以氨为碱源湿法脱硫的生产实践

以氨为碱源湿法脱硫的生产实践

赵永宽 王国峰

（吉林东圣焦化有限公司，吉林白山 134308）

摘 要:介绍了以氨为碱源湿法脱硫工艺流程、影响煤气脱硫效率的原因分析及改进措施，改造后效果。

关键词：湿法脱硫；脱硫效率；高塔再生；低塔再生；水平衡 引 言

我公司二零零六年投产两座YJL4350D型50孔捣固型焦炉，设计焦炭产能60万吨/年，配套煤气净化系统。煤气脱硫工艺采用以氨为碱源、ZL为催化剂的湿式氧化法脱硫。我公司剩余煤气用于制甲醇，要求净煤气中硫化氢含量小于20 mg/m3。投产初期运行良好，但不久塔后硫化氢含量逐步升高，不能满足后部甲醇生产要求。为此，我公司不断进行技术攻关，实行大规模改造，严抓各项操作指标，取得了显著效果。

1 工艺流程

从鼓冷工段送来的煤气首先进入预冷塔，在预冷塔内采用下段冷凝液喷洒、上段氨水喷洒（氨水系统附有循环水冷却器），煤气温度降至23—30℃，从预冷塔出来的煤气依次通过1#、2#、3#脱硫塔，与自上而下的脱硫液逆向接触，吸收煤气中的硫化氢、氰化氢，出脱硫塔煤气经过捕雾器后进入硫铵工段。

1#、2#系统为高塔再生：从1#、2#脱硫塔塔底出来的脱硫液经液封槽并联自流到循环槽，用脱硫液泵并联送出，与压缩空气混合后分别进入两个再生塔，在再生塔内脱硫液得到再生，再生后的脱硫液由再生塔顶自流进入吸收塔顶喷淋煤气。生成的单质硫泡沫经压缩空气气浮后由两个再生塔顶部并联自流到硫泡沫槽，由泡沫泵送入板框压滤机，清液送回循环槽，滤饼经风干后放出外售。

3#系统为低塔再生：吸收塔底下来的脱硫液进入塔底富液槽，由富液泵抽送至再生塔，经过喷射器自吸入空气后混合进入再生塔内，经过再生的脱硫液通过液位调节器自流进入塔底的贫液槽，由贫液泵抽送至吸收塔顶喷淋煤气。生成的单质硫泡沫经气浮后由再生塔顶部自流到硫泡沫槽，由泡沫泵送入板框压滤机，清液送回1#、2#系统循环槽，滤饼经风干后放出外售。 2 存在问题及原因分析

我公司脱硫系统煤气处理量为3万m3/h，入脱硫塔前煤气硫化氢含量为2--3 g/ m3。在每次系统停产更新循环液后都有短暂的出口硫化氢达标，说明设备的处理能力是能够达到的，但是在运行一段时间后塔后硫化氢逐渐升高（见表1），脱硫效率急剧

下降，不能满足后部甲醇生产需要。

表一 2011年3#塔后煤气硫化氢含量

硫化氢 含 量 （mg/m3） 月 份 平均值 最大值 最小值 月 份 平均值 最大值 最小值 一 月 139.5 234.1 52.4 七 月 240.8 636.3 12.3 二 月 437.6 1192.6 141.6 八 月 378.5 580.6 174.4 三 月 614.9 987.9 370.1 九 月 251.7 539.3 91.9 四 月 636.6 860.9 386.4 十 月 329.6 650.9 25.4 五 月 269.2 709.4 19.9 十一月 195.4 653.4 76.5 六 月 204.2 519.3 20.9 十二月 188.1 723.9 86.3 2.1 脱硫系统自开工以来再生塔只有短暂时间产生硫泡沫，大部分时间没有硫泡沫产生，但是在检修循环槽时打开人孔发现在循环槽底部沉积大量硫膏，说明系统内有单质硫产生，只是没有在再生塔以硫泡沫形式出现，而是被循环液携带后最终沉积在循环槽底部。单质硫在循环液内停留时间过长不仅会导致单质硫因过氧化而生成大量副盐，而且严重影响脱硫液的再生及吸收硫化氢的效率。

焦炉煤气中的焦油和萘等杂质含量的升高会将催化剂进行包裹和吸附，催化剂的催化氧化和表面活性降低，而且油类本身就是消泡剂，导致单质硫在再生塔内不能以泡沫的形式被提取出来。因此要想使脱硫液不被污染，必须保证进入脱硫的煤气中焦油含量小于50mg/m3，萘含量小于50mg/m3。

2.2 我公司3#脱硫系统为低塔再生，通过再生塔顶部喷射器自吸入空气，来供给脱硫液再生及浮选硫泡沫；而1#、2#系统为高塔再生，通过配套的空压机来实现再生塔的供风。（供风方式见图1）。三台空压机共用一个出口管道送至再生塔底部，在塔底分支并联进入1#、2#再生塔，而且在空压机主管还另有支管供备煤和炼焦使用。因此进入脱硫再生塔的风压随着备煤和炼焦的不定量使用而波动大，而且即使进入脱硫的风压稳定随着两个再生塔液位的变化，对于某一个塔来说进塔风量也时常变化，有时压缩空气突然过大还会造成风携带脱硫液从塔顶喷出，而另一个塔进风量却非常小。

