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脫硫脫硝
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詳細介紹

焦爐氣脫硫以前不被企業(yè)所重視,許多焦化廠(chǎng)沒(méi)有脫硫裝置,隨著(zhù)******環(huán)保政策的出臺和加強,焦化廠(chǎng)紛紛開(kāi)始增設脫硫系統,尤其是焦爐氣做為城市煤氣民用或生產(chǎn)甲醇或二甲醚,其脫硫精度要求比較高,H2S指標要求達到20mg/m3以下,縱觀(guān)現在運行中的焦化廠(chǎng)濕法脫硫系統很難到達此指標,筆者曾在山西、山東、河北等數個(gè)焦化廠(chǎng)做催化劑的應用和考察,認為造成焦爐氣脫硫達標困難的主要原因有以下幾點(diǎn):

一、脫硫塔需串聯(lián)操作

脫硫塔是脫硫生產(chǎn)的主要設備,大部分焦化廠(chǎng)脫硫塔均為填料塔,且兩塔可并也可串的操作工藝,實(shí)踐中發(fā)現,兩塔并聯(lián)操作工藝,焦爐氣空塔速度達0.4m/s以上時(shí),出口H2S很難達標,如果兩塔串聯(lián)操作,塔系統阻力雖有所增高,但增幅不大,出口H2S很有希望一次性達標。所以,焦化廠(chǎng)在設備不做變動(dòng)的情況下******采用兩塔串聯(lián)操作工藝。

二、脫硫前應設置有煤氣預冷塔

焦爐氣脫硫主要有兩種設置方法,一為前置脫硫,即脫硫在鼓風(fēng)機加壓后脫苯,硫銨前設置,另一種為后置脫硫,即脫硫在脫苯,硫銨后置,還有一種較少見(jiàn)的鼓風(fēng)機前負壓脫硫設置,脫硫前設置煤氣預冷塔主要是指前置脫硫,因煤氣鼓風(fēng)機加壓后焦爐氣溫度一般升高至35—40℃,夏天氣溫高時(shí)可升高達45℃以上,溫度高可導致脫硫液中的NH3含量下降,一些焦化廠(chǎng)分析脫硫液中的NH3含量只有4—6g/L,結果脫硫效率不足80%。煤氣溫度高不僅影響溶液中的NH3含量,而且也可使脫硫過(guò)程中副反應速度增快,溶液中副反應產(chǎn)物(NH4)2S2O3和NH4CHS的增高,另外還可使煤氣中焦油等雜質(zhì)在電捕焦油器中脫除效率降低,導致煤氣中焦油含量高于30mg/m3以上,影響脫硫效率和脫硫液中硫泡沫的生成。

為了適應脫硫過(guò)程中對溫度的要求,必須在脫硫前設置煤氣預冷塔,以便把煤氣溫度降至30℃。當前焦化廠(chǎng)大部分應用的都是直接式預冷塔,這樣在煤氣中NH3含量相對不足的情況下致使NH3流失嚴重,難以滿(mǎn)足脫硫液中NH3濃度的需求,所以建議煤氣預冷塔冷卻工藝為間接式冷卻為佳。

三、脫硫液應選用Na2CO3為堿源

焦爐氣中NH3含量一般為4—6g/m3,對于煤氣中H2S含量小于5g/m3,以NH3為堿源可滿(mǎn)足脫硫反應過(guò)程中所需求的氨量,這里面包括蒸氨系統向脫硫液中或煤氣中補充的NH3。脫硫液中的NH3含量一般可保持在10—12g /L。如果焦爐氣中H2S含量大于5g/m3以上,以NH3為堿源滿(mǎn)足不了脫硫反應過(guò)程中所需求的NH3量。如欲達到較高的脫硫效率,則煤氣中的NH3/H2S至少應達到1.3,例如煤氣中H2S含量為6g/m3以上時(shí),其N(xiāo)H3含量應達到7.8g/m3以上,焦化廠(chǎng)即使通過(guò)蒸氨裝置,也難長(cháng)期平衡到此含量,所以對于煤氣中H2S含量大于5g/m3以上時(shí),******采用Na2CO3為堿源的脫硫工藝,有些焦化廠(chǎng)使用NH3為堿源時(shí)為達到較高的脫硫效率,在脫硫液中補加入一定量的Na2CO3或NaOH也能達到很好的脫硫效果。

