 ，均为钛氰钴磺酸盐类催化剂。我厂现使用 果良好。 后一个反应再次生成 成氨的再生。因此除生成副盐外，氨基本不消耗，但实际生产中设备跑冒、敞口设备氨的挥发、重要的是脱硫废液的外排，造成氨的流失是非常严重的。设备腐蚀也因此加重。再次建议增副盐提取设备，改善设备腐蚀。 反应式 2(2O (2 (S 本人认为 系统温度过低，氨溶解过多， 超过 9，副反应加 剧，降低硫磺的产量，加剧脱硫废液的外排。即便投入副盐提取工艺，因其分离后纯度不高，也不经济。 气温度及脱硫液温度的控制 当煤气温度过高，脱硫液温度也相应升高，液面上氨气分压增大，致使脱硫液氨含量偏低，脱硫液中间指标挥发氨和 降低，脱硫效率下降。 但煤气温度过低，易造成预冷塔结萘堵塞，影响系统正常运行；增加降温成本。通过生产检验，预冷塔后煤气温度最好控制在 25保证脱硫液温度在 30为达到反应条件，除加强预冷塔的降低煤气温度操作控制外，脱硫液加装冷却器也是不错 的选择。 生空气量与再生时间控制 足够的氧气是形成单质 S 的必须条件，通过实践按氧化 1化氰需 10 根据我厂的工艺特点，在生产操作中，稳定控制再生射流器压力在 硫液流量 1200m3/h，再生停留时间控制在 20 分钟左右效果良好。 气比的控制 增加液气比使传质界面迅速发生改变，可提高液气两相间的 压差，有利于提高 吸收推动力，能明显提高脱硫效率。当液气比达到一定程度后，脱硫效率的增加量并不明显，反而会增加循环泵的动力消耗，故液气比可控制在 30 L/ 气中杂质的控制 煤气中的焦油雾和萘等杂质不仅容易堵塞管道和填料，且煤焦油在脱硫液中会发生皂化反应，使溶液发泡变质，影响硫化氰吸收及脱硫液再生。在生产中，进入脱硫塔中的煤焦油雾和奈含量严格控制在 50mg/一过程相当迅速，建议冷凝工序严格把关，严格控制和管初冷器温度和电捕焦油器捕集焦油的效率，当该系统出现问题时，尽量不让煤气进入脱硫系统。 硫液组分控制 脱硫液组分合理与否直接影响脱硫效率，我厂在生产中对其主要成分： 度、挥发氨含量、副盐含量 、悬浮硫等进行了严格控制，保证塔后煤气中 量达到生产要求。 主要控制措施： 合理选用催化剂。根据我厂的生产工艺和操作指标，经对比、筛选，采用了长春市宝利科贸有限公司生产的“宝利牌” 效脱硫脱氰催化剂，该产品操作简便、脱硫效率高、价格适中，通过近二年的运行，其性能稳定、可靠。 脱硫液中各成分控制 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 181 挥发氨含量： 以上 度： 30盐含量： 250g/L 悬浮硫： 脱硫工艺的评价 脱硫工艺 ，以氨作为脱除 碱源，同时可脱除 有较高的脱硫脱氰效率 (脱硫效率 99%，脱氰效率 80%)，而且流程短，催化剂用量少，操作费用低，一次性投资省。 脱硫工艺的硫磺回收率为 50%生成的硫磺颗粒大，硫泡沫容易浮选分离。 硫塔中可填充花环陶瓷填料 (或聚丙烯填料 )，不易