从理论上讲再生塔通入的压缩空气量控制在90 m3/m2.h--110 m3/m2.h效果较理想。通入的再生空气量如果过大不但会加剧副反应的发生，而且会携带走大量的挥发氨，降低脱硫液中的氨含量。而没有硫泡沫产生，进塔压缩空气的不稳定也是其中原因之一。

图 1

去焦炉去备煤去脱硫1#空压机1#再生塔2#再生塔2#空压机3#空压机

2.3 我公司脱硫系统循环液温度始终偏高，ph值在7.5-8.5之间，不能给吸收硫化氢以足够的碱源，也是脱硫效率低的一个重要原因。

焦炉煤气应用以氨为碱源湿式氧化法脱硫过程的温度条件是影响硫化氢吸收的关键因素，有效的控制入脱硫塔煤气温度，可以改变亨利系数提高脱硫液中游离氨的含量，溶液中硫化氢的解离度可达到99%。

3 改进措施

3.1 我公司脱硫1#、2#系统脱硫液是并联运行，两系统脱硫液混合一起循环使用（共用一个循环槽、循环泵、泡沫槽、空压机）。导致1#和2#两个独立的吸收、再生系统没有独立调节能力，一旦出现循环液质量恶化无法自行调整。因此将原有的一个事故槽改为2#循环槽，工艺管道也进行了相应改造，使1#、2#都有独立的循环槽、循环泵，循环液互不影响，当生产出现异常时能够实现独立调整；在脱硫液循环槽底部增加反冲洗管道，使单质硫在循环槽底部不能沉积而随循环液进入再生塔；在再生塔顶部增加液位调节器，通过液位调节器的调节使产生的硫泡沫满流而进入泡沫槽。

3.2 为了确保进入脱硫系统的焦炉煤气焦油含量小于50mg/m3,萘含量小于500mg/m3,采取了以下二个措施：首先，严格控制初冷器后煤气温度在18—23℃之间，使煤气中大

部分的焦油和萘等杂质被冷凝下来随冷凝液进入机械化氨水澄清槽，确保电捕焦油器的正常操作使煤气中的焦油能在电捕焦油器中去除；其次，利用好预冷塔，定期更新预冷塔下段冷凝液和上段的氨水，使洗涤下来的焦油和萘能够及时送回机械化氨水澄清槽，保证循环液质量，使预冷塔后煤气温度保持在28—30℃之间。

3.3 为了解决脱硫水平衡的问题，我们主要通过控制温度来实现。严格把控预冷塔出口煤气温度，使之尽量降低；将脱硫循环液增设加热、降温两用换热器，用换热器来确保系统的吸收温度，煤气经过脱硫系统升温后将水汽携带走。基本保证了脱硫液系统的水平衡。

3.4 如何保证再生空气的连续稳定是脱硫液再生的重要环节，我们据此重新铺设了一条管道进入2#再生塔，每一个再生塔都有一台空压机进行独立供风，互不影响。确保了再生的连续稳定，进而使再生塔连续产生硫泡沫，连续生产硫膏。（见图2）

图 2

去焦炉去备煤1#空压机2#空压机2#再生塔1#再生塔3#空压机1#再生塔2#再生塔

3.5 温度偏高是造成副盐生成的一个重要因素，因此我们在保证水平衡的前提下保持脱硫液温度在35℃左右，一定程度上抑制了副盐的生成速率； 我公司于2010年投产试运行了脱硫废液脱盐系统，设计日处理脱硫废液20吨，确保了脱硫液中三盐的含量小于250 mg/L。

3.6 确保脱硫液中的氨含量。由于保证了水平衡问题，使脱硫循环液处于每天减少状态，因此增设了脱硫液补充剩余氨水管道，每天定量补充剩余氨水；将蒸氨塔产生的氨气采用气相补氨进入脱硫系统。解决了氨源不足的问题。

3.7 连续稳定的生产硫膏是脱硫系统稳定的重要标志。由生产出来的硫膏化验数据

得知硫膏含水：30.2 %、含三盐 22.8 %。硫膏携带出大量的水、焦油、萘、副盐等制约脱硫液质量重要物质，生产硫膏使脱硫系统良性循环，能够实现自我调节，进而保证了脱硫效率。

4效果

通过上述改进措施，我厂以氨为碱源湿式氧化法脱硫效率得到了明显提高，脱硫塔后硫化氢指标基本可达到20 mg/m3以下，保证了甲醇生产需求。（见表2）

表2 2013年3#塔后煤气硫化氢含量

一月 二月 三月 四月 32.7 138.7 未检出 七月 53.8 112.1 3.5 92.4 218.7 12.9 八月 24.4 128.2 未检出 125.3 349.1 12.5 九月 未检出 未检出 未检出 13.6 38.9 未检出 十月 21.1 36.1 未检出 月份 平均值 最大值 最小值 月份 平均值 最大值 最小值 五月 36.6 153.3 未检出 十一月 151.4 432.1 未检出 六月 36.5 136.5 未检出 十二月 179.1 673.3 未检出 硫化氢 含 量 mg/m3 注：三月份为3#系统停产检修时间；十一、十二月份是因焦炉减产煤气量小，应甲醇要求适当

的提高了煤气中硫化氢含量。

5 结束语

以氨为碱源的湿式氧化法脱硫过程是一个系统问题，要使脱硫系统能够长期、稳定、高效的运行，一方面要从煤气净化源头抓起，尽量降低进脱硫系统煤气中焦油、萘等杂质的含量；另一方面要严格控制脱硫工段（包括预冷系统）的各项工艺指标，不断优化和完善整个脱硫系统。

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