煤气湿法脱硫问题分析与优化

Posted 2023-01-12 溶液

篇首语：知识的领域是无限的,我们的学习也是无限期的。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了煤气湿法脱硫问题分析与优化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

陕西焦化二厂炼焦系统拥有2×60孔5.5米焦炉，年产焦炭130万吨，煤气发生量约65000m3/h，化产系统有1套处理能力61500m3/h的PDS碱法脱硫装置设备，投产以来，生产一直不稳定，熔硫采用连续式熔硫，硫磺日产量为3000kg左右，脱硫塔前煤气含硫化氢波动较大，3-9g/m3，脱硫塔后煤气含硫化氢在100m3/h，左右，不能够为甲醇厂提供稳定合格的原料气。
经过近几年的运行与摸索，先后同熔硫釜技术服务方及PDS催化剂厂家脱硫技术服务人员等有关人员的交流与分析，结合自身在脱硫生产管理方面的经验，通过对目前运行的PDS碱法脱硫工艺过程中存在的问题分析，对影响脱硫效果的原因提出优化方案，进一步提高脱硫效果，确保煤气净化工序及加工工序正常运行。目前针对脱硫系统存在的问题分析如下：
一、系统优化前运行现状及存在问题
1、PDS碱法脱硫运行方式为单脱硫塔、单再生塔运行，装置满负荷运行时，煤气处理量达到65000-73000m3/h，塔前煤气含硫化氢波动较大，由设计时的3-6g/m3一度变化为5-9g/m3，塔后硫化氢波动达到100-200g/m3之间，严重影响生产。
2、脱硫塔运行3年以后塔阻力上升较快，曾长期一度达到1000-1500Pa煤气系统安全运行受到威胁。
3、脱硫再生塔采用高塔再生，动力消耗大，压缩空气采用空压机4台供给，空气含水量大，管道冬季积水严重，气压流量波动大，影响再生，再生塔经常出现液体翻腾现象，影响硫的浮选。
4、再生塔液流泡沫长期偏稀，带水严重，严重制约熔硫工序的生产。
5、在长期运行过程中，熔硫釜能力不足，不足以每天消耗系统产生的硫泡沫。
6、放流管及阀门经常堵塞，硫磺产量明显偏低，日产量低于3吨，同时部分生硫磺随熔硫釜清液以悬浮硫的形式被带走，沉积于缓冲槽中。
7、设备运行过程中，溶液流量表、空气流量计经常出现失真现象，影响系统稳定调节。
8、泡沫槽运行过程中，框式搅拌器配备电机减速机为7.5Kw,经常出现故障，无法正常运行。
9、配碱加药系统设置在地面上不合理，个人劳动强度加大，催化剂活化槽无搅拌。
10、系统复盐生成快，长期稳定在250g/t左右。
二、原因分析及优化措施：
1、影响脱硫效率的因素分析
从两年的运行看，装置运行不稳定，经过对各环节的检查和分析，发现影响脱硫效果的主要原因有以下几点：
（1）配煤质量的影响
随着配煤煤种的不断变化及脱硫液的配入，配合煤中硫份的不断升高，致焦炉煤气中硫化氢含量波动较大，有时超出设备原设计的处理能力。
措施：建议配煤系统稳定入炉煤中含s，合理配入脱硫废液。
（2）我厂采用的脱硫塔Ф6400mm,再生塔Ф4600单塔脱硫，工艺如图（1）所示。再生工艺已不能够满足生产的需要，当塔前硫化氢超过5-6g/m3、煤气量超过65000m3/h，超出了设计能力，塔后硫化氢就会不稳定。

