孫喜燕

（山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽(yáng) 032200）

焦?fàn)t煤氣為煤炭焦化處理后的副產(chǎn)物，對(duì)焦?fàn)t煤氣的處理除了直接排放外還可將其制備成甲醇應(yīng)用于其他行業(yè)的生產(chǎn)中。相同的是，不論是直接排放的焦?fàn)t煤氣還是制備甲醇的焦?fàn)t煤氣均需對(duì)其進(jìn)行脫硫處理，以響應(yīng)國(guó)家環(huán)保部制定的相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)。目前，針對(duì)焦?fàn)t煤氣的脫硫處理，可采用干法和濕法兩種，但是其均或多或少地存在一些問(wèn)題導(dǎo)致脫硫效果不佳或者脫硫成本過(guò)高[1]。本文將對(duì)當(dāng)前焦?fàn)t煤氣的凈化現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并針對(duì)脫硫存在的問(wèn)題對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化和最終選擇，并最終完成相關(guān)工藝參數(shù)的計(jì)算。

1 現(xiàn)狀分析

目前，焦化廠共配置有6 臺(tái)焦?fàn)t。其中，1#和2#焦?fàn)t（一系統(tǒng)）采用AS 循環(huán)洗滌脫硫洗氨工藝對(duì)焦?fàn)t煤氣中的硫進(jìn)行脫除處理；3#和4#焦?fàn)t（二系統(tǒng)）采用改進(jìn)的ADA 濕式氧化法對(duì)焦?fàn)t煤氣中的硫進(jìn)行脫除處理；5#和6#焦?fàn)t（三系統(tǒng)）采用真空碳酸鉀脫硫工藝對(duì)焦?fàn)t煤氣中的硫進(jìn)行脫除處理。

1.1 一系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

該系統(tǒng)的脫硫操作分為2 個(gè)步驟：首先，采用富氨水對(duì)酸性氣體進(jìn)行吸收；再次，在堿洗段對(duì)上一步剩余的H2S 進(jìn)行深度處理，對(duì)應(yīng)的脫硫工藝流程如圖1 所示。

圖1 一系統(tǒng)脫硫工藝流程圖

該脫硫處理工藝存在問(wèn)題有：該系統(tǒng)的脫硫效率偏低，且整個(gè)過(guò)程堿用量非常大；極易對(duì)H2S 洗滌塔以及洗氨塔造成嚴(yán)重的腐蝕；尾氣處理難度較大。

1.2 二系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)到裝置包括有脫硫塔和再生塔，對(duì)應(yīng)的脫硫工藝流程如圖2 所示。

圖2 二系統(tǒng)脫硫工藝流程圖

該系統(tǒng)脫硫處理工藝的問(wèn)題有：所需脫硫液配置程序繁瑣；由于脫硫反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生黏稠的泡沫，極易造成脫硫塔阻塞，變相增加檢修成本；脫硫產(chǎn)生的廢液處理難度較大，還需配套相關(guān)的提取鹽的裝置[2]。

1.3 三系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

三系統(tǒng)采用真空碳酸鉀脫硫工藝，對(duì)應(yīng)的脫硫工藝流程如第103 頁(yè)圖3 所示。

圖3 三系統(tǒng)脫硫工藝流程圖

該系統(tǒng)脫硫處理工藝存在的問(wèn)題：該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的脫硫裝置運(yùn)用后對(duì)應(yīng)的脫硫指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且脫硫效果與季節(jié)的關(guān)系較大，極易受到季節(jié)影響；脫硫液中含有多種雜質(zhì)，雜質(zhì)的處理難度較大[3]。

2 脫硫裝置的優(yōu)化方案

針對(duì)上述對(duì)3 個(gè)系統(tǒng)脫硫工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)性地對(duì)脫硫裝置提出優(yōu)化方案。

2.1 一系統(tǒng)脫硫參數(shù)的優(yōu)化

對(duì)于一系統(tǒng)所采用AS 循環(huán)洗滌脫硫洗氨工藝影響其脫硫效果的主要因素包括有實(shí)際操作的溫度、液氣比、吸收劑的濃度以及氣液接觸的時(shí)間。因此，本節(jié)重點(diǎn)對(duì)上述參數(shù)的具體數(shù)值進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。

對(duì)于氣液接觸時(shí)間，從理論上講將氣液接觸時(shí)間設(shè)定在5 s 之內(nèi)為最佳。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中可通過(guò)改變脫硫塔貧液的入口位置進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣液接觸時(shí)間的控制，并保證在5 s 之內(nèi)。

對(duì)于操作溫度，主要指的是吸收溫度和脫硫塔頂溫度。其中，對(duì)于吸收溫度應(yīng)將其控制在20 ℃～23 ℃；而對(duì)于脫硫塔溫度結(jié)合能夠?qū)⑺闫渲械乃釟飧咝懦?，將其溫度設(shè)定在95 ℃～97 ℃[4]。

