2010第四届焦化年会论文集 (33)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 187 常压脱硫装置运行小结 黄长胜 1王广思 2 亓 栋 1王修平 1李成峰 1（ 司， 山东 ， 兖州 ， 272100；山东 ， 枣庄 ， 277100； ） 【 摘 要 】 对常压脱硫试车过程和运行的不正常情况进行了分析，通过调整达到了稳定运行的状态，保证了系统 的正常 运行。 【 关键词 】 常压脱硫 分析数据 控制 山东兖矿国际焦化有限公司是由兖矿、日本伊藤忠和巴西 家合资建设的 2 000 炭和 200 kt/a 甲醇的煤化工企业，该企业拆迁原建 的 m 焦炉及其配套的化 工 产 品 回收 和煤气净化系统，新建了 200 kt/于原 工艺 设计的煤气是用于燃烧，而现在是利用焦炉气生产甲醇，煤气净化度不够给甲醇生产带来了极大的 不利。 2007年的 实际 运行表明， 甲醇原料 煤气质量波动大，硫化氢时常严重超标，氨含量始终不合格，煤气中 夹带 的洗油造成焦炉气压缩机活门堵塞、粘结，维修工作量 较 大，运行周期短，配套的 收能力大大降低，系统腐蚀严重，经常出现停车， 严重 影响 了 生产 的 运行 和 安全 。笔者 考察了其他焦炉气制甲醇的净化流程，认为需要在原煤气净化流程 中 新增 1套常压脱硫装置，才能 保证 甲醇 生产装置的安全稳定 运行。 置 的设置 醇原料煤气的净化流程 常压脱硫 装置 设 计 在 甲醇原料 煤气净化 流程 的最后， 最终把关 甲醇 装置 原料的质量 煤气 。 考虑到系统阻力和处理气量的关系， 未 将全部煤气 都 通 过常压脱硫 装置 ， 甲醇原料煤气净化 流程 见图 1。 竖 管 喷 洒横 管 式 煤气 初 冷 器电 捕 焦 油器煤 气 鼓 风机硫 化 氢 洗涤 塔氨 洗 涤 塔洗 苯 塔常 压 脱 硫煤 气 柜煤 气 来自 焦 炉煤 气 去 焦炉 加 热煤 气 去 甲 醇煤 气 去 放散 塔图 1 甲醇原料煤气净化 流程示意 压脱硫工艺概述 来自洗苯塔德煤气由常压脱硫塔底部进入，脱硫后由塔顶排出进入煤气柜。脱硫液由塔顶加入， 吸收 （ 富液 ） 由常压脱硫塔底部排出，进入反应槽 ， 停留足够的反应时间后，经富液泵升压，再经喷射再生器后进入喷射再生槽贫液槽，溶液在该槽内实现氧化再生。再生后的贫液由贫液泵加压后送入常压脱硫塔顶部。为保证常压脱硫塔贫液的温度适当，在贫液进入常压脱硫塔前设置一 条 旁路，使该旁路贫液经过贫液换热器换热，调节贫液温度 。 冬季防止溶液温度过低，在换热器内经低压蒸气加热升温；夏季防止溶液温度过高，则改用循环冷却水冷却脱硫溶液。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 188 从喷射再生槽中悬浮出来的硫泡沫自流至硫泡沫槽中，再由氮气加压送至高位硫泡沫槽。硫泡沫在高位硫泡沫槽中被加热后经过 硫泡沫泵加压到溶硫釜中；回液流入溶液地下槽中，由地下槽泵打回系统。硫膏则在溶硫釜中被不断加热至熔融态流出，到铸硫槽中铸成固体硫磺。 响 常压脱硫装置 设置的因素 差 煤气鼓风机额定压力为 18 行中最高出口压力为 13 化氢 塔 、氨 塔 和洗苯的阻力设计 均为 1.5 求 最后洗涤塔 出口气体 压力 大于或等于 6 样 ， 脱硫塔 压差 为： 13 （ 3） 6 2.5 由此 可 见 ，该 数据是 脱硫塔允许的最大 压差 。实际设计考虑脱硫塔的 压差 小于 1 苯 塔带出物对常压脱硫溶液的影响 因之前甲醇压缩机的运行工况差，因此 必须考虑其对脱硫液 造成 的 影响，考察其他厂家 的 脱硫 工艺流程和运行情况，结合我公司实际，认为可以通过熔硫将溶液进行净化。 硫方法的选择 根据 其他 厂家的运行情况 和本企业装置的实际情况 ， 选择 采用栲胶五氧化二钒纯碱 脱硫溶液组成见表 1。 