措施：采取双脱硫塔串联，双再生塔再生工艺，优化运行后工艺流程图如图（2）所示。

（3）溶液成分的影响，塔前硫化氢偏高后，致使溶液中吸收的硫化氢转化为Hs-离子的浓度增高，溶液发黑，影响PDS的监测浓度使结果偏高，PDS、对苯二酚消耗增加而未及时投加，通过化验分析的溶液成份控制，误认为PDS在工艺控制指标以内，使溶液成份失调，再生系统出现问题。
措施：PDS消耗应根据塔前硫化氢含量计算出吸收硫化氢的量，以1T硫化氢消耗PDS为1.5-2.0kg计算，推导出应加入的PDS的量，稳定溶液中PDS的浓度。
（4）温度的影响：脱硫塔前煤气温度冬季变化较大，夏季高过30℃，冬季低于25℃，对脱硫液温度影响较大，冬季低于35℃，夏季高于40℃，严重影响硫化氢的吸收及脱硫液成份中复盐的稳定，脱硫为放热反应，再生为吸热反应，当温度过低吸收，再生反应变慢，温度过高再生时复盐产生过快，脱硫效率下降。
措施：在不影响粗苯系统正常运行的情况下，夏季针对煤气温度偏高，降低粗苯Ⅱ段贫油温度及终冷塔后煤气温度，使洗苯塔后煤气温度不大于29℃，冬季通过塔前煤气水封下油管预热煤气高于25℃。建议对洗苯后到脱硫前煤气管道保温，稳定塔前煤气温度。
2、塔阻力上升问题：
脱硫、再生、熔硫及残液回用是一个系统工程，四者相互联系，相互影响，日常生产中任何一个环节出现问题，都会导致生产状况恶化，其结果使脱硫效率下降，溶液中悬浮硫增高。
（1）当煤气量大于70000m3/h时，煤气通过脱硫塔时的空塔流速达到1.0m/s，达到一般设计参数0.6-0.8m/s的上限，煤气带液，经脱硫塔捕雾层颗粒物（单质硫）堵塞。
（2）系统溶液成份发生变化，复盐长期偏高，使Na2Co3及NaHCo3的溶解度下降而出现的盐堵。
（3）系统中Hs-氧化再生后生成单质硫，浮选不好，溶液中悬浮硫偏高而出现的硫堵。
措施：正常运行时单台脱硫塔阻力控制在＜500Pa,当阻力＞500Pa时，用脱硫液即时清扫冲洗捕雾层。当塔阻清扫冲洗后降不下来时，应计划性的每年利用大检修时间对填料层及捕雾层填料进行检查，必要时进行更换。控制再生系统达到一定的鼓风强度130m3/㎡.h，但是不能过氧，控制复盐的氧化产生，保证单质硫的正常浮选，降低溶液中的悬浮硫不超过0.5g/l。
3、脱硫空气系统的不正常运行，使再生、氧化、PDS携氧、单质硫的浮选出现问题，进而使系统恶化，硫化氢偏高。
空压机站距离脱硫系统较远，空气输送过程中冷凝产生大量的空气冷凝水排放不及时产生气锤，影响再生空气量。理论上计算氧化1kg硫化氢需空气2m3，但生产过程中，由于浮选硫泡沫需要，每台再生塔空气量必须在2000-2500m3/h之间，鼓风强度达到130m3/㎡.h以上，经验控制值空气量为溶液循环量的1.5倍。当空气过大时将会出现塔盘冲翻，或溶液翻腾，对大颗粒单质硫进行破损，进而影响悬浮硫的浮选。
措施：建议在再生塔进塔前空气管道上增加旋风捕雾器，对长距离空气输送管道保温，并定期定时排水，保证空气压力及流量稳定。通过自调阀调节、稳定空气流量在2000-2500m3/h以内，保证再生及硫的浮选。对再生塔塔盘进行检查、固定、防止栅板被冲翻，造成再生失效。
4、泡沫偏稀原因及分析：
（1）塔前硫化氢增高，系统中Hs-增大，PDS消耗增大而未及时补充，使PDS浓度不够，Hs-不能彻底转化为硫单质，系统中Hs-不断增大，产生的泡沫中因含单质硫变少而变稀；PDS含量不够，携氧量变小，再生液比重、粘度发生变化再生塔液位升高，并且出现泡沫带液现象，再生系统出现恶化。
（2）再生塔液位调节器缺陷起不到调节液位、控制泡沫层厚度的目的，使泡沫长期大量滞液严重，且无控制、调节。
措施：根据塔前硫化氢计算加入PDS,利用空气进行浮选，达到增稠泡沫、降低液位，减少泡沫带液的目的。在再生塔顶安装摄像头监控（以实现），方便及时观察和调节泡沫层厚度来控制泡沫质量。对再生塔顶液位调节器结构进行改造，降低液位调节器溶液最高界面，以增大泡沫层厚度改变泡沫质量减少带液。
