訾東升

(西山煤電(集團(tuán))公司 質(zhì)量管理處，山西 太原 030053)

近幾年來，隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的不斷調(diào)整、環(huán)保法規(guī)的不斷完善以及對(duì)煉焦行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的提高，高效、無污染、資源化成為脫硫工藝的發(fā)展主流[1]。五麟煤焦公司煤氣脫硫系統(tǒng)所采用HPF法，因系統(tǒng)工藝不合理，無法滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171-2012)規(guī)定的SO2排放濃度限值，故對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1 脫硫系統(tǒng)工藝

脫硫工段的主要任務(wù)是脫除焦?fàn)t煤氣中的H2S，通過脫硫使H2S的含量由6～7 g/m3降至低于20 mg/m3，同時(shí)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫磺。脫硫方法采用以氨為堿源，以PDS與對(duì)苯二酚為復(fù)合催化劑的濕法氧化脫硫工藝。

冷鼓后的煤氣先進(jìn)入湍球脫硫塔下部與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，洗滌塔內(nèi)聚丙烯小球不斷湍動(dòng)從而增大接觸面積，提高脫硫效率，而后依次串聯(lián)進(jìn)入填料脫硫塔下部與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸洗滌后(脫硫液與煤氣完全逆流)，煤氣中的H2S含量小于20 mg/m3送至硫銨工段。吸收了H2S和HCN的脫硫液經(jīng)湍球脫硫塔液封槽至溶液循環(huán)槽，補(bǔ)充剩余氨水蒸氨后的濃氨水和催化劑貯槽均勻加入的催化劑溶液后，用溶液循環(huán)泵抽送至再生塔，溶液與空壓站送來的壓縮空氣并流再生，再生后溶液自流進(jìn)入脫硫塔循環(huán)噴灑。上浮于再生塔頂部的硫泡沫因位差自流進(jìn)入泡沫槽，用硫泡沫泵送入壓濾機(jī)，清液從壓濾機(jī)側(cè)面排出進(jìn)入緩沖槽，沉淀后進(jìn)入反應(yīng)槽循環(huán)使用，脫水后硫膏定期排出，袋裝外銷[2]，工藝流程見圖1。

在脫硫塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

NH3+H2O=NH4OH

H2S+NH4OH=NH4HS+H2O

NH4OH+HCN=NH4CN+H2O

NH4OH+CO2=NH4HCO3

2 脫硫系統(tǒng)存在的主要問題

五麟煤焦公司脫硫系統(tǒng)始建于2004年，建成后系統(tǒng)脫硫效果不佳，導(dǎo)致焦?fàn)t煙囪廢氣SO2濃度平均在70 mg/m3左右，不能滿足現(xiàn)煉焦行業(yè)大氣污染物SO2排放濃度標(biāo)準(zhǔn)(SO2≤50 mg/m3)。綜合分析各方面影響因素，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在如下問題：

1) 對(duì)再生塔出來的硫泡沫，配置的熔硫釜裝置因運(yùn)行效果不理想而擱置多年，現(xiàn)已不能正常使用。

2) 脫硫液分布不均勻，塔內(nèi)存在偏流和“干區(qū)”。再生塔出來的脫硫液進(jìn)入脫硫塔后，通過旋流板進(jìn)行分配。因結(jié)構(gòu)問題，造成脫硫塔內(nèi)溶液分布不均勻，影響脫硫效果。

圖1 脫硫工藝流程圖

3) 煤氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)時(shí)雜質(zhì)較高，較多的雜質(zhì)(主要指焦油、萘)在脫硫塔中沉積，直接減少填料的傳質(zhì)面積，降低了吸收效率。

3 脫硫系統(tǒng)的改造

為取得較好的脫硫效果，達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì)研究，并與同行業(yè)交流、考察煤氣脫硫先進(jìn)技術(shù)，提出改造方案如下：

3.1 熔硫系統(tǒng)改造

3.1.1工藝對(duì)比

連續(xù)熔硫工藝：硫泡沫經(jīng)泵打入熔硫釜，80～90 ℃的清液連續(xù)排入清液沉淀池，經(jīng)3次沉淀冷卻，清液再打入系統(tǒng)循環(huán)，每3月清理1次水泥沉淀池，沉淀池為三級(jí)沉淀，總長(zhǎng)15 m，寬3 m，深4 m，清液回收泵為液位自動(dòng)聯(lián)鎖泵，全自動(dòng)回收清液，2臺(tái)脫硫塔并聯(lián)，每年清理一臺(tái)脫硫塔輕瓷花環(huán)，1臺(tái)再生塔系統(tǒng)。