表 1 脱硫溶液组成 项目 碳酸氢钠 碳酸钠 总碱度 栲胶 硫代硫酸钠 硫酸钠 悬浮硫 总钒 指标 20 g/L 4.5 g/L 21.2 g/L .5 g/L 0.8 g/L 设计气量和循环量的选择 为 满足甲醇生产 的 需要 ， 采用大循环量、大塔径，以减少系统阻力， 处理气量 65 000 m3/h，溶液循环量 500 700 m3/h， 还可以有效 地增加 喷淋面积，尽最大可能减少煤气中的杂质含量。 要设备 a）常压脱硫塔： 5 800 32 300 填料 为 聚丙烯扁环 76 7 层， H 6 m3 m， 体积 =382.1 介质 为 水煤气 、 栲胶溶液 ； 操作温度 30 50 ； 操作压力 设计温度 60 ； 设计压力 16壁环氧防腐 。 b) 反应槽：外形尺寸 7 000 H 8 000 容积 = 307 介质 为 脱硫富液 ； 操作温度30 50 ， 操作压力 设计温度 60 ， 设计压力满液 。 c）喷射再生槽 /贫液槽：外形尺寸 7 000 8 000 H 14 286, 容积 =412 喷射器 30 个，每个喷头喷射能力 44 m3/h； 介 质 为 空气，栲胶溶液 ； 操作温度 30 50 ； 操作压力 为 常压 ； 设计温度60 ； 设计压力 为 满液 ； 设备保温 为 岩棉， 厚 80 内壁环氧防腐 。 d) 溶液贮槽 ： 外形尺寸 7 200 H=7 400 容积 = 300 e）熔硫釜： 900 000 H 3 000 介质 为 硫泡沫 ； 操作温度 140 ； 操作压力 带蒸汽夹套，专利产品 。 f）脱硫气分离器： 2 600 H=6 600 容积 =35 介质 为 水煤气 ； 操作温度 30 50 ；操作压力 设计温度 60 ； 内壁环氧防腐 。 g）富液泵： Q 800 m3/h， H 70 m， N 315 U 10 000 V h）贫液泵： Q 800 m3/h， H 70 m， N 315 10 000 V i) 制液泵： Q 30 m3/h， H 23 m， N 7.5 k W U 380 V j）硫泡沫泵： Q m3/h H 60 m， N 380 V 常压脱硫装置自 2008 年 5月份开始 建设 ， 到 2008年 9月 29日进行第一次试车成功，历时 5个月，溶液配置用时 15 天，配置好后的溶液组分 进行了 分析 ，结果见表 2。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 189 表 2 溶液分析结果 项目 碳酸氢钠 碳酸钠 总碱度 栲胶 硫代硫酸钠 硫酸钠 悬浮硫 总钒 指标/(gL 压脱硫 装置 运行到目前 。共 分为 3个阶段 。 a)第一阶段 ： 第一次化工试车运行后，指标良好，出口硫化氢几乎测不 到 。由于受到 全球金融 危机的影响，甲醇系统停车，常压脱硫装置停车 消除缺陷 。通过测试发现 ， 塔后分离器的螺旋板分离器 阻力 大于0.7 脱硫塔本身的 阻力 约 0.1 车后对塔内的螺旋板进行了割除。 b)第二阶段 ： 系统整改完毕，于 2009年 1月 9日第二次开启运行，基本正常， 2009年 1月 23 日由于受到寒流影响 ， 液位计不准，造成停车约 2 h， 开启后指标逐步恶化， 硫化氢 严重 超标 ，随后对 配置 溶液的 化工原 材 料进行了补充， 2009年 2月 7日恢复正常， 在此期间 熔硫釜运行 ， 但 无 硫磺产生，为解决溶液中悬浮硫 的 问题，将 原来 停运的 硫系统中 过滤 溶液 的压滤机 重新启用， 进行脱硫液过滤，效果较好，但 过滤出的 固体物中含碱量 较 高。 常压脱硫异常期间溶液 的 分析结果见表 3。 