對(duì)于氣液比，綜合考慮脫硫效率和操作成本，應(yīng)將氣液比控制在1.0 m3/km3～1.6 m3/km3，一般控制在1.5 m3/km3左右。

優(yōu)化后的工藝對(duì)比如表1 所示。

2.2 二系統(tǒng)脫硫參數(shù)的優(yōu)化

針對(duì)二系統(tǒng)所采用的ADA 濕式氧化法脫硫工藝，本項(xiàng)目重新對(duì)其脫硫劑進(jìn)行選型，并針對(duì)性地對(duì)其中的參數(shù)（催化劑量、操作溫度、再生空氣量和時(shí)間）進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于脫硫操作中所加入的催化劑而言，從理論上講隨著催化劑濃度的增加對(duì)應(yīng)脫硫效果越高。但是，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，加入催化劑的量越大成本越高。因此，綜合脫硫效率和成本將操作中的催化劑質(zhì)量濃度設(shè)定為30 mg/L～50 mg/L。

對(duì)于操作溫度，主要包括有煤氣溫度和脫硫液溫度。從理論上講，溫度越高越有利于脫硫；但是，對(duì)應(yīng)的副反應(yīng)也明顯提升。因此，綜合考慮主反應(yīng)和副反應(yīng)將煤氣溫度控制在25 ℃～30 ℃，將脫硫液溫度控制在35 ℃～38 ℃。

對(duì)于再生空氣量和再生時(shí)間，常規(guī)操作中將空氣量設(shè)計(jì)為100 m3/h，將再生時(shí)間設(shè)定為20 min～25 min；在此次優(yōu)化改進(jìn)中，針對(duì)再生空氣量將其上限值設(shè)定為1 500 m3/h，并為其配置空氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，將其再生時(shí)間控制在25 min～30 min。

此外，為保證脫硫效果還需對(duì)焦?fàn)t煤氣本身的雜質(zhì)含量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，尤其是焦油的質(zhì)量濃度控制在50 mg/m3以下，萘的質(zhì)量濃度控制在0.5 g/m3以下，懸浮硫的質(zhì)量濃度控制在1 g/L[5]。

優(yōu)化后的工藝對(duì)比如表2 所示。

表2 二系統(tǒng)脫硫裝置及參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

2.3 三系統(tǒng)脫硫參數(shù)的優(yōu)化

針對(duì)三系統(tǒng)，本項(xiàng)目重點(diǎn)對(duì)脫硫液系統(tǒng)、再生系統(tǒng)以及脫硫塔堿洗段3 個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

針對(duì)脫硫液系統(tǒng)的重要考核指標(biāo)為鉀的含量，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)工藝及裝備情況將其游離的鉀含量控制在80%以上；

針對(duì)再生系統(tǒng)，首先將其貧液溫度控制低于32 ℃，其次將硫化氫的質(zhì)量濃度控制在0.2 g/m3以下。

針對(duì)脫硫塔堿洗段，為保證最終的脫硫效果，經(jīng)計(jì)算應(yīng)具體做如下改造：在原有換熱器的基礎(chǔ)上增加2 臺(tái)螺旋板式換熱器，并將對(duì)應(yīng)的制冷水量設(shè)定為55 m3/h，將冷卻堿液稀釋水流量設(shè)定為4 m3/h～5 m3/h，將冷卻水的溫度設(shè)定為25℃；在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加堿液外排泵，并具備對(duì)堿液液位的自動(dòng)調(diào)整功能；為系統(tǒng)配置新的堿液循環(huán)泵，保證循環(huán)泵的流量可達(dá)160 m3/h。

優(yōu)化后的工藝對(duì)比如表3 所示。

表3 三系統(tǒng)脫硫裝置及參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

焦?fàn)t煤氣作為煤炭焦化處理的副產(chǎn)物，對(duì)其脫硫處理的效果直接影響其直接排放對(duì)環(huán)境造成污染的程度和制備甲醇的成品的質(zhì)量。針對(duì)當(dāng)前焦?fàn)t煤氣脫硫工藝及裝置效果偏低且成本較高的問(wèn)題，本文對(duì)3 個(gè)系統(tǒng)的脫硫工藝參數(shù)進(jìn)行改造，并總結(jié)如下：

1）針對(duì)一系統(tǒng)，主要對(duì)實(shí)際操作的溫度、液氣比、吸收劑的濃度以及氣液接觸的時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整后系統(tǒng)的脫硫效率由89.05%升高為96.21%。

2）針對(duì)二系統(tǒng)，主要對(duì)催化劑量、操作溫度、再生空氣量和時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整后系統(tǒng)的脫硫效率由95.71%升高為97.66%。

3）針對(duì)三系統(tǒng)，主要對(duì)脫硫液系統(tǒng)、再生系統(tǒng)以及脫硫塔堿洗段三個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整后系統(tǒng)的脫硫效率由90%升高為96.68%。