5、泡沫长期偏稀，使熔硫釜处理能力下降，进液量大，釜温控制偏低，造成S在釜内分离，熔硫不好，部分单质S随清液流出进而进入缓冲槽，硫磺产量偏低，生硫增多。
措施：通过系统控制增稠泡沫，稳定泡沫泵流量及压力＞0.6MPa，控制熔硫釜的清液温度80-90℃，夹套蒸汽压力0.35-0.45MPa,稳定熔硫釜的处理能力。建议增加一台Ф1000mm内分式熔硫釜，以增加处理量。对长期运行的熔硫釜，将其内部硫磺垢进行定期清理。④利用药剂对釜内的硫垢、盐垢进行彻底清洗，发挥釜的处理能力。⑤改造放硫管的弯管变为夹套短管，更换放硫阀为夹套三通球阀，有利于硫渣与硫磺的分离，防止堵塞。
6、加强系统仪表的维护检修，保证流量能准确反映系统各物质流量已达到精确控制液汽比及再生鼓风强度，稳定系统运行及工艺指标控制。
目前，靶式流量计不适应脱硫液管线上的流量测定，出现故障后，在系统不停车、不排空管线的情况下无法进行维修，建议现寻求一种超声波流量计（多普勒法流量计），以满足脱硫液的测量。
7、PDS碱法脱硫溶液的比重大于水，通常在1.2左右，由于泡沫带液严重使泡沫液的比重变大，原设计的7.5Kw功率的减速机长期超负荷运转而经常故障停车。
措施：①改变泡沫质量，减少带液量。②更换15Kw减速机保证泡沫槽搅拌器稳定运行（以实现）。
8、配碱加药系统不合理，每班需将3T左右的Na2Co3提升到4m以上的槽体上部再投加，并且距离反应槽较远，有堵塞加碱管道的可能，而且PDS活化加药槽无搅拌，药品活化溶解不彻底，影响系统催化剂浓度稳定。
措施：在反应槽旁新建一个地下配碱槽，减轻工人劳动强度，缩短加药管道（以实现），在PDS活化配药槽内加入空气搅拌管，利于PDS溶解及活化稳定系统中PDS的浓度。
9、本系统为焦化工艺后置脱硫，脱硫系统位于粗苯洗苯塔后，在洗苯塔内煤气量大，煤气空塔流速偏高，塔体捕雾层出现堵塞，洗油循环量大，操作温度高，均会导致煤气带洗油进入脱硫液中而污染脱硫液，使催化器事情活性，脱硫系统出现恶化。
措施：①在稳定塔后含苯的情况下，尽可能降低洗油的循环量，控制在85-95m3/h，夏季二段贫油＜28℃，终冷塔后煤气温度25-26℃，以减小煤气带油量，加强煤气冷凝导出含油冷凝液。②定期利用检修时间对洗苯塔捕雾层进行清扫，保证捕集能力。③建议在洗苯塔后，脱硫塔前煤气管道上增加1台气液分离器减少洗油带人脱硫。
10、复盐的生成与多种因素有关：
（1）脱硫液温度：因再生反应为吸热反应，再生温度的控制由脱硫液温度控制，当温度升高时，反应速度加快，当温度超过40℃使，复盐生成量加大。
（2）溶液PH值的影响：当溶液中Na2Co3浓度升高时，总碱度随之增加，溶液中水解产生的OH浓度增大，PH值增大，有利于吸收反应向正向移动，当PH＞9.0时，复盐生成速度加快。
（3）空气量的影响：在脱硫液吸收硫化氢时伴随副反应的发生：2NaHS+2O2→Na2S2o3+H2O
当再生出现空气量过大，出现过氧化现象，使副反应加速实现Na2S2o3浓度上升速度加快，复盐增高。
（4）溶液循环量的影响
当溶液循环量郭小时，溶液在再生塔内停留时间过长而出现过氧化现象，复盐增高。
（5）溶液系统复盐累积，置换不积时，导致两盐浓度＞250g/l。
措施：①根据温度对复盐的影响，严格控制煤气温度为35-40℃，减少复盐产生。②控制Na2Co3的浓度在10-20g/l，保证溶液PH值在8.5-9.0之间，总碱度维持在30-40g/l之间。③稳定再生空气量，保证充分地充足的鼓风强度，根据脱硫溶液的循环量确定最佳空气量，当溶液量达到1500m3/h左右时，空气量保持在2000-25000m3/h，防止过氧化及塔盘冲翻。④加强溶液两盐的监控，每天定量排除部分脱硫液，稳定两盐温度，同时提高提盐车间的废液处理量，减少废液回配系统量而稳定复盐温度。（焦化二厂生产技术科）