四、控制好脫硫液中的副鹽含量

脫硫液以NH3為堿源時(shí)生成的副鹽為(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4和NH4CNS,以Na2CO3為堿源時(shí)生成的副鹽為Na2S2O3、Na2SO4、NaCNS。生成副鹽的速率與脫硫工藝和催化劑的選擇有關(guān),更與焦爐氣中HCN的含量有關(guān),一般焦爐氣中HCN為1.0—2.5g/m3。脫硫液中副鹽含量相對脫硫工藝影響比較大,一是增加了堿源的消耗,使脫硫成本增大。二是增加了脫硫液的黏度,降低了脫硫液的硫容,使脫硫效率降低。三是脫硫液中副鹽Na2SO4增設至40g/L以上時(shí)將會(huì )嚴重腐蝕設備。四是脫硫液中副鹽高時(shí)易產(chǎn)生脫硫塔堵塞現象。五是降低了硫磺的回收率。


關(guān)于副鹽影響硫磺回收率的典型事例,筆者曾在山西某焦化廠(chǎng)遇到。該廠(chǎng)年產(chǎn)焦碳60萬(wàn)噸,因煤限產(chǎn),僅過(guò)焦爐氣量5000m3/h,主要設備有兩臺,φ3800,H43000mm再生塔和兩臺φ5000,H27000mm脫硫塔,因氣量小,一臺脫硫塔過(guò)焦爐氣,為防凍兩臺再生塔和兩臺脫硫塔溶液正常循環(huán)。焦爐氣入口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,(大部分時(shí)間開(kāi)了一些近路閥過(guò)煤氣,否則出口H2S含量將會(huì )更低)脫硫效率達99.3%。脫硫系統2007年12月8日原始開(kāi)車(chē)至筆者到該廠(chǎng)2008年2月29號共運行了83天,但脫硫泡沫始終沒(méi)有,該廠(chǎng)擔心長(cháng)期運行下去會(huì )出現問(wèn)題,筆者也感到不可思議,經(jīng)反復調節也未出硫泡沫,發(fā)現焦爐氣中的硫大部分轉化為副鹽了。經(jīng)統計83天脫硫系統就產(chǎn)硫磺(5394—38.9)×32/34×5000m3/h×24h×83天=50198.4公斤,脫硫液中副鹽分析Na2S2O3含量38.5g/L,Na2SO4含量11.9g/L,Na2CNS含量未做分析,但根據各焦化廠(chǎng)的溶液分析數據推測,Na2CNS含量至少是Na2S2O3的一倍應在77g/L以上,脫硫溶液總量約1000m3,以此推算副鹽中硫含量約為48697kg(其中Na2S2O3含硫量15595kg,Na2SO4含硫量2682kg,NaCNS含硫量30420kg)。理論推算83天應產(chǎn)硫約50198.4kg,分析副鹽中硫含量約48697kg,故以為脫硫液中也不可能有多少硫泡沫,脫硫液分析懸浮硫僅有0.3g/L,硫均轉化為副鹽了。

脫硫液中副鹽長(cháng)期積累,達到250g/L以上將嚴重影響脫硫工藝,以前有個(gè)別廠(chǎng)為了解決脫硫液中副鹽高的問(wèn)題,增設了提鹽工藝,但絕大部分焦化廠(chǎng)仍然采用排液來(lái)解決脫硫液中副鹽高的問(wèn)題,據觀(guān)察10000m3/h焦爐氣每天排液4—5m3即可維持脫硫液中副鹽不再增長(cháng)。

五、維持較大的溶液循環(huán)量

填料脫硫塔溶液循環(huán)量根據塔噴林密度和液氣比要求,即噴林密度40—50 m3/ m2·h,液氣比一般20—30L/m2·h。當然設備條件允許溶液循環(huán)量應大一些為好,溶液循環(huán)量大可以更好的沖刷填料表面的積硫,防止堵塔,也能提高脫硫效率,因為循環(huán)量大即是增加了單位時(shí)間內脫硫的總堿量。

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