表 3 常压脱硫异常期间溶液分析 的 数据 日 期 碳酸氢钠/(g 碳酸钠/(gL 总碱度/(gL 硫酸钠/(gL 硫代硫酸钠/(gL 悬浮硫/(gL 总钒/(gL 栲胶/(gL 2009009009009009. 62 009009009009 明：表中加横线的数据为较指标比异常的数据 ； 斜线的部分没有做数据 。 由表 3可见 ， 在 2009年 1月 23 日后 ， 添加的碳酸钠由最初 的 每班 300 加到 500 用添加部分液体烧碱（每班约 25 高 经过 10天，基本恢复到正常状态。 c)第三阶段 ： 2009年 2月 下旬到 4 月初，常压脱硫装置转入正常运行阶段， 各种常压脱硫所需的 化工原 材 料 按照给定的标准有计划的添加， 对溶液组分进行 了 及时调整，熔硫釜也于 2009年 4月 2日产出了硫磺。 正常生产后溶液分析结果见表 4。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 190 表 4 正常生产 后 溶液分析数据 日期 碳酸氢钠/(gL 碳酸钠/(gL 总碱度/(gL 栲胶/(gL 硫代硫酸钠/(gL gL 悬浮硫/(gL 总钒/(gL 20090090091 009009009009班的化工原料基准添加量为： 碳酸钠 400 氧化二钒 8 胶 5 3种原料按照 熟化 方案熟化 2 h 后加入贫液槽， 每天在制备液槽处向制备液中加入 250 g 气中硫化氢 含量约 1.2 g/氰酸 含量 约 1 g/化后 ， 煤气中的硫化氢 含量 小于 10 mg/ 析 及 改进措施 a)2009年 1月下旬到 2月上旬出现的异常情况是 ： 煤气中 的氢氰酸和洗苯塔后 夹带 的 洗油 会对脱硫液造成影响， 但这未 引起足够的重视，在 最初 计算碱耗中也 未 重点考虑， 导致装置 运行 中出现了碳酸钠消耗严重偏高和溶液组分失调的情况，进而造成吸收效果差 。 煤气中的氢氰酸和硫化氢同样 要消耗同比例的碳酸钠，所以碳酸钠的消耗既要考虑硫化氢的含量，同时还要 考虑 氢氰酸的含量 。 前 期由于 未检测 氢氰酸的含量， 因此 所需要的碳酸钠相对较少，无法满足生产的需要；煤气中夹带的洗油会造成溶液再生时不能形成大的硫泡沫，进而无法将硫泡沫浮选出来，造成硫泡沫在溶液中循环积累，影响了溶液的吸收能力； 溶液中总碱组分保持较高的水平有利于硫化氢的脱除，但总碱升高又带来了系统 的 腐蚀问题，经过 3个月 探索和分析 发现 ， 只要控制 好 溶液中 硫代硫酸钠的含量 便 能 控制 溶液的 腐蚀，溶液的 有效 组分可以 适当 高些 。 b)控制 喷头溶液 的 压力 ， 宜。 压力低时 吸入的空气不足 会 影响再生 ； 压力高时 会造成溶液翻花大 ， 难以形成较大的硫泡沫，造成硫泡沫浮选困难，影响溶液再生效果 。同时 ， 随着运行时间的延长，喷头也会出现堵塞 现象 ， 造成 局部 溶液压力升高的 假 象，这时 需要 对堵塞喷头进行人工清理。 c)硫泡沫槽设计使用氮气加压，由于系统 原因 有时氮气停供， 使 本该连续溢流和处理 的硫泡沫 受到影响 。 有 厂家不再设置高位硫泡沫槽，而是 采用 低位硫泡沫槽直接 到 泡沫泵加压 进入 熔硫釜，这样可以减少对公用工程的依赖性 。 配置了内部搅拌空气 代替搅拌器搅拌 ，效果较好。 实际运行中 硫泡沫泵需要设 置副线，即从泵出口到高位硫泡沫槽建立一个大循环，这样进入熔硫釜的溶液压力就相对稳定也容易调节 ，有利于溶液的再生 。 d) 溶液液位或流量 自调阀的调节范围在 20 80之间，由于 选择的 阀门口径大，需要 前后 切断阀配合调节。使用中出现过自调阀门开度在 10左右，经常出现流量异常波动的情况， 通过 分析认为是 自调阀阀门在小开度的情况下，线性差加之蝶阀易卡住，通过 前后 切断阀的调整 ，适度开大 ，将自调阀的开度控制在 25左右，自调阀的自调作用才得以充分发挥。 e)避免 化工原