間歇式熔硫工藝：蒸汽壓力0.4 MPa，硫泡沫經(jīng)壓濾機(jī)分離后，硫膏由料斗自重掉入熔硫釜，釜滿后關(guān)閉頂部刀閥，開夾套蒸汽熔硫。熔硫過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水經(jīng)管道插入廢液池中，消除生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染物。整個(gè)脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定，脫硫后H2S穩(wěn)定在20 mg/m3以內(nèi)，脫硫塔無需定期清理填料，無特殊情況可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1.2熔硫方案選擇

根據(jù)五麟煤焦公司現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，若改為連續(xù)熔硫工藝，則每年檢修1臺(tái)脫硫塔、清理輕瓷花環(huán)、重新防腐等工作費(fèi)用較高，整體脫硫系統(tǒng)抵抗惡劣工藝條件能力較差。

本方案選擇間歇式熔硫工藝，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)工范圍小，熔硫后的廢水、廢氣較少，可不用重新打入循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)抵抗惡劣工藝條件能力強(qiáng)，改造投資費(fèi)用較低。

3.1.3改造后熔硫工藝

新加2臺(tái)熔硫釜，安裝在離心機(jī)料斗下，離心機(jī)分離產(chǎn)生的硫膏自重掉入熔硫釜內(nèi)，釜滿后，關(guān)閉釜進(jìn)口刀閥，開夾套加熱蒸汽，確認(rèn)廢水、廢氣排入廢液池，壓力穩(wěn)定，熔硫3～4 h后，開底部閥門排硫。待硫全部排完無壓力后，關(guān)閉底部閥門，開頂部硫膏進(jìn)口刀閥，重新熔硫操作，熔硫可排入制作好的鐵盒中，制成成品塊狀硫磺。排硫時(shí)，打開一層、二層廠房的軸流風(fēng)機(jī)，防止腐蝕性氣體損傷設(shè)備，減少對(duì)人體的傷害。新加熔硫釜結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 新加熔硫釜結(jié)構(gòu)圖

3.2 脫硫塔改造

為了均勻分配溶液，避免出現(xiàn)“干區(qū)”，使氣液兩相充分接觸，借鑒陜西黑貓焦化改造經(jīng)驗(yàn)，在各個(gè)葉片間隙處加定位支撐，保證間隙在流體沖擊下均勻不變形。

4 脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行管理

4.1 指標(biāo)管理

脫硫液溫度：30℃～40℃

焦?fàn)t煤氣入口溫度低于溶液：3℃～5℃

溶液pH值：8～10

再生塔鼓風(fēng)強(qiáng)度：100～120 m3/m2·h

單塔循環(huán)量：450～800 m3/h

脫硫液中NH4CNS和

(NH4)2S2O3總鹽量<250 g/L。

4.2 操作管理

1) 再生塔內(nèi)泡沫少，適當(dāng)提高溶液溫度、提高空氣壓力、調(diào)節(jié)流量、按化驗(yàn)分析添催化劑，若煤氣中雜質(zhì)較多而污染溶液，需要換溶液。

2) 脫硫效率下降：調(diào)節(jié)循環(huán)量，增加鼓風(fēng)強(qiáng)度；加大空氣量；提高溶液中的游離氨含量；提高溶液成份；調(diào)節(jié)溶液溫度至符合技術(shù)規(guī)定。

3) 再生塔跑液：空氣壓力不穩(wěn)時(shí)，加強(qiáng)調(diào)節(jié)；循環(huán)大管堵塞時(shí)，應(yīng)檢查管道；泡沫管堵塞時(shí)，檢查處理溢流管，塔液位表失靈時(shí)，聯(lián)系修表，控制塔位。

4) 再生塔斷空氣改用手動(dòng)調(diào)節(jié)自控儀表；空氣壓力不夠時(shí)，提高空氣壓力；空氣管道堵或塔內(nèi)盤管眼堵時(shí)，可將空氣猛開幾次或檢查處理，空氣管道凍時(shí)，用蒸汽吹掃。

5 改造效果

通過采用間歇式熔硫工藝，脫硫塔內(nèi)部加裝支撐技術(shù)改造，加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行管理等多方面的有效結(jié)合，五麟煤焦公司脫硫系統(tǒng)自2014年初改造完成投入運(yùn)行至今，H2S含量基本控制在20 mg/m3以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，從而能夠滿足煉焦行業(yè)大氣污染物SO2排放濃度標(biāo)準(zhǔn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]潘立慧，魏松波.煉焦技術(shù)問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011：14-15.

[2]楊永利，陳 濤.焦化脫硫系統(tǒng)的改造措施[J].燃料與化工